실시간 시스템 (Real-Time System)

실시간 ?

주어진 시간 (Deadline) 안에 계산, 작업 등을 반드시 끝내야 하는 경우를 일컫는다.

자동화 공장 (FA), 군사, 항공, 우주, 네비게이션 등의 분야에서 사용된다.

실시간 운영체제 (Real-Time OS = RTOS)

주어진 시간 (Deadline) 안에 끝내지 못할 것 같다면, 바쁘지 않은 다른 프로그램을 희생하더라도 반드시 끝내도록 하는 운영체제.

인터럽트 기반 시스템 (Interrupt-Based System)

현대 운영체제는 인터럽트 기반 시스템

인터럽트 (Interrupt)란 가로채기라는 뜻으로, 하나의 전기 신호를 일컫는다.

기기의 부팅이 끝나면?

• 컴퓨터에 전원이 들어와 부팅이 시작되면 POST 과정이 시작되고, Boot Loader가 하드 디스크의 OS를 RAM 메인 메모리에 가져와 실행시킨다.
• 운영체제는 메모리 상에 상주 (Resident)한 채, 사건 (Event)를 기다리며 대기한다.
  • 운영체제는 평소에는 대기 상태를 유지하다가 인터럽트 발생 시 동작함.
  • 키보드, 마우스 등등의 이벤트.

마우스를 움직일 때

• 마우스를 움직일 때마다 전기 신호가 발생한다. (전기 신호를 Interrupt라고 부른다.)
• 이 Interrupt가 CPU로 전달된다.
• CPU가 Interrupt를 수신하면 지금 하고 있는 일을 중지하고 OS 안에 있는 Mouse Interrupt Service Routine (ISR) 으로 점프 이동한다.
• Service Routine에서 설정된 코드에 의해 실시간으로 커서를 움직인다.

마우스를 더블클릭할 때

• 마우스를 더블클릭 하면 전기 신호 (Interrupt)가 발생한다.
• OS 안에 있는 Mouse Interrupt Service Routine (ISR) 으로 점프 이동한다.
• Service Routine 안의 마우스 더블 클릭 전용 루틴이 실행된다.
• 더블 클릭한 지점의 (x, y) 좌표를 통해 알맞은 동작을 실행한다.
• 만약에 어떤 파일을 더블클릭 했다면 하드디스크 안에서 해당 파일을 찾은 후 메인 메모리로 이동시킨다.
• 바탕화면에서 해당 파일이 실행된다.

키보드의 경우 Keyboard ISR로 동작한다.

하드웨어 인터럽트 (Hardware Interrupt)

마우스, 키보드 등의 하드웨어로 인해 발생한 인터럽트이다.

• 인터럽트가 발생하면 ISR을 통해 운영체제 내의 특정 코드를 실행한다.
• ISR 종료 후 OS는 다시 대기 상태로 돌아간다.

소프트웨어 인터럽트 (Software Interrupt)

사용자 프로그램 (소프트웨어)이 실행되면서 발생하는 인터럽트이다.

어셈블리어 명령어로 직접 인터럽트 신호를 CPU에게 보낼 수 있다. (예: x86 기준 int 0x80 Linux 시스템 콜)

• 마찬가지로 인터럽트 결과 ISR을 통해 운영체제 내의 특정 코드를 실행한다.
• ISR 종료 후 OS는 다시 사용자 프로그램으로 복귀한다.

내부 인터럽트 (Internal Interrupt / Trap)

프로그램 실행 중 잘못된 연산(0으로 나누기, 오버플로우, 잘못된 메모리 접근 등)이 발생했을 때 CPU가 자동으로 생성하는 인터럽트이다. 트랩(Trap)이라고도 부른다.

대표적으로 Divide by Zero ISR이 있다.

• 어떠한 값을 0으로 나눈다는 잘못된 연산이 실행될 경우 동작하는 ISR이다.
• 잘못 실행된 프로그램을 강제 종료한다.