1. 컴퓨터는 3층 구조/인터럽트에서 DirectX까지

1층 : 하드웨어(Physical)

2층 : Kernel 소프트웨어 (Logical ≒ Virtyal)

3층 : User

OS 운영체제는 하드웨어를 제어 관리하고, 프로세스가 잘 실행되게 지원하는 역할을 한다.

Interupt : 컴퓨터와 주변기기가 입출력 할 때 발생하는 방해 요소 (간섭)

IRQ(InteruptRequest) : Interupt를 요청, 장치마다 번호가 다름

API (Application Programming Interface) 커널 영역에서 입출력이 일어나도록 역할을 하는데 이때 수행되는 함수를 System Call이라고 한다.

인터럽트란?

사전적 의미는 ‘끼어들다', '중단 시키다’ 의 의미를 가진 말로 프로그램을 실행하는 도중에 예기치 않은 상황이 발생할 경우 현재 실행 중인 작업을 중단하고 발생된 상황을 처리 후 다시 실행 중인 작업으로 복귀 하는 것을 말한다.

외부 인터럽트

• 전원 이상 인터럽트
• 기계 착오 인터럽트 - 기능적 오류
• 외부 신호 인터럽트
  • 타이머에 의한 인터럽트
  • 키보드로 인터럽트 키를 누른 경우 (Ctrl+Alt+Del)
  • 외부 장치로부터 인터럽트 요청이 있는 경우 - “I/O 인터럽트 아님!!“
• 입출력 인터럽트 - 메모리 매니저(메인 보드)와 관련 있음
  • 입출력 장치가 데이터 전송을 요구하거나 전송이 끝나 다음 동작이 수행되어야 할 경우
  • 입출력 데이터에 이상이 있는 경우

내부 인터럽트

• 잘못된 명령이나 잘못된 데이터를 사용할때 발생하며 Trap이라 부른다.
• 프로그램 검사 인터럽트
  • Division by zero - 컴퓨터의 나누기는 피제수가 제수보다 작아질때 까지 피제수에서 제수를 빼는데 제수가 0일경우 무한 루프에 빠진다. (예) 7 ÷ 3 일 경우 7 - 3 = 4 → 4 - 3 = 1 과 같이 계산 되는데 7 ÷ 0 이 된다면 7 - 0 = 7 → 7 - 0 = 7 …… 7 - 0 =7 과 같이 무한이 반복되기 때문에 0으로 나눌 경우 동작이 멈추게 되어 있다.
  • Overflow/Underflow
  • 기타 Exception
• 소프트웨어적의 내용이나 분류상 인터럽트가 아니다.

소프트웨어 인터럽트

• 사용자가 프로그램을 실행시키거나 감시 프로그램을 호출하는 동작을 수행하는 경우
• 소프트웨어 이용 중 다른 프로세스를 실행시키면 시분할 처리를 위해 자원 할당 등의 동작이 수행된다.

인터럽트 동작 순서

1. 인터럽트 요청
2. 프로그램 실행 중단 : 현재 실행중이던 Micro operation까지 수행
3. 현재 프로그램의 상태 보존 : PCB (Process Control Block), PC(Program counter) 등
4. 인터럽트 처리루틴 실행 : 인터럽트를 요청한 장치를 식별한다.
5. 인터럽트 서비스 루틴(ISR) 실행 : 인터럽트 원인을 파악하고 실질적인 작업을 수행한다. 처리기 레지스터 상태를 보존 한다. 서비스 루틴 수행 중 우선순위가 더 높은 인터럽트가 발생하면 또 재귀적으로 1~5를 수행 한다.
6. 상태 복구 : 인터럽트 발생 시 저장해둔 PC(Program counter)를 다시 복구한다.
7. 중단된 프로그램 실행 재개 : PC의 값을 이용하여 이전에 수행 중이던 프로그램을 재개한다.

인터럽트 우선 순위

여러 장치에서 인터럽트가 동시에 발생하거나 인터럽트 서비스 루틴 수행 중 인터럽트가 발생하였을 경우 우선순위를 따져서 처리한다.

전원 이상 > 기계착오 > 외부 신호 > 입출력 > 명령어 잘못 > 프로그램 검사 > SVC(슈퍼바이저 콜)

일반적으로 하드웨어 인터럽트가 소프트웨어 인터럽트보다 우선순위가 높고 내부 인터럽트보다 외부 인터럽트가 우선순위가 높다.

I/O 성능의 중요성 - 모든 과정에 인터럽트가 발생되기 때문

DirectX - 과거에 일부 고사양 프로그램이나 게임을 실행 시 프로세스에서 User을 거치지 않고 Kenel과 직접 수행하여 지연 시간을 줄이고 복사하는 과정을 없애서 최대 성능을 끌어 내기 위해 설치 하였다.