[컴퓨터구조] 입출력장치의 모든 것

입출력 장치

입출력장치는 마이크, 스피커, 프린터, 마우스, 키보드처럼 컴퓨터 외부에 연결되어 컴퓨터 내부와 정보를 교환하는 장치를 의미한다.

 

 

1. 특징

1.1 입출력장치에는 종류가 너무나도 많다.

장치마다 속도, 데이터 전송 형식 등도 다양해 입출력장치와 정보를 주고받는 방식을 규격화하기가 어렵다.

 

1.2 CPU와 메모리의 데이터 전송률(데이터를 얼마나 빨리 교환할 수 있는지를 나타내는 지표)은 높지만 입출력장치의 데이터 전송률은 낮다.

CPU와 메모리처럼 전송률이 높은 장치는 1초에도 수많은 데이터를 주고받을 수 있지만, 키보드나 마우스와 같이 상대적으로 전송률이 낮은 장치는 같은 시간 동안 데이터를 조금씩만 주고받을 수 있다.

 

 

2. 장치 컨트롤러 (입출력 제어기, 입출력 모듈)

모든 입출력장치는 각자의 장치 컨트롤러를 통해 컴퓨터 내부와 정보를 주고받고, 장치 컨트롤러는 하나 이상의 입출력장치와 연결되어 있다.

 

2.1 생성 배경

입출력 장치의 두 가지 특징 때문에 입출력장치는 장치 컨트롤러를 통해 컴퓨터 내부와 정보를 주고 받는다.

 

2.2 역할

• CPU와 입출력장치 간의 통신 중개
• 오류 검출
• 데이터 버퍼링
  • 버퍼링: 전송률이 높은 장치와 낮은 장치 사이에 주고받는 데이터를 버퍼라는 임시저장 공간에 저장하여 전송률을 비슷하게 맞추는 방법
  • CPU와 입출력 장치와의 전송률 차이를 데이터 버퍼링으로 완화

 

2.3 내부 구조

• 데이터 레지스터: 버퍼 역할을 하며 CPU와 입출력장치 사이에 주고받을 데이터가 담기는 레지스터
• 상태 레지스터: 입출력장치가 입출력 작업을 할 준비가 되었는지, 입출력 작업이 완료되었는지, 입출력장치에 오류는 없는지 등의 상태 정보가 저장
• 제어 레지스터: 입출력장치가 수행할 내용에 대한 제어 정보와 명령을 저장

장치 컨트롤러

 

3. 장치 드라이버

• 장치 드라이버는 장치 컨트롤러의 동작을 감지하고 제어함으로써 장치 컨트롤러가 컴퓨터 내부와 정보를 주고받을 수 있게 하는 프로그램이다.
• 새로운 장치를 컴퓨터에 연결하려면 장치 드라이버를 설치해야 한다.
• 프로그램이기에 당연히 실행 과정에서 메모리에 저장된다.
• 장치 컨트롤러가 입출력장치를 연결하기 위한 하드웨어적인 통로라면, 장치 드라이버는 입출력장치를 연결하기 위한 소프트웨어적인 통로이다.

장치 드라이버