하드웨어 인터럽트 완벽 가이드: 개념부터 활용까지 한번에 이해하기
하드웨어 인터럽트란 무엇일까요?
하드웨어 인터럽트는 컴퓨터 시스템 내의 하드웨어 장치가 CPU에게 특정 이벤트 발생을 알리는 신호입니다. CPU는 이 신호를 감지하고 현재 실행 중인 작업을 잠시 중단하고 인터럽트 처리 루틴을 실행합니다. 이를 통해 시스템은 외부 이벤트에 빠르게 대응할 수 있습니다. 소프트웨어 인터럽트와 달리, 하드웨어 인터럽트는 외부 장치에서 발생합니다.
하드웨어 인터럽트의 동작 원리
하드웨어 장치는 인터럽트 라인을 통해 CPU에 인터럽트 신호를 보냅니다. CPU는 주기적으로 또는 특정 명령어 실행 후 인터럽트 라인을 확인합니다. 인터럽트 신호가 감지되면 CPU는 현재 실행 중인 명령어의 주소를 저장하고, 인터럽트 벡터 테이블을 참조하여 해당 인터럽트에 대한 처리 루틴(인터럽트 서비스 루틴, ISR)의 주소를 찾습니다. 그리고 ISR을 실행하여 인터럽트를 처리한 후, 이전 작업으로 돌아옵니다.
하드웨어 인터럽트의 종류
하드웨어 인터럽트는 발생 원인에 따라 여러 종류로 나눌 수 있습니다. 예를 들어, 키보드 입력, 마우스 움직임, 디스크 입출력 완료, 타이머 만료 등 다양한 이벤트가 하드웨어 인터럽트를 발생시킵니다. 각 인터럽트는 고유한 인터럽트 번호를 가지며, 이 번호를 통해 인터럽트 벡터 테이블에서 해당 처리 루틴을 찾습니다.
인터럽트 처리 과정
- 인터럽트 요청: 하드웨어 장치가 인터럽트 라인을 활성화합니다.
- 인터럽트 인식: CPU가 인터럽트 요청을 감지합니다.
- 현재 상태 저장: CPU는 현재 실행 중인 명령어의 주소, 레지스터 값 등을 저장합니다.
- 인터럽트 벡터 테이블 참조: CPU는 인터럽트 벡터 테이블에서 해당 인터럽트에 대한 ISR 주소를 찾습니다.
- ISR 실행: CPU는 ISR을 실행하여 인터럽트를 처리합니다.
- 상태 복원: ISR이 완료되면 CPU는 저장된 상태를 복원합니다.
- 이전 작업 재개: CPU는 인터럽트 발생 전 실행 중이던 작업을 재개합니다.
하드웨어 인터럽트의 활용 예시
하드웨어 인터럽트는 다양한 분야에서 활용됩니다. 운영체제에서 I/O 장치 관리, 실시간 시스템에서 이벤트 처리, 임베디드 시스템에서 센서 데이터 처리 등에 필수적인 역할을 합니다. 예를 들어, 키보드에서 키가 눌렸을 때 발생하는 인터럽트를 통해 운영체제는 사용자 입력을 받을 수 있습니다.
마치며
이 글을 통해 하드웨어 인터럽트의 개념과 동작 원리를 이해하는데 도움이 되었기를 바랍니다. 하드웨어 인터럽트는 컴퓨터 시스템의 핵심적인 부분이며, 다양한 응용 분야에서 중요한 역할을 수행합니다. 더 자세한 내용은 관련 서적이나 자료를 참고하시기 바랍니다.
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