OS - Interrupt Mechanism

Intro

여러개의 프로그램이 하나의 컴퓨터에서 수행되는 Multi-programmed 컴퓨터 시스템에서는 여러 Job을 하나의 시스템 내에서 수행하기 위해 인터럽트 메커니즘이 필수이다.

Interrupt Process

인터럽트의 발생과 처리의 과정은 다음과 같다.

1. CPU의 내부에는 인터럽트 요청 라인이 존재하는데, CPU가 각 명령어를 수행하고 그것을 마칠 때 마다 인터럽트 요청 라인을 조사한다.
2. 현재 하고 있던 작업의 정보(pc등의 레지스터)를 저장한다.
3. CPU는 인터럽트 벡터 테이블와 IRQ(Interrupt Request Number)를 확인하여 ISR(Interrupt Service Routine)으로 jump한다.
4. 인터럽트 핸들러가 ISR을 모두 수행하고 원래의 태스크로 돌아온다.

H/W Interrupt

하드웨어 인터럽트는…

• 실제 물리적인 디바이스(혹은 그것을 제어하는 컨트롤러)가 발생시키는 전기적인 신호이다.
• Asynchronous 하게 동작한다.

어째서 Asynchronous 동작한다고 하는 것일까?

I/O 디바이스는 실제 입출력 연산을 시작하고 그것을 마칠때까지 긴 시간이 걸리게 된다. 그 시간을 CPU가 Wait하게 되면 Multi-programmed 환경에서는 좋지 않은 UX를 제공할 것이다.

따라서, CPU는 I/O 디바이스에게 연산을 요청하고 I/O 디바이스는 연산이 끝나면 CPU에게 연산이 끝났다고 보고하는 것이다.

S/W Interrupt

소프트웨어 인터럽트는… 트랩이라고도 불린다.

• 명령어로 수행되는 인터럽트이다.
• Synchronous 하게 동작한다.

어째서 소프트웨어 인터럽트는 Synchronous하게 동작할까?

시스템 콜이나 예외(가령 Divide by zero 등)이 대표적인 소프트웨어 인터럽트이다.
사용자의 코드가 수행되다가 CPU가 소프트웨어 인터럽트 명령어를 실행하면, OS가 커널 모드로 진입하여 해당 인터럽트의 커널 루틴을 수행한다.