인터럽트(interrupt)
인터럽트(interrupt)
인터럽트(Interrupt)
- 하드웨어 장치가 CPU에게 어떤 사실을 알려주거나 CPU의 서비스를 요청해야 할 경우, CPU 내에 있는 인터럽트 라인을 세팅하여 인터럽트를 발생시킨다. (프로그램이 명령을 수행하기 위해서는 CPU를 할당받아야 함)
- CPU는 매번 프로그램 카운터가 가리고 있는 곳의 명령을 수행한 뒤, 다음 명령을 수행하기 직전에 인터럽트 라인이 세팅되었는지 체크한다.
- 이를 통해 인터럽트가 발생했으면 CPU는 현재 수행 중이던 프로세스를 멈추고 운영 체제의 인터럽트 처리 루틴으로 이동하여 인터럽트 처리를 수행한다.
인터럽트의 종류
- 하드웨어 인터럽트(일반적인 인터럽트)
- 하드웨어 컨트롤러가 CPU의 서비스를 요청하기 위해 발생시키는 인터럽트
- 소프트웨어 인터럽트(Trap:트랩)
1) 예외 상황(Exception)
- 프로그램이 허용되지 않은 연산을 수행하려고 할 때, 자동적으로 발생한다. 운영체제는 예외 상황이 발생했을 때, CPU의 제어권을 획득해 이 상황에 대한 조치를 취한다.
- ex) 0으로 나누는 연산, 자신의 주소 공간을 넘어서는 메모리 참조 등
- 예외 상황에 대한 처리 루틴을 자신의 코드 영역에 가지고 있음
2) 시스템 콜(System Call)
- 사용자 프로세스가 운영체제의 서비스를 요청하기 위해 커널의 함수를 호출하는 것이다.
- 사용자 프로세스가 직접 특권 명령을 수행할 수 없으므로 특권 명령을 수행하려 할 때, 시스템 콜을 사용한다.
시스템 콜이나 예외 상황은 모두 사용자 프로세스로부터 CPU의 제어권이 운영 체제에게 이양되어 처리되는데 이 과정에 인터럽트 라인을 세팅하여 인터럽트를 발생시킨 후 제어권이 넘어가게 되므로 이들도 넓은 의미에서는 인터럽트의 범주에 포함시킨다. 단지 인터럽트를 발생시키는 주체가 하드웨어 장치가 아닌 소프트웨어이므로 이들을 소프트웨어 인터럽트라고 부른다.
인터럽트 발생 처리 과정
A 프로그램이 CPU를 할당받고 명령을 수행하고 있는데 인터럽트가 발생하면 A는 현재 수행중인 명령의 위치를 저장해놓는다. 그 후, 운영 체제 내부 코드인 인터럽트 처리 루틴으로 넘어가서 인터럽트 처리를 하고 다시 돌아와 A의 이전 작업 지점부터 수행을 계속 이어나가게 된다.
그렇다면, 인터럽트가 발생했을 때 수행중이던 프로세스의 정보는 어디에 저장될까?
-> 진행 중이던 A 프로세스의 정보는 프로세스 제어 블록(PCB: Process Control Block)에 저장한다. 그리고 인터럽트 처리를 모두 마치면 프로그램 A의 PCB에 저장된 주소를 복원시켜 원래 수행하던 일을 재개하게 된다.
- 인터럽트 벡터(Interrupt Vector)
- 여러가지 인터럽트에 대해 해당 인터럽트 발생시 처리해야 할 루틴의 주소를 보관하고 있는 테이블.
- 일종의 함수를 가리키는 포인터
- 인터럽트 핸들러(Interrupt Handler)
- 실제 인터럽트를 처리하기 위한 루틴으로 인터럽트 서비스 루틴이라고도 한다.
- 운영체제 코드 부분에는 각종 인터럽트 별로 처리해야 할 내용이 이미 프로그램되어 있으며, 이 부분을 인터럽트 서비스 루틴 또는 인터럽트 핸들러라고 한다.
예를 들어, 입출력 관련 인터럽트가 발생한 경우, CPU는 인터럽트 라인을 통해 발생한 인터럽트를 확인한다. 인터럽트 벡터를 통해 해당 인터럽트 발생시 처리해야 할 루틴의 메모리 주소를 알아낸다. 주소를 통해 실제 수행되어야 할 코드가 담겨있는 루틴을 찾아가 상황에 맞는 처리를 진행한다.
참고
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