Arm Interrupt & Exception ( 인터럽트, 예외, 차이점 )

이번에는 Interrupt와 Exception에 대해 알아볼까 한다. 사실 이 두 개는 혼용하여 사용하거나 대동소이하다.

굉장히 중요한 개념이니 천천히 알아보자

 

 

Interrupt

 

먼저 interrupt란 뭔지 알아보자

interrupt는 간단히 말해서 동작하고 있던 걸 다른 동작으로 바꾸는 것이다. 모든 I/O는 interrupt를 발생시키는데 I/O의 출력이 CPU에 연결돼 있다. 종류로는 hardware interrupt (하드웨어)와 software interrupt(소프트웨어)가 있다. 아래서 더 알아보자

 

interrupt는 Privilege mode에서 돌아간다. Privilege mode란, 일종의 특권을 가진 상태에서 돌아간단 의미다. 막강한 권력을 가졌다고 보면된다. 예를 들면 리눅스에서 관리자가 되는 것과 똑같다. 즉 모든 권한을 가지고 무엇이든 접근하고 수정할 수 있다. 이런 상태에서 interrupt를 실행할 수 있다.

 

Privilege level이 PL0인 user mode에서 PL1( FIQ, IRQ, Ects* )으로 바뀐 뒤에 interrupt를 실행한다.  

 

 

Exception

 

Exception과 interrupt를 혼용하여 사용하기도 하지만 실제로는 다른 의미로 볼 수 있는데 차이를 보자면.

 

Exception는 프로그램 내부에서 발생하는 것이고 interrupt는 I/O 장치에서 발생시키는 것이다. 

 

Exception 의 좋은 예시로 undefined 명령어를 볼 수 있다.

만약 정해져 있는 add 명령어를 shift 시켰다고 하면 ( = 훼손 시켰다 ), CPU는 opcode를 통해 add라는 걸 알 수 있는데 shift 돼 있으니 ( = 훼손 돼 있으니 ) 무슨 명령어인지 알 수 없다. 이게 undefined 명령어를 야기한다. 즉, 알 수 없다는 의미다. 이와 같은 동작을 Exception이라고 볼 수 있다.

 

 

간단히 Exception과 interrupt를 알아봤으니 좀 더 구체적으로 알아보자

 

 

Hardware interrupt & Software interrupt

 

1. Hardware interrupt는 주로 I/O에서 발생하는데 arm에서는 IRQ와 FIQ가 있다. 조금 더 설명하자면 interrupt를 받는 2가지 input이 있는데 IRQ와 FIQ가 있다는 의미다. 하나씩 알아보자

 

- IRQ (Normal Interrupt Request)의 동작 스텝은 PC를 0x18로 변경하고, ( 왜냐면 0x18에 미리 동작을 지정해 놨기 때문이다. 이건 제조사에서 지정해 놓은 것이다. ) 0x18에 있는 명령어를 실행한다. 이 명령어에는 보통 ISA나 branch를 집어넣는다. 그럼 실제 ISA 코드가 존재하는 해당 주소로 이동하여 Arm은 IRQ mode로 들어간다.

 

- FIQ (Fast Interrupt Request)의 동작 스텝은 PC를 0x1C로 변경하고 동작은 IRQ와 유사하다. Arm은 FIQ mode로 들어간다. 빨리 발생해야 하기 때문에 IRQ보다 우선순위가 높다. 

 

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2. Software interrupt는 발생시키기 위해 명령어 형태로 제공이 되는데, arm에선 SVC (supervisor call)라는 명령어로 제공해준다. 다른 말로는 system call이라고 볼 수 있다. open(), close()와 같은 명령어를 따라가 보면 마지막에 SVC 명령어가 있다.

 

- SVC 명령어를 실행하면 PC는 0x08로 바뀌고 Arm은 Supervisor mode로 바뀐다.

 

 

IRQ, FIQ, SVC를 그림으로 간단히 그려보면 다음과 같다. 이렇게 매핑이 되는 게 마치 vetor 같다고 하여 Interrupt (Exception) Vectors tables라고 부른다.

 

 

undefined가 아닌 다른 상황일 때도 마찬가지로 모든 동작의 순서들이 정해져 있는다.

 

vertor table에 대해서 다음 포스팅으로 좀 더 자세히 알아보자