프로세스 인터럽트(Interrupt)

프로세스 인터럽트(interrupt), 현재 실행 중인 프로세스를 일시 중단하고 즉시 처리해야 할 중요한 이벤트가 발생했을 때 CPU가 이를 처리하는 메커니즘을 의미합니다. 이 글에서는 프로세스 인터럽트 처리의 개념, 유형, 그리고 작동 방식에 대해 자세히 알아보겠습니다.

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인터럽트의 개념

인터럽트는 하드웨어 또는 소프트웨어의 요청에 의해 CPU의 작업 흐름이 변경되는 사건입니다. 인터럽트가 발생하면 CPU는 현재 실행 중인 프로세스를 잠시 중단하고 인터럽트 서비스 루틴(ISR, Interrupt Service Routine)을 실행한 후 중단했던 프로세스로 복귀합니다.

인터럽트의 유형

인터럽트는 크게 하드웨어 인터럽트와 소프트웨어 인터럽트로 나눌 수 있습니다.

하드웨어 인터럽트

하드웨어 장치(예: 키보드, 마우스, 하드 드라이브 등)가 CPU의 주의를 요구할 때 발생합니다. 대표적인 하드웨어 인터럽트 유형은 다음과 같습니다:

외부 인터럽트: 키보드 입력, 마우스 클릭, 네트워크 패킷 수신 등
타이머 인터럽트: 운영체제가 특정 주기마다 타이머 이벤트를 발생시키는 경우
I/O 인터럽트: 하드디스크, 프린터 등 입출력 장치가 완료 신호를 보낼 때 발생

소프트웨어 인터럽트

소프트웨어에서 특정한 기능을 실행하기 위해 발생하는 인터럽트로, 대표적인 예는 다음과 같습니다:

시스템 콜(System Call): 사용자 프로그램이 커널 기능을 호출할 때 발생
예외(Exception) 인터럽트: 잘못된 명령어 실행(예: 0으로 나누기, 메모리 접근 오류 등)

인터럽트 처리 과정

인터럽트가 발생하면 운영체제는 다음과 같은 과정을 거쳐 이를 처리합니다:

인터럽트 발생 감지: CPU가 실행 중인 명령을 수행하는 도중 인터럽트 신호를 감지합니다.
현재 작업 저장: 실행 중인 프로세스의 상태(Context)를 저장합니다.
인터럽트 벡터 테이블 확인: 특정 인터럽트 유형에 해당하는 ISR의 주소를 확인합니다.
ISR 실행: 해당 인터럽트에 맞는 서비스 루틴을 실행합니다.
작업 복구 및 재개: 저장된 프로세스 상태를 복원하고 원래 작업을 계속 수행합니다.

인터럽트 우선순위와 처리 방식

일부 인터럽트는 다른 인터럽트보다 더 중요한 경우가 있습니다. 이를 위해 운영체제는 다음과 같은 방식을 사용합니다:

우선순위(Priority) 기반 처리: 중요한 인터럽트가 먼저 실행됨
마스킹(Masking) 기법: 특정 인터럽트 발생을 일시적으로 차단
다중 인터럽트 처리: 중첩 인터럽트(Nested Interrupt) 방식으로 높은 우선순위 인터럽트가 먼저 처리됨

인터럽트와 컨텍스트 스위칭

인터럽트 처리는 컨텍스트 스위칭(Context Switching)과 밀접한 관련이 있습니다. 컨텍스트 스위칭은 현재 실행 중인 프로세스의 상태를 저장하고, 다른 프로세스(또는 인터럽트 서비스 루틴)를 실행한 후 다시 원래 프로세스를 복구하는 과정입니다. 이는 멀티태스킹 환경에서 중요한 역할을 합니다.