입출력장치!!!

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입출력장치!!!에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 입력 장치
2. 출력 장치
3. 인터페이스
4. 데이터 전송방식
5. 입출력 제어 방식
6. 데이터 변환기

본문내용

모든 동작을 자율적으로 수행한다. ① DMA 제어기
DMA는 중앙 처리 장치로부터 입출력에 관한 사항을 모두 위임받아 입출력 동작을 수행하며, 자기 드럼이나 자기 디스크와 같이 속도가 빠른 장치에서 원하는 만큼의 데이터를 입출력시켜준다. DMA 제어기는 하나의 버스를 통하여 여러 개의 인터페이스와 함께 연결된 입출력 장치를 제어한다. 이러한 구조에서 DMA 인터페이스는 다음과 같은 기능이 필요하다.
입출력할 데이터가 데이터 버퍼에 준비되어 있거나, 데이터 버퍼에 새로운 출력 데이터를 받아들일 준비가 되어 있을 때 주기억 장치에 접근을 요청하는 기능
입력과 출력 중 어느 동작을 수행할 것인지를 나타내는 기능
어디의 데이터를 얼마만큼 입출력할 것인지를 나타내는 기능
데이터의 입출력이 완료되었을 때 그 사실을 중앙 처리 장치에 보고하는 기능
입출력을 위하여 DONE 과 BUSY 상태로 데이터 버퍼의 준비상태를 알아내며, 데이터 채널 요청 표시는 DCRQ라는 레지스터로 한다. 중앙처리 장치가 데이터 채널 요청 신호를 인식하면 DCA신호를 DMA 인터페이스에 보내 DCRQ가 0이 되도록 하고, 기억 장치 주기를 DMA가 사용하도록 하여 기억 장치에 접근할 수 있게 한다.
중앙 처리 장치와 프로그램은 수행하여 계속적으로 기억 장치 주기를 사용하고 있을 때, 데이터 채널을 요청하여 다음 주기는 DMA 인터페이스가 사용하게 하는 것을 주기 훔침(cycle steal)이라 한다. 주기 훔침이 발생하면 어떤 명령을 수행하고 있던 중이라도 정지된 생태로 DMA 인터페이스가 사용을 완료할 때까지 기다려야 한다. 인터럽트는 수행되던 프로그램이 정지되지만 주기 훔침은 그 주기 동안만 정지되는 것이 다르고, 주기 훔침에서는 상태의 보존이 필요 없다.
② 기억 장치 접근
중앙 처리 장치의 간섭 없이 주기억 장치에 직접 접근하여 데이터를 입출력하는 과정이다.
DMA 제어기에게 블록 정보, 입출력 동작 종류, 장치 번호를 알려 준다.
DMA가 자율적으로 주기억 장치에 접근하여 데이터 입출력 행위를 수행한다.
입출력이 완료되면 인터럽트를 요청하여 복귀되도록 한다.
(3) 채널에 의한 방법
중앙 처리 기능을 가진 소형 처리기를 DMA 위치에 두고 입출력에 관한 제어 사항을 전담하도록 하는 특수 컴퓨터를 채널(channel) 이라고 한다. ① 채널 프로그램
채널 명령어(CCW : channel command word) : 주기억 장치 내에 기억된 각 블록들의 정보이다.
채널이 여러 개 블록을 입출력 할 때 각블록에 대한 채널 명령어의 모임을 채널 프로그램이라 한다.
첫째 번 채널 명령어의 위치를 기억장치 내의 특정위치에 기억시켜 사용하는데 이 특정 위치를 채널 번지 워드(CAW : channel address word)라 한다.
채널 상태어(CSW : channel status word) : 입출력 동작이 이루어진 후 채널, 서브채널, 입출력 장치의 상태를 워드로 나타낸 것이다.
② 채널 명령어
채널 명령어가 가질 네가지 요소
동작을 나타내는 명령으로 입력이나 출력을 지시한다.
주기억 장치에 접근할 블록의 위치를 표시한다.
블록의 크기를 나타낸다.
다음 채널 명령어의 위치를 연결시키는 표시 비트이다.
③ 채널의 종류
고정적 연결과 가변적 연결
고정적 연결 : 입출력 장치가 특정 채널에 고정되어 있어서 다른 채널 사용이 안된다.
하드웨어 자원 전체를 활용할 수 없으나 단일 종류의 장치인 경우 그들의 제어는 공통점이 많으므로 각각 다른 채널에 연결하는 것보다 하드웨어 비용을 줄일 수 있다.
가변점 연결
장점 : 하드웨어 자원을 최대로 사용할 수 있다.
단점 : 하드웨어와 제어가 복잡하다.
셀렉터 채널(selector channel) : 고속 입출력 장치에 사용한다.
멀티플레서 채널(multiplexer channel) : 저속인 여러 장치를 동시에 제어하는 채널이다.
6. 데이터 변환기
학습목표
디지털 데이터와 아날로그 데이터의 차이점 설명할 수 있다.
아날로그 데이터를 디지털 데이터로 표현할 수 있다.
D/A 변환기 회로도를 해독할 수 있다.
A/D 변환기 회로도를 해독할 수 있다.
(1) D/A 변환기
디지털 데이터를 아날로그 신호로 바꾸는 것이다.
저항 분압 회로(resister divider) 와 2진 사다리 회로의 두가지가 있다.① 저항 분압 회로
두 가지 기능
2진수에 해당하는 각 비트는 1[V], 2[V], 4[V] 씩 출력 전압을 변화시킬 수 있어야 한다.
2진수 각 자리에서 변화시키는 전압들을 합쳐서 하나의 아날로그 신호로 만들어 출력시킬 수 있어야 한다.
그림 8-60 저항 분압 회로
장점 : 원리가 간단하다.
단점 : 양쪽 자리 사이에 전류의 차가 많이 나기 때문에 회로 구성이 복잡하다.
② 사다리 회로
입력의 무게에 붙인 값을 합(weighted sum)한 것을 출력시키도록 하는 것이다.
그림 8-61 사다리 회로
③ D/A 변환기의 구성
저항 분압 회로나 사다리 회로는 디지털 신호를 아날로그 신호로 바꿀 수 있지만, 완전한 신호 변환을 위해서는 추가적인 회로가 더 필요하다. 여기에는 입력게이트와 n개 비트를 기억할 수 있는 레지스터, 계층 증폭기(level amplifier) 가 신호 변환 회로의 앞부분에 있어야 한다.
(2) A/D 변환기
아날로그 형태를 디지털 신호로 바꾸는 것이다. ① 동시형 변환기
여러 개의 비교 회로(comparator circuit)를 사용하는 방법이다.
그림 8-65 동시 변환 원리
장점 : 설계가 간단하고 속도가 빠르다.
단점 : 2진수의 자리수가 커지면 비교 회로의 수가 증가하고 부속 회로가 복잡해진다.
② 계수형
기준 전압이 낮은 전압부터 높은 순으로 계단과 같이 차례대로 변하도록 하면, 하나의 비교기를 사용하여 여러 종류의 전압과 비교할 수 있음. 기준 전압을 차례대로 보내 주는 것을 계단형 기준 전압이라 한다.
그림 8-70 계수형 A/D 변환기 모형
장점 : 구조가 간단하고 분해도가 보다 정밀하다.
단점 : 동시형 변환기보다 변환시간이 더 많이 필요하다.

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