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인터럽트(Interrupt)

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1. 정의

• 프로그램을 실행하는 도중에 예기치 않은 상황이 발생할 경우 현재 실행중인 작업을 즉시 중단하고, 발생된 상황에 대한 우선 처리가 필요함을 CPU에게 알리는 것이다.

• 지금 수행 중인 일보다 더 중요한 일(ex. 입출력, 우선 순위 연산 등)이 발생하면 그 일을 먼저 처리하고 나서 하던 일을 계속해야 한다.

2. 종류

• 외부/내부 인터럽트 : CPU의 하드웨어 신호에 의해 발생

• 소프트웨어 인터럽트 : 명령어의 수행에 의해 발생

• 외부 인터럽트

  • 입출력 장치, 타이밍 장치, 전원 등 외부적인 요인으로 발생
  • 전원 이상, 기계 착오, 외부신호, 입출력...

• 내부 인터럽트

  • Trap이라고 불린다.
  • 잘못된 명령이나 데이터를 사용할 때 발생한다.
  • 0으로 나누기, 오버플로우, Exception...

• 소프트웨어 인터럽트

  • 프로그램 처리 중 명령의 요청에 의해 발생한 것이다.(SVC 인터럽트)
  • 사용자가 프로그램을 실행시킬 때 발생한다.
  • 소프트웨어 이용 중에 다른 프로세스를 실행시키면 시분할 처리를 위해 자원 할당 동작이 수행된다.

3. 인터럽트 발생 처리 과정

• 주 프로그램이 실행되다가 인터럽트가 발생했다.

• 현재 수행중인 프로그램을 멈추고, 상태 레지스터와 PC 등을 스택에 잠시 저장한 뒤에 인터럽트 서비스 루틴으로 간다

  • 잠시 저장하는 이유는, 인터럽트 서비스 루틴이 끝난 뒤 다시 원래 작업으로 돌아와야 하기 때문이다.

• 폴링 : 인터럽트 기능이 없었다면, 컨트롤러는 특정한 어떤 일을 할 시기를 알기 위해 계속 체크를 해야 한다.

• 폴링을 하는 시간에는 원래 하던 일에 집중할 수가 없어 많은 기능을 제대로 수행하지 못한다.

4. 우선순위 판별방법

• 컨트롤러가 입력을 받아들이는 2가지 방법(우선순위 판별방법)

• 폴링 방식

  • 사용자가 명령어를 사용해 입력 핀의 값을 계속 읽어 변화를 알아내는 방식
  • 인터럽트 요청 플래그를 차례로 비교하여 우선순위가 가장 높은 인터럽트 자원을 찾아 이에 맞는 인터럽트 서비스 루틴을 수행한다.(하드웨어에 비해 속도가 느리다.)

• 인터럽트 방식

  • MCU 자체가 하드웨어적으로 변화를 체크하여 변화 시에만 일정한 동작을 하는 방식
  • Daisy Chain
  • 병렬 우선순위 부여

• 인터럽트 방식은 하드웨어로 지원을 받아야 하지만 폴링에 비해 신속하게 대응하는 것이 가능하므로 실시간 대응이 필요할 때는 필수적인 기능이다.

• 인터럽트는 발생시기를 예측하기 힘든 경우에 컨트롤러가 가장 빠르게 대응할 수 있는 방법이다.