운영체제 1장 - Interrupt

게시 2024/03/04

By Dukgukim

1.2 Computer-System Operation

인터럽트 : 즉각적인 조치가 필요하다고 CPU에게 알리는 하드웨어 또는 소프트웨어로부터 발생되는 신호
인터럽트 타입
- 하드웨어 인터럽트 : 외부 I/O 디바이스로부터 아무때나 발생
- 인터널 인터럽트(trap, execpetion) : 실행 에러 등 CPU 내부 오류(0으로 나눔, 메모리 접근 불가, segmentation 오류 등)
- 소프트웨어 인터럽트 : OS로부터 발생한 오류
운영체제는 보통 인터럽트가 발생하면 일함
- 하드웨어 인터럽트 발생 -> 처리
- 파워 ON, reset도 인터럽트 중 하나임
인터럽트의 과정
1. CPU가 인터럽트를 받으면, 하던일을 멈추고 중단된 명령의 주소를Interrupt Instruction에 주소를 저장해둔다
2. 인터럽트 서비스 루틴(ISR)에 제어권을 전달함
3. 인터럽트가 처리 완료되면, 제어권을 저장된 명령의 주소로 다시 넘겨줌
4. 중단된 컴퓨팅을 재개함
ISR의 주소 결정 방법
- Polled Interrupt
  - 일반적인 Polling 루틴을 실행하여 일일히 인터럽트 정보를 확인
  - 발생 원인을 찾아야 하므로 느림
- Vectored Interrupt
  - 인터럽트 요청과 함께 고유번호가 부여됨
  - ISR의 주소는 인터럽트 벡터(주소 배열)에 의해 제공되며, 고유 번호로 인덱싱됨.
  - Polled Interrupt보다 빠른 처리가 가능함
  - 인덱싱 배열만큼 메모리가 더 필요하다
인터럽트 타임라인

CPU와 입출력 장치 사이는 Device Controller가 담당함
각 디바이스 컨트롤러(장치 관리자)는 특정 타입의 디바이스들을 관리함
I/O Operation을 동작하기 위해서는
1. 장치 관리자가 장치 컨트롤러 내에서 적절한 레지스더를 로드함
2. 장치 관리자는 레지스터를 검사하여 어떤 동작을 수행할지 결정
3. 컨트롤러가 전송을 시작
I/O Operation의 모드들
- Programmed I/O(Polling)
  - CPU가 I/O가 처리될때까지 대기함
  - 입출력이 빨리 처리될 때는 좋지만, 지연되면 문제발생
- Interrupt-driven I/O
  - I/O처리 중에도 다른 동작 수행 가능
  - I/O 장치가 디바이스 드라이버에 적재가 완료되면, 인터럽트를 통해 동작 완료를 알림. 이후 CPU가 이를 처리함
  - 적은 양의 데이터를 처리할때 좋음. 많은 인터럽트가 발생할 수 있음
- Direct Memory Access(DMA) based I/O
  - DMA Controller가 CPU의 개입 없이 전송함
  - CPU는 시작과 끝만, 단순 반복은 DMA가 담당함
    - 버퍼위치 시작주소 개수 등을 알려줌