[Operating System] 4. 인터럽트 (Interrupt)

0. 인터럽트

프로그램을 실행하는 도중에 예기치 않은 상황이 발생할 경우 현재 실행 중인 작업을 즉시 중단하고 발생된 상황을 우선 처리한 후 실행 중이던 작업으로 복귀하여 계속 처리하는 것을 말한다.

 

지금 수행 중인 일보다 더 중요한 일이 발생하면 그 일을 먼저 처리하고 나서 하던 일을 계속한다.

 

외부/내부 인터럽트는 CPU의 하드웨어 신호에 의해 발생하며 소프트웨어 인터럽트는 명령어의 수행에 의해 발생한다.

 

• 외부 인터럽트 : 입출력 장치, 타이밍 장치, 전원 등 외부적인 요인으로 발생한다. 전원 이상, 기계 착오, 외부 신호, 입출력 등이 있다.
• 내부 인터럽트 : Trap이라고 부르며 잘못된 명령이나 데이터를 사용할 때 발생한다. 0으로 나누기, 오버플로우, 명령어를 잘못 사용한 경우 등이 있다.
• 소프트웨어 인터럽트 : 프로그램 처리 중 명령의 요청에 의해 발생한 것이다. (SVC 인터럽트) 사용자가 프로그램을 실행시킬 때 발생하며, 소프트웨어 이용 중에 다른 프로세스를 실행시키면 시분할 처리를 위해 자원 할당 동작이 수행된다.

 

1. 인터럽트 발생 처리 과정

주 프로그램이 실행되다가 인터럽트가 발생했다.

 

현재 수행 중인 프로그램을 멈추고 상태 레지스터와 PC 등을 스택에 잠시 저장한 뒤에 인터럽트 서비스 루틴으로 간다. (인터럽트가 끝난 후 다시 원래 작업으로 돌아와야 한다.)

 

만약 인터럽트 기능이 없었다면 컨트롤러는 특정한 어떤 일을 할 시기를 알기 위해 계속 프로그램의 진행 상태를 체크해야 한다. 이러한 작업을 폴링이라고 한다.

 

폴링을 하는 시간에는 원래 하던 일에 집중할 수가 없게 되어 많은 기능을 제대로 수행하지 못한다는 단점이 있다.

 

컨트롤러가 입력을 받아들이는 방법(우선순위 판별방법)에는 두 가지가 있다.

 

폴링 방식

사용자가 명령어를 사용해 입력 핀의 값을 계속 읽어 변화를 알아내는 방식이다.

 

인터럽트 요청 플래그를 차례로 비교하여 우선순위가 가장 높은 인터럽트 자원을 찾아 이에 맞는 인터럽트 서비스 루틴을 수행한다. 하드웨어에 비해 속도가 느리다.

 

인터럽트 방식

MCU(마이크로 컨트롤러) 자체가 하드웨어적으로 변화를 체크하여 변화 시에만 일정한 동작을 하는 방식이다.

• Daisy Chain
• 병렬 우선순위 부여

인터럽트 방식은 하드웨어로 지원을 받아야 하는 제약이 있지만 폴링에 비해 신속하게 대응하는 것이 가능하다. 따라서 실시간 대응이 필요할 때는 필수적인 기능이다.

 

즉 인터럽트는 발생 시기를 예측하기 힘든 경우에 컨트롤러가 가장 빠르게 대응할 수 있는 방법이다.

---

SVC 인터럽트 : SuperVisor Call란 운영체제 그 자체이며 사용자나 프로그램은 SV를 통해서만 내부 데이터에 접근할 수 있다. 사용자나 프로그램에 의해 운영체제가 호출될 때 발생하는 인터럽트이다.

 

Daisy Chain : 연속적으로 연결되어 있는 하드웨어 장치들의 구성을 지칭한다.