KR100491323B1 - Computer having a storage type using the independent pipeline - Google Patents

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Abstract

본 발명은 오퍼레이팅 시스템을 사용하는 전자계산기에서 저장 시간 최적화에 적당하도록 한 독립 파이프라인에 의한 저장 방식을 갖는 전자 계산기에 관한 것으로, 응용 프로그램으로부터 커널부를 통하여 전달된 명령을 수집하는 명령어 수집부;상기 명령어 수집부에서 전달된 명령어를 필터링하여 오퍼레이팅 시스템에서 보내지는 신호는 그대로 통과시키고, 특정 데이터의 읽기와 쓰기 기능만을 필터링하는 명령어 필터링부;상기 명령어 필터링부에서 그대로 통과된 명령어 신호를 외부 저장 장치로 전달하는 제 2 디바이스 드라이버;상기 수집된 명령을 해석하여 현재 외부 저장 장치가 수행하고 있는 작업이 무엇이며 언제 작업이 종료 될 것인지를 예측하여 언제 명령을 전달 할 것인지를 판단하는 명령어 해석부;상기 해석된 명령을 제 1 디바이스 드라이버로 입력하는 명령어 처리부;상기 명령어 처리부에서 전달된 명령을 외부 저장 장치로 전달하는 제 1 디바이스 드라이버를 포함하고, 오퍼레이팅 시스템에서 보내지는 신호와 그를 제외한 데이터의 읽기와 쓰기 기능을 서로 독립된 파이프라인 방식으로 처리한다.The present invention relates to an electronic calculator having a storage system by an independent pipeline that is suitable for optimizing storage time in an electronic calculator using an operating system, comprising: an instruction collector configured to collect instructions transmitted from an application program through a kernel unit; A command filtering unit for filtering a command transmitted from the command collecting unit and passing the signal sent from the operating system as it is, and filtering only a function of reading and writing specific data; the command signal passed from the command filtering unit to the external storage device A second device driver for transmitting; a command interpreter for interpreting the collected commands to determine when a task is currently being performed by an external storage device and when to end a task, and when to deliver the command; Command first device A command processor configured to input a command driver; a first device driver configured to transmit a command transmitted from the command processor to an external storage device, the pipeline being independent of each other from a signal transmitted from an operating system and a function of reading and writing data except for the same; Do it the way you do it.

Description

독립 파이프라인에 의한 저장 방식을 갖는 전자 계산기{Computer having a storage type using the independent pipeline}Computer having a storage type using the independent pipeline}

본 발명은 오퍼레이팅 시스템을 사용하는 전자계산기의 저장 방식에 관한 것으로, 특히 저장 시간 최적화에 적당하도록 한 독립 파이프라인에 의한 저장 방식을 갖는 전자 계산기에 관한 것이다.The present invention relates to a storage method of an electronic calculator using an operating system, and more particularly, to an electronic calculator having a storage method by an independent pipeline adapted to optimize storage time.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 종래 기술의 전자계산기의 저장 방식에 관하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a storage method of the electronic calculator of the prior art will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 종래 기술의 전자 계산기의 구성도이다.1 is a block diagram of a conventional electronic calculator.

도 1은 종래 기술의 전자 계산기의 저장 매체를 중심으로 도시한 것으로, 전자 계산기의 저장 매체는 내부 메모리, 외부 메모리 및 외부 저장 장치로 구분된다.1 illustrates a storage medium of a conventional electronic calculator, which is divided into an internal memory, an external memory, and an external storage device.

여기서, 내부 메모리로는 CPU(Central Processing Unit)내의 메모리가 있고, 외부 메모리로는 ROM(Read Only Memory;읽기 전용 메모리), RAM(Random Access Memory;읽기 쓰기 가능 메모리), 플래시 메모리(쓰기 가능 비휘발성 메모리) 등이 있고, 외부 저장 장치로는 HDD(하드 디스크), CD(컴팩트 디스크), TAPE(테이프 저장장치) 등이 있다.Here, the internal memory includes a memory in a central processing unit (CPU), and the external memory includes a read only memory (ROM), a random access memory (RAM), and a flash memory (non-writable). Volatile memory), and external storage devices include HDD (hard disk), CD (compact disk), TAPE (tape storage), and the like.

이중 외부 저장 장치에 데이터를 저장하는 경우 오퍼레이팅 시스템의 파일 관리 시스템이 이를 관장하게 된다.When data is stored in the dual external storage device, the file management system of the operating system manages it.

여기서, 오퍼레이팅 시스템은 시스템의 운영 체제로서 하드웨어와 응용프로그램간의 인터페이스 역할을 하면서 CPU, 주기억장치, 입출력장치 등의 컴퓨터 자원을 관리하는 시스템을 말한다.Here, the operating system refers to a system that manages computer resources such as a CPU, a main memory device, and an input / output device while serving as an interface between hardware and an application program as an operating system of the system.

그리고 파일 관리 시스템은 HDD를 프로그램의 저장 장소, 가상 메모리(HDD를 RAM과 같이 사용함), 데이터 저장 장소로 사용한다.The file management system uses the HDD as a storage location for programs, virtual memory (using the HDD as RAM), and a data storage location.

이것을 HDD 측에서 고려하면 프로그램의 로딩시에는 읽기가 행하여지며, 가상 메모리 액세스시에는 읽기 쓰기가 행하여지고, 데이터 액세스시에는 읽기 쓰기가 행하여 진다.Considering this from the HDD side, reading is performed at the time of program loading, reading and writing is performed at virtual memory access, and reading and writing is performed at data access.

이때 세가지 작업이 시간축으로 분할되어 각각의 액세스를 수행하게 된다.At this time, the three tasks are divided into time bases to perform respective accesses.

이중 데이터 액세스 작업은 CPU에 의한 읽기 쓰기 방법과 DMA(직접 메모리 액세스)라고 불리는 하드웨어 장치에 의한 읽기 쓰기 작업이 행해질 수 있다.The dual data access operation may be performed by a read / write method by a CPU and a read / write operation by a hardware device called DMA (direct memory access).

DMA에 의한 데이터 전송은 월등히 빠른 속도로 작업이 이루어진다.Data transfer by DMA is much faster.

하지만 오퍼레이팅 시스템에 의한 시분할 작업은 DMA작업이 행하여지는 것을 방해하게 된다.However, the time division operation by the operating system prevents the DMA operation from being performed.

이것은 데이터의 액세스 속도를 저하시키게 된다.This slows down data access.

응용 프로그램(Application Program)에 의해 발생된 명령을 커널부(11)에서 해석하고 이를 디바이스 드라이버(12)에 전달하고, 디바이스 드라이버(12)는 저장 장치(13)에 명령을 전달하여 읽기와 쓰기 작업을 수행하였다.The command generated by the application program is interpreted by the kernel unit 11 and transferred to the device driver 12, and the device driver 12 transfers the command to the storage device 13 to read and write operations. Was performed.

커널은 운영체제의 핵심으로 메모리에 상주하여 시스템 디바이스와 메모리, 프로세스를 관리하고, 입출력을 처리하는 등의 유저의 다양한 요구에 바로 반응하여 모든 시스템이 원활하게 운용될 수 있도록 제어하는 수단이다.The kernel is the core of the operating system. It resides in memory and controls the system so that all systems can operate smoothly in response to various user requests such as managing system devices, memory and processes, and handling input / output.

가상 메모리 관리자는 물리적 메모리가 부족하게 되면 저장 장치(13)를 가상 메모리로 이용하게 된다.The virtual memory manager uses the storage device 13 as virtual memory when the physical memory is insufficient.

이때 가상 메모리의 할당량이 커진 상태에서 고속으로 저장 장치(13)의 액세스가 이루어지면 가상 메모리와 파일 시스템이 서로 동일 저장 장치(13)를 액세스하기 위해 경쟁하게 되며, 물리적 저장 장치가 모든 대역폭을 사용하게 되면 파일 시스템의 저장은 파일 캐쉬에서 머무르게 된다.At this time, if the storage device 13 is accessed at a high speed while the allocation of the virtual memory is increased, the virtual memory and the file system are competing to access the same storage device 13, and the physical storage device uses all the bandwidth. If you do so, the file system's storage stays in the file cache.

이것은 다시 가상 메모리 할당을 요구하게 되며, 이것은 다시 가상 메모리 할당을 위해 저장 장치(13)를 액세스하게 된다.This in turn requires virtual memory allocation, which in turn accesses the storage device 13 for virtual memory allocation.

그러나 이와 같은 종래 기술의 전자계산기의 저장 방식은 다음과 같은 문제점이 있다.However, the storage method of the electronic calculator of the prior art has the following problems.

응용 프로그램에서 발생한 명령을 그대로 저장 장치에 전달함으로써 물리적인 저장 장치의 상태를 인식할 수 없었으며, 가상 메모리 관리자는 물리적 메모리가 부족하게 되면 저장 장치를 가상 메모리로 이용하는데, 가상 메모리의 할당량이 커진 상태에서 고속으로 저장 장치의 액세스가 이루어지면 가상 메모리와 파일 시스템이 서로 동일 저장 장치를 액세스하기 위해 경쟁한다.By transmitting the command issued by the application to the storage device as it is, the state of the physical storage device could not be recognized, and the virtual memory manager uses the storage device as virtual memory when the physical memory is insufficient, and the allocation of the virtual memory is increased. When a storage device is accessed at high speed in a state, the virtual memory and the file system compete with each other to access the same storage device.

이것은 물리적 장치의 효율을 낮추게 된다.This lowers the efficiency of the physical device.

또한, 오퍼레이팅 시스템의 가상 메모리와 파일 시스템의 경쟁으로 인한 과다한 액세스에 의해 CPU 부하율을 높여 시스템 전체의 성능 감소를 초래한다.In addition, excessive access due to competition between the virtual memory of the operating system and the file system increases the CPU load ratio, resulting in a reduction in the performance of the entire system.

본 발명은 이와 같은 종래 기술의 전자계산기의 저장 방식의 문제를 해결하기 위한 것으로, 저장 시간 최적화에 적당하도록 한 독립 파이프라인에 의한 저장 방식을 갖는 전자 계산기를 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve such a problem of the storage method of the conventional electronic calculator, and an object thereof is to provide an electronic calculator having a storage system by an independent pipeline that is suitable for storage time optimization.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 독립 파이프라인에 의한 저장 방식을 갖는 전자 계산기는 내부 메모리, 외부 메모리 및 외부 저장 장치로 구분되는 저장 매체를 갖는 전자 계산기에 있어서, 응용 프로그램으로부터 커널부를 통하여 전달된 명령을 수집하는 명령어 수집부;상기 명령어 수집부에서 전달된 명령어를 필터링하여 오퍼레이팅 시스템에서 보내지는 신호는 그대로 통과시키고, 특정 데이터의 읽기와 쓰기 기능만을 필터링하는 명령어 필터링부;상기 명령어 필터링부에서 그대로 통과된 명령어 신호를 외부 저장 장치로 전달하는 제 2 디바이스 드라이버;상기 수집된 명령을 해석하여 현재 외부 저장 장치가 수행하고 있는 작업이 무엇이며 언제 작업이 종료 될 것인지를 예측하여 언제 명령을 전달 할 것인지를 판단하는 명령어 해석부;상기 해석된 명령을 제 1 디바이스 드라이버로 입력하는 명령어 처리부;상기 명령어 처리부에서 전달된 명령을 외부 저장 장치로 전달하는 제 1 디바이스 드라이버를 포함하고, 오퍼레이팅 시스템에서 보내지는 신호와 그를 제외한 데이터의 읽기와 쓰기 기능을 서로 독립된 파이프라인 방식으로 처리하는 것을 특징으로 한다.An electronic calculator having a storage system by an independent pipeline according to the present invention for achieving the above object is an electronic calculator having a storage medium divided into an internal memory, an external memory, and an external storage device. Command collection unit for collecting the transferred command; Command filtering unit for filtering the command transmitted from the command collection unit to pass the signal sent from the operating system as it is, and only read and write function of the specific data; A second device driver configured to transmit the command signal passed as is to the external storage device; interpreting the collected command, predicting what operation is currently being performed by the external storage device and when the operation is to be completed, and when the command is transmitted. Command to decide whether to do An instruction processor configured to input the interpreted command to the first device driver; a first device driver configured to transmit an instruction transmitted from the instruction processor to an external storage device, and a signal transmitted from an operating system and data except for the same It is characterized in that the read and write functions of the independent pipeline processing.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 독립 파이프라인에 의한 저장 방식을 갖는 전자 계산기에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, an electronic calculator having a storage scheme by an independent pipeline according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명에 따른 독립 파이프라인에 의한 저장 방식을 갖는 전자 계산기의 구성도이다.2 is a block diagram of an electronic calculator having a storage scheme by an independent pipeline according to the present invention.

본 발명은 오퍼레이팅 시스템의 파일 관리 시스템과 무관한 별도의 외부 저장 장치 액세서 모듈을 가지고, 오퍼레이팅 시스템에 영향을 받지 않는 독립적인 데이터 읽기와 쓰기를 수행할 수 있도록한 것이다.The present invention has a separate external storage accessor module that is independent of the file management system of the operating system, and can perform independent data reading and writing without being affected by the operating system.

이와 같은 독립된 모듈은 오퍼레이팅 시스템에서 보내지는 신호는 그대로 통과시키고, 특정 데이터의 읽기와 쓰기 기능만을 필터링하여 작업한다.This independent module passes the signal from the operating system as it is and works by filtering only the reading and writing of specific data.

데이터 액세스부는 데이터 쓰기와 읽기를 수행함에 있어서 하드 디스크의 상황을 자동으로 인식하여 물리적 대역을 최대화하며, DMA 이용률을 극대화 시켜 데이터 액세스 시간을 최소화한다.The data access unit automatically recognizes the hard disk situation in writing and reading data, maximizing physical bandwidth, and maximizing DMA utilization to minimize data access time.

이하에서 오퍼레이팅 시스템은 시스템의 운영 체제로서 하드웨어와 응용프로그램간의 인터페이스 역할을 하면서 CPU, 주기억장치, 입출력장치 등의 컴퓨터 자원을 관리하는 시스템을 말한다.Hereinafter, the operating system refers to a system that manages computer resources such as a CPU, a main memory, and an input / output device while serving as an interface between hardware and an application program as an operating system of the system.

그리고 파이프라인 제어는 명령을 꺼내는 단계와 실행 단계를 병렬적으로 수행하는 방식을 확장한 것으로, 각 명령의 처리 과정을 복수의 스테이지로 분할하여 순차적으로 명령을 채택함으로써 각 스테이지에서 대기 행렬을 만들고 하나의 논리 연산 장치가 이들 스테이지의 처리를 병렬적으로 처리하는 방식이다.Pipeline control is an extension of the method of executing and executing instructions in parallel. By splitting the processing of each instruction into a plurality of stages and sequentially adopting instructions, a queue is created at each stage. Is a method in which the logic computing device of the processing of these stages in parallel.

본 발명의 독립 파이프라인에 의한 저장 방식을 갖는 전자 계산기의 구성은 응용 프로그램으로부터 커널부(21)를 통하여 전달된 명령을 전달받는 명령어 수집부(22)와, 상기 명령어 수집부(22)에서 전달된 명령어를 필터링하여 독립된 읽기와 쓰기를 위하여 오퍼레이팅 시스템에서 보내지는 신호는 그대로 통과시키고, 특정 데이터의 읽기와 쓰기 기능만을 필터링하는 명령어 필터링부(23)와, 상기 명령어 필터링부(23)에서 그대로 통과된 명령어 신호를 저장 장치(28)로 전달하는 제 2 디바이스 드라이버(27)와, 상기 명령어 수집부(22)에서 수집된 명령을 분석하고 개조하고 대기시키고 생성하는 명령어 해석부(24)와, 상기 명령어 해석부(24)에서 전달된 명령을 제 1 디바이스 드라이버(26)로 전달하는 명령어 처리부(25)와, 상기 명령어 처리부(25)에서 전달된 명령을 저장 장치(28)로 전달하는 제 1 디바이스 드라이버(26)로 구성된다.In the configuration of the electronic calculator having a storage scheme by the independent pipeline of the present invention, the instruction collection unit 22 which receives a command transmitted through the kernel unit 21 from an application program and the command collection unit 22 are transferred. The signal transmitted from the operating system for the independent reading and writing by passing the command is passed as it is, and the command filtering unit 23 for filtering only the reading and writing function of the specific data, and passed directly in the command filtering unit 23 A second device driver 27 for transmitting the command signal to the storage device 28, a command interpreter 24 for analyzing, modifying, waiting for, and generating a command collected by the command collector 22; A command processor 25 for transmitting a command transmitted from the command interpreter 24 to the first device driver 26, and a command transmitted from the command processor 25. It is composed of a first device driver 26 that delivers to the storage device (28).

여기서, 상기 명령어 수집부(22)는 응용프로그램에서 전달된 명령어를 자체 큐에 저장하게 되며, 명령어 해석부(24)에서는 큐에 저장된 값을 기준으로 명령을 해석한다.Here, the command collector 22 stores the command transmitted from the application program in its own queue, and the command interpreter 24 interprets the command based on the value stored in the queue.

그리고 명령어 필터링부(23)는 해석할 수 있는 명령어와 해석하지 않는 명령어로 구분하여 해석 가능한 명령은 명령어 해석부(24)로 전달하고 해석 불가능한 명령은 제 2 디바이스 드라이버(27)로 전달한다.In addition, the command filtering unit 23 may be classified into a command that can be interpreted and a command that does not interpret, and transmits an interpretable command to the command interpreter 24 and an uninterpretable command to the second device driver 27.

명령어 해석부(24)는 명령어 수집부(22)의 큐에 저장된 명령을 해석하는 부분으로 현재 저장 장치(28)가 수행하고 있는 작업이 무엇이며 언제 작업이 종료 될 것인지를 예측하여 언제 명령을 전달 할 것인지를 판단한다.The command interpreter 24 interprets the commands stored in the queue of the command collector 22, and predicts what work is being performed by the storage device 28 and when the job is to be finished, and when the command is delivered. Determine if you want to.

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명령어 처리부(25)는 명령어 해석부(24)에서 해석된 명령을 제 1 디바이스 드라이버(26)으로 전달하는 역할을 수행한다.The command processor 25 may transmit a command interpreted by the command interpreter 24 to the first device driver 26.

제 1 디바이스 드라이버(26)는 명령어 처리부(25)의 명령을 저장장치(28)로 전달하는 역할을 수행한다.The first device driver 26 transmits a command of the command processor 25 to the storage device 28.

본 발명은 독립 파이프라인 저장 방식으로 저장 장치의 액세스에 관한 모든 명령은 제 2 디바이스 드라이버를 통과하여 오퍼레이팅 시스템 관리하에 작업을 진행하는 제 1 라인이 사용되거나, 명령어 필터링부(23)에서 제 1 디바이스 드라이버(26)의 제 2 라인을 사용하여 작업을 수행하게 된다.In the present invention, an independent pipeline storage method uses a first line through which all instructions related to access of a storage device pass through a second device driver to perform work under management of an operating system, or the instruction filtering unit 23 uses a first device. The second line of driver 26 is used to perform the work.

이와 같은 본 발명에 따른 독립 파이프라인에 의한 저장 방식을 갖는 전자 계산기는 다음과 같은 효과가 있다.Such an electronic calculator having a storage scheme by an independent pipeline according to the present invention has the following effects.

저장 장치에 액세스되는 명령을 분석하여 오퍼레이팅 시스템에 영향을 미치지 않으면서 저장 장치의 성능을 최대로 활용할 수 있다.Analyzing the commands accessed on the storage device allows you to get the most out of the storage device without affecting the operating system.

또한, 저장 장치의 물리적 오퍼레이팅을 최소화 시켜 물리적 사용 수명을 연장하는 효과가 있다.In addition, there is an effect of extending the physical service life by minimizing the physical operating of the storage device.

도 1은 종래 기술의 전자 계산기의 구성도1 is a block diagram of a conventional electronic calculator

도 2는 본 발명에 따른 독립 파이프라인에 의한 저장 방식을 갖는 전자 계산기의 구성도2 is a block diagram of an electronic calculator having a storage scheme by an independent pipeline according to the present invention.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명Explanation of symbols for the main parts of the drawings

21. 커널부 22. 명령어 수집부21. Kernel section 22. Command collection section

23. 명령어 필터링부 24. 명령어 해석부23. Command filtering section 24. Command interpretation section

25. 명령어 처리부 26. 제 1 디바이스 드라이버25. Command Processing Unit 26. First Device Driver

27. 제 2 디바이스 드라이버 28. 저장 장치27. Second Device Driver 28. Storage Device

Claims (4)

내부 메모리, 외부 메모리 및 외부 저장 장치로 구분되는 저장 매체를 갖는 전자 계산기에 있어서, An electronic calculator having a storage medium divided into an internal memory, an external memory, and an external storage device, 응용 프로그램으로부터 커널부를 통하여 전달된 명령을 수집하는 명령어 수집부;An instruction collector configured to collect instructions transmitted from the application program through the kernel unit; 상기 명령어 수집부에서 전달된 명령어를 필터링하여 오퍼레이팅 시스템에서 보내지는 신호는 그대로 통과시키고, 특정 데이터의 읽기와 쓰기 기능만을 필터링하는 명령어 필터링부;A command filtering unit for filtering a command transmitted from the command collecting unit to pass a signal transmitted from an operating system as it is and filtering only reading and writing functions of specific data; 상기 명령어 필터링부에서 그대로 통과된 명령어 신호를 외부 저장 장치로 전달하는 제 2 디바이스 드라이버;A second device driver transferring the command signal passed through the command filtering unit to an external storage device; 상기 수집된 명령을 해석하여 현재 외부 저장 장치가 수행하고 있는 작업이 무엇이며 언제 작업이 종료 될 것인지를 예측하여 언제 명령을 전달 할 것인지를 판단하는 명령어 해석부;A command interpreter that interprets the collected commands to determine what work is currently being performed by the external storage device and when to send the command by predicting when the job will be finished; 상기 해석된 명령을 제 1 디바이스 드라이버로 입력하는 명령어 처리부;A command processor for inputting the interpreted command into a first device driver; 상기 명령어 처리부에서 전달된 명령을 외부 저장 장치로 전달하는 제 1 디바이스 드라이버를 포함하고,A first device driver configured to transfer a command transmitted from the command processor to an external storage device, 오퍼레이팅 시스템에서 보내지는 신호와 그를 제외한 데이터의 읽기와 쓰기 기능을 서로 독립된 파이프라인 방식으로 처리하는 것을 특징으로 하는 독립 파이프라인에 의한 저장 방식을 갖는 전자 계산기.An electronic calculator having an independent pipeline storage method, which processes a signal transmitted from an operating system and a read and write function except for the data in an independent pipeline manner. 제 1 항에 있어서, 명령어 수집부는 응용프로그램에서 전달된 명령어를 자체 큐에 저장하게 되며, 명령어 해석부에서는 큐에 저장된 값을 기준으로 명령을 해석하는 것을 특징으로 하는 독립 파이프라인에 의한 저장 방식을 갖는 전자 계산기.The method of claim 1, wherein the command collector stores the command transmitted from the application program in its own queue, and the command interpreter interprets the command based on the value stored in the queue. Having an electronic calculator. 삭제delete 삭제delete
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