[250305] 스풀링 (SPOOLing) / 인터럽트(Interrupt) 개념 정리

 

 

스풀링 (SPOOLing) 이란 

- Simultaneous Peripheral Operation OnLine 의 약자. (직역: 동시 주변 장치 작업 온라인)

- 주변장치(I/O) 가 온라인 상태에서 동시 작업을 수행하는 방식을 의미한다. 

-  디스크(보조 기억 장치) 를 매우 큰 버퍼처럼 사용하여 입출력(I/O) 작업을 효율적으로 처리하는 기법

- 다중 프로그래밍 환경에서 여러 프로세스가 동시에 입출력을 수행할 수 있도록 가상 입출력 장치 (virtual I/O) 를 제공한다. 

- 입출력 요청 데이터를 "디스크"에 먼저 저장해두고, CPU 가 다른 작업을 수행하는 동안 입출력 장치가 데이터를 가져가도록 한다. 

 

핵심 개념

• 가상 장치 (Virtual Device): 실제 입출력 장치처럼 동작하는 논리적 개념 → CPU가 직접 입출력 장치를 기다리지 않고, 디스크를 통해 간접적으로 입출력 수행
• POOL 자료 구조: 입출력 작업을 저장하는 공간(큐 형태) → 입출력 장치가 준비되면 순차적으로 데이터 가져감
• 직접 접근 (Direct Access): 디스크를 활용하여 빠르게 원하는 데이터를 읽고 쓸 수 있음 (랜덤 액세스)

대표적인 예시

• 프린터 스풀링: 여러 개의 인쇄 요청을 디스크에 저장해두고, 프린터가 하나씩 가져가서 출력
• 입출력 버퍼링: 대용량 파일 전송 시 디스크를 거쳐 순차적으로 처리

💡 즉, 스풀링은 "디스크를 중간 버퍼로 활용하여 입출력 장치 속도 차이를 극복하는 기법

 

*버퍼 (Buffer) 란? 데이터를 주고받을 때 속도 차이를 조정하기 위해 사용하는 메모리 공간/ 데이터를 잠시 보관하는 임시 저장 공간/  빠른 장치(CPU)와 느린 장치(I/O) 간의 원활한 데이터 처리를 위해 필요

*큐 (Queue) 형태 ? FIFO(First In, First Out, 선입선출) 방식으로 동작하는 자료구조 / 먼저 들어온 데이터가 먼저 나가는 구조

 

---

cpu 에 비해 io 장치가 매우 느리기 때문에 디스크를 버퍼처럼 취급하여 사용하는구나. 신기하다. 

POOL 자료 구조, 직접 접근, 가상 장치 개념이 아직 나에게 추상적으로 다가오지만 

두번째 읽을 때, 혹은 뒷 부분 진도 나갈 때 다시 보자 ~ 

 

 

인터럽트( Interrupt )란? 

- CPU 가 현재 실행 중인 작업을 중단하고, 즉시 중요한 작업을 처리하도록 하는 매커니즘. 

- 끼어들기 ! 

- 시스템에 예기치 않은 상황이 발생하였을 때, 그것을 운영체제에 알리기 위한 매커니즘이다. 

 

IBM 계열 기계 기준 6가지 인터럽트

입출력 인터럽트 (I/O Interrupt) 입출력 하드웨어가 작업 완료 했을 때, 혹은 오류 발생했을 때. ex) 키보드 입력, 프린터 완료 등 I/O 장치 신호 등

외부 인터럽트 (External Interrupt) 시스템 타이머(timer)에서 일정 시간이 만료된 경우, 오퍼레이터가 콘솔 상의 인터럽트 키를 입력한 경우 , 다중 처리 시스템에서 다른 처리기로부터 신호가 온 경우 ex) 전원 버튼, 네트워크 신호, 타이머 인터럽트 포함

SVC 인터럽트 (Supervisor Call, 시스템 호출) 사용자 프로그램이 운영체제 서비스 요청, 즉 기억 장치 할당, 입출력 수행 등 (파일 열기 등)

기계 검사 인터럽트 (Machine Check Interrupt) 하드웨어 오류, 컴퓨터 자체적인 문제 (전압 문제, 메모리 고장 등)

프로그램 에러 인터럽트 (Program Error Interrupt) 0으로 나누기, 잘못된 명령어 실행 등 프로그램 오류, 즉 프로그램의 실행 오류 ex) 보호 되어 있는 기억 장소에 접근, 허용되지 않는 명령어 수행, 스택의 오버 플로 등 

재시작 인터럽트 (Restart Interrupt) 시스템 재부팅 관련 인터럽트, 오퍼레이터가 콘솔 상의 재시작 키를 누를 경우. 

 

 

📌 PSW (Program Status Word) 개념

• 인터럽트 발생 시, CPU의 실행 상태(PC, 레지스터 등)를 저장하는 영역
• 인터럽트가 처리된 후, 원래 실행하던 작업으로 복귀할 때 PSW를 사용하여 상태 복구

💡 즉, 인터럽트는 CPU가 중요한 작업을 빠르게 처리하기 위한 중단 메커니즘이며, PSW는 이를 관리하는 정보 저장 영역

 

 

---

KOCW 에 있는 반효경 교수님의 운영체제 강의에서 봤던 개념. 

교수님은 쉽게 설명해주셨는데 책이 개어렵다. 왜이렇게 어렵게 써놨는지 모르겠네. 

 

 

 

알림: *개인 공부 목적으로 정리한 글입니다* 

참고한 책: 운영체제 (박규석, 김창수, 배인한, 이준연, 박홍진 지음) - 생능출판