[Embedded] Multithread Programming (멀티스레드 프로그래밍) - 2

Display나 Peripheral과 같은 디바이스 드라이버를 개발할 때는 Multithread Programming이 필요한 경우가 많다. 디바이스 드라이버의 경우 일반적으로 하드웨어 인터럽드 응답, I/O 요청 관리, 하드웨어와 소프트웨어 구성 요소 간의 월활한 통신 보장 등의 동시 작업을 처리하기 위해 다중 스레드가 사용된다.

Multithread Programming 동시 작업 처리를 가능하게 하고, 성능을 개선하며, 운영 체제, 하드웨어 및 사용자 애플리케이션 간의 원활한 상호 작용을 보장함으로써 디바이스 드라이버 개발에서 중요한 역할을 한다. 디바이스 드라이버 개발에서 멀티스레딩이 어떻게 활용되는지는 아래와 같다.

 

• Hanlding Interrupt
  : 디바이스 드라이버는 종종 하드웨어 인터럽트에 응답해야 하는데, 이는 드라이버가 특정 잡업 (예: 키보드의 입력 처리, 디스플레이의 프레임 버퍼 업데이트 처리)을 수행해야 할 필요성을 알려주는 신호다. 인터럽트 처리는 시스테 응답성을 유지하기 위해 별도의 스레드에서 수행되는 경우가 많다.
• I/O Requests
  : 드라이버는 운영 체제 또는 애플리케이션의 입력 및 출력 요청을 관리한다. 멀티스레드 환경에서는 드라이버가 여러 I/O 요청을 동시에 처리해 빠른 응답이 필요한 peripherals (예: 네트워크 카드, 저장 장치)의 성능을 향상 시킬 수 있다.
• Concurrency
  : 복잡한 시스템에서는 여러 프로세스 또는 애플리케이션이 동일한 하드웨어 장치와 동시에 통신해야 할 수 있다. 멀티스레딩은은 버퍼, 큐, 또는 레지스터와 같은 공유 리소스에 대한 액세스를 관리해 충돌을 방지하고 안전한 데이터 교환을 보장한다.
• Synchronization
  : 여러 스레드가 공유 리소스(레지스터, 메모리 매핑 I/O 또는 버퍼 등)에 액세스할 수 있으므로 동기화 메커니즘은 경쟁 조건과 데이터 손상을 방지하는 데 매우 중요하다. 이는 드라이버가 정확한 타이밍과 조정이 필요한 중요한 하드웨어 구성 요소를 다룰 때 특히 중요하다.
• Real-Time Performance
  : 특히 실시간 시스템이나 고성능 그래픽 (디스플레이 드라이버 등)을 위한 일부 디바이스 드라이버는 엄격한 시간 제한 내에 특정 작업을 완료해야한다. Multithread Programming은 디스플레이 프레임 렌더링과 같이 시간에 민감한 작업의 우선순위를 지정하는 동시에 다른 백그라운드 작업은 중요한 경로를 차단하지 않고 동시에 실행할 수 있도록 도와준다.