[운영체제]인터럽트

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https://kkhipp.tistory.com/m/156

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인터럽트

인터럽트 란 사전적 의미로는 '끼어들다', '중단시키다' 정도의 의미를 가진 말로, 프로그램을 실행하는 도중에 예기치 않은 상황이 발생할 경우 현재 실행중인 작업을 중단하고 발생된 상황을 처리한 후 다시 실행중인 작업으로 복귀하는 것을 말한다.

인터럽트의 종류

인터럽트는 외부 인터럽트, 내부 인터럽트, 소프트웨어 인터럽트로 나뉠 수 있다.

외부 인터럽트

• 전원 이상 인터럽트(Power Fail Interrupt) : 정전, 파워 이상 등
• 기계 착오 인터럽트(Machine Check Interrupt) : CPU의 기능적인 오류
• 외부 신호 인터럽트(External Interrupt)
  • 타이머에 대한 인터럽트 : Preemptive 개념(?)을 생각하면 쉽다.
  • 키보드로 인터럽트 키를 누른 경우 : 대표 예시 → Ctrl + Alt + Del
  • 외부장치로부터 인터럽트 요청이 있는 경우 : I/O 인터럽트와는 다른 개념이다.
• 입출력 인터럽트(I/O Interrupt)
  • 입출력 장치가 1. [데이터 전송을 요구]하거나 2. [전송이 끝나] 다음 동작이 수행되어야 할 경우
  • 입출력 데이터에 이상이 있는 경우

내부 인터럽트

• 잘못된 명령이나 잘못된 데이터를 사용할 때 발생하며, Trap이라 부른다.
• 프로그램 검사 인터럽트(Program Check Interrupt)
  • Division By Zero
  • Overflow / Underflow
  • 기타 Exception
• 소프트웨어적인 내용이나 분류상 인터럽트가 아니다 (?) → 이건 무슨 이야기일까?

소프트웨어 인터럽트 (SVC, SuperVisor Call)

• 사용자가 프로그램을 실행시키거나 감지프로그램(Supervisor)을 호출하는 동작을 수행하는 경우
• 소프트웨어 이용 중 다른 프로세스를 실행시키면 시분할 처리를 위해 자원 할당 등의 동작이 수행된다.

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인터럽트 동작 순서

1. 인터럽트 요청
2. 프로그램 실행 중단 : 현재 실행중인 Micro Operation까지 수행한다.
3. 현재의 프로그램 상태 보존 : PCB(Process Control Block), PC(Program Counter) 등
4. 인터럽트 처리루틴 실행 : 인터럽트를 요청한 장치를 식별한다.
5. 인터럽트 서비스 루틴 실행 : 인터럽트 원인을 파악하고 실질적인 작업을 수행한다. 처리기 레지스터 상태를 보존한다. 서비스 루틴 수행 중 우선순위가 더 높은 인터럽트가 발생하면 또 재귀적으로 1번에서 5번을 수횅한다.
6. 상태 복구: 인터럽트 발생 시 저장해둔 PC(Program Counter)를 다시 복구한다.
7. 중단된 프로그램 실행 재개 : PC의 값을 이용하여 이전에 수행중이던 프로그램을 재개한다.

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인터럽트 우선 순위

여러 장치에서 인터럽트가 동시에 발생하거나 인터럽트 서비스 루틴 수행 중 인터럽트가 발생했을 경우, 우선순위을 따져서 처리한다.

전원 이상 > 기계 착오 > 외부 신호 > 입출력 > 명령어 잘못 > 프로그램 검사 > SVC

일반적으로 하드웨어 인터럽트가 소프트웨어 인터럽트보다 우선순위가 높고, 내부 인터럽트보다 외부 인터럽트가 우선순위가 높다.