인터럽트

인터럽트란

CPU가 특정 기능을 수행하는 도중에 급하게 다른 일을 처리하고자 할 때 사용할 수 있는 기능
대부분의 컴퓨터는 한 개의 CPU를 사용하므로 한 순간에는 하나의 일 밖에 처리할 수 없기 때문에 어떤 일을 처리하는 도중에 우선 순위가 급한 일을 처리할 필요가 있을 때 대처할 수 있는 방안이 필요
인터럽트는 CPU가 프로그램을 실행하고 있을 때 입/출력 장치나 혹은 다른 예외상황이 발생하여 처리가 필요할 경우에 CPU에 알려서 처리하는 기술
프로그램을 실행하는 도중에 예기치 않은 상황이 발생할 경우 현재 실행중인 작업을 일시 중단하고, 발생된 상황을 우선 처리한 후 실행중이던 작업으로 복귀하여 계속 처리
어느 한 순간에 CPU가 실행하는 명령은 하나인데 다른 장치와의 대화는 어떻게 이루어지는가?에 대한 답

일반적으로 인터럽트를 이르는 말
CPU외부로부터의 인터럽트 요구 신호에 의해 발생되는 인터럽트
키보드 마우스와 같은 하드웨어가 발생시킨 인터럽트
Maskable interrupt
- Interrupt Mask(인터럽트가 발생하였을 때 요구를 받아들일지 말지 지정하는 것)가 가능
- 인텔CPU 에서 INTR pin으로 신호가 들어옴
Non Maskable interrupt
- Interrupt Mask가 불가능
- 거부, 무시할 수 없음 (매우 중요함)
- 정전, 하드웨어 고장 등 어쩔수없는 오류
- 인텔 CPU에서 NMI pin으로 신호가 들어옴
종류
- 입출력 인터럽트 (I/O interrupt) - 입출력 작업의 종료나 입출력 오류에 의해 CPU의 기능이 요청됨
- 정전,전원 이상 인터럽트(Power fail interrupt) - 전원 공급의 이상
- 기계 착오 인터럽트(Machine check interrupt) - CPU의 기능적인 오류
- 외부 신호 인터럽트(External interrupt) - I/O 장치가 아닌 오퍼레이터나 타이머에 의해 의도적으로 프로그램이 중단된 경우

프로그램이 오류를 범하여 Exception이 발생하거나 사용자 프로그램이 커널함수 사용을 위해 호출하는 Systeme Call이 발생하는 경우
PU내부에서 자신이 실행한 명령이나 CPU의 명령 실행에 관련된 모듈이 변화하는 경우 발생
trap 또는 exception 이라고도 함
예외 상황(Exception)
- 프로그램이 허용되지 않은 연산을 수행하려고 할 때, 자동적으로 발생
- 운영체제는 예외 상황이 발생했을 때, CPU의 제어권을 획득해 이 상황에 대한 조치를 함
- 예외 상황에 대한 처리 루틴을 자신의 코드 영역에 가지고 있음
시스템 콜(System Call)
- 사용자 프로세스가 운영체제의 서비스를 요청하기 위해 커널의 함수를 호출하는 것
- 사용자 프로세스가 직접 특권 명령을 수행할 수 없으므로 특권 명령을 수행하려 할 때, 시스템 콜을 사용
종류
- 프로그램 검사 인터럽트 (Program check interrupt)
  - 0으로 나누는 경우
  - OverFlow/UnderFlow
  - 페이지 부재
  - 부당한 기억장소의 참조
  - 사용자가 프로그램을 실행시키거나 supervisior을 호출하는 동작을 수행하는 경우
  - 프로그래머에 의해 코드로 짜인 감시 프로그램을 호출하는 방식

전원 이상(Power fail) > 기계 착오(Machine Check) > 외부 신호(External) > 입출력(I/O) > 명령어 잘못 > 프로그램 검사(Program Check) > SVC(SuperVisor Call)

Polling (소프트웨어적 방법)
- 인터럽트 요청 플래그를 차례로 비교해 우선순위가 가장 높은 인터럽트 자원을 찾고, 이에 해당하는 인터럽트 서비스 루틴을 수행
- 속도가 빠른 장치에 높은 등급을 부여
- 우선순위 변경이 쉬움
- 많은 인터럽트가 있을 경우 하드웨어적인 방법에 비해 우선순위 판단 속도가 느림
Interrupt (하드웨어적 방법)
- MCU 자체가 하드웨적으로 변화를 체크하여 변화 시에만 일정한 동작을 하는 방식
- 인터럽트를 요청할 수 있는 장치와 CPU 사이에 장치번호를 식별할 수 있는 버스를 직별/병렬로 연결