Interrupt-Driven I/O

핵심 개념

장치가 준비되면 CPU에 인터럽트 신호를 보내 I/O 완료를 알리는 방식이다. 폴링 방식과 달리 CPU가 장치 상태를 계속 확인할 필요 없이, 장치가 능동적으로 CPU에 알림을 보낸다.

동작 원리

Interrupt-Driven I/O 흐름

1 I/O 시작

디바이스 드라이버가 I/O 시작 명령을 컨트롤러에 전달

2 CPU 병행 작업

CPU는 다른 작업 수행 (I/O와 연산 병행)

3 인터럽트 발생

컨트롤러가 I/O 완료 시 interrupt-request line에 신호 발생

4 인터럽트 감지

CPU가 인터럽트 감지 → 현재 상태 저장 → 인터럽트 핸들러로 점프

5 서비스 및 복원

핸들러가 장치 서비스 (데이터 읽기, 인터럽트 클리어) 후 → 상태 복원 → 원래 작업 재개

예시

키보드 입력

사용자가 키를 누를 때마다 키보드 컨트롤러가 인터럽트 발생. CPU는 인터럽트를 받아 키 데이터를 읽는다.

장단점

장점

• CPU가 I/O 대기 중 다른 작업 가능 → CPU 활용도 향상
• 장치가 느려도 CPU 낭비 없음
• 비동기 이벤트 처리에 적합

단점

• 인터럽트 처리 오버헤드 (상태 저장/복원, 컨텍스트 스위치)
• 초당 수십만 개 인터럽트 처리 시 오버헤드 누적
• 고처리량 I/O에서는 폴링이 더 효율적일 수 있음

관련 개념

• Polling - CPU가 장치 상태를 반복 확인하는 방식으로, 인터럽트의 대안
• DMA (Direct Memory Access) - 대량 데이터 전송 시 인터럽트 횟수를 블록당 1개로 줄이는 기법
• 인터럽트 (Interrupt) - 인터럽트의 기본 개념과 하드웨어 메커니즘
• 인터럽트 벡터 (Interrupt Vector) - 인터럽트 발생 시 적절한 핸들러를 찾기 위한 주소 테이블
• 디바이스 드라이버 - 인터럽트 핸들러를 구현하고 장치를 제어하는 커널 모듈