인터럽트 (Interrupt)

핵심 개념

인터럽트는 하드웨어가 CPU에게 어떤 이벤트가 발생하여 주의가 필요함을 알리기 위해 신호를 보내는 메커니즘이다.

장치 컨트롤러가 작업을 완료했을 때, CPU에게 이를 알리는 방법이 필요하다.

동작 원리

1. CPU가 인터럽트되면, 현재 작업을 중단
2. 즉시 고정된 위치(인터럽트 서비스 루틴의 시작 주소)로 실행 전환
3. 인터럽트 서비스 루틴 실행
4. 완료 후 CPU는 중단된 연산을 재개

구현 방식

CPU 하드웨어에는 interrupt-request line이라는 선이 있다. CPU는 매 명령어 실행 후 이 라인을 감지한다.

1 Raise

컨트롤러가 신호를 assert

2 Catch

CPU가 인터럽트 번호를 읽음

3 Dispatch

인터럽트 벡터로 핸들러로 점프

4 Clear

핸들러가 처리 완료 후 해제

인터럽트의 종류

종류	설명
Nonmaskable	복구 불가능한 메모리 오류 등. 끌 수 없음
Maskable	중요한 명령 시퀀스 실행 전 CPU가 끌 수 있음

예시

I/O 작업 시나리오:

1. 장치 드라이버가 장치 컨트롤러의 레지스터에 값을 로드
2. 컨트롤러가 동작 수행 (예: 키보드에서 문자 읽기)
3. 데이터 전송 완료 후 컨트롤러가 인터럽트로 장치 드라이버에 통지

트레이드오프

장점	단점
비동기 이벤트 처리 가능	빈번한 발생으로 효율적 처리 필요
CPU가 지속적으로 폴링할 필요 없음

관련 개념

• 인터럽트 벡터 (Interrupt Vector) - 인터럽트 서비스 루틴 주소를 저장하는 주소 배열
• 트랩 (Trap) - 소프트웨어에 의해 생성되는 인터럽트의 한 종류
• 이중 모드 연산 (Dual-Mode Operation) - 인터럽트 발생 시 커널 모드로 전환되는 보호 메커니즘
• 타이머 (Timer) - 지정된 시간 후 인터럽트를 발생시켜 CPU 제어를 유지하는 장치

출처

• Operating System Concepts, 10th Edition, Chapter 1, p.8-11