패스트캠퍼스 환급챌린지 10일차 : 현실 세상의 컴퓨터공학 지식 with 30가지 실무 시나리오 초격차 패키지 Online. 강의 후기

 

본 포스팅은 패스트캠퍼스 환급 챌린지 참여를 위해 작성하였습니다.

 

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공부 시작 시간 - 22:28

 

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이번 시간에는 CPU가 하나의 명령어를 처리하는 과정과 인터럽트에 대해 알아보았다.

CPU는 하나의 명령어를 처리할 때 정해진 순서대로 진행하는 과정을 거친다. 이 과정을 명령어 사이클이라고 하며, 인출(fetch), 실행(execution), 간접(indirect), 인터럽트(interrupt) 사이클로 구성된다.

 

먼저 인출 사이클에서는 메모리에 저장된 명령어 하나를 CPU로 가져온다. CPU는 프로그램 카운터의 주소에 위치한 명령어를 읽어 명령어 레지스터에 저장한다. 이후 실행 사이클에서 제어 장치는 명령어 레지스터에 담긴 명령어를 해석하고 제어 신호를 생성하여 해당 명령어에 해당하는 연산을 실행한다. 이때 ALU를 비롯한 여러 CPU 구성 요소들이 협력하여 연산 결과를 내며, 결과는 레지스터나 플래그 레지스터에 저장된다.

 

그러나 모든 명령어가 단순히 인출과 실행만으로 끝나는 것은 아니다. 어떤 명령어는 간접 주소 지정 방식 등을 사용하기 때문에 추가적인 메모리 접근이 필요하다. 이러한 경우를 간접 사이클이라고 한다. 간접 사이클은 CPU가 명령어 내에 지정된 주소를 한번 더 읽어 실제 데이터를 가져오거나 명령어를 보충하는 형태로 동작한다.

 

인터럽트 사이클은 CPU가 명령어 처리 중에 외부 혹은 내부의 신호로 인해 정상적인 처리 흐름이 중단될 때 발생한다. 인터럽트란 CPU가 처리하고 있는 작업을 방해하여 다른 작업을 우선적으로 처리하도록 만드는 신호이다. 인터럽트는 동기 인터럽트와 비동기 인터럽트로 나뉜다. 동기 인터럽트는 CPU 자체에서 발생하는 예외 상황, 즉 예상치 못한 오류나 프로그램상의 예외 상황에서 발생하며 이를 예외(exception)라고 부른다. 동기 인터럽트에는 폴트, 트랩, 중단, 소프트웨어 인터럽트가 포함된다. 폴트는 예외가 처리된 후 예외가 발생한 명령어부터 다시 실행하는 반면, 트랩은 예외 처리 후 다음 명령어부터 실행을 재개한다. 중단은 CPU가 심각한 오류를 감지했을 때 발생하며, 소프트웨어 인터럽트는 주로 시스템 호출이 발생했을 때 처리된다.

 

한편 비동기 인터럽트는 입출력 장치와 같은 외부 장치에서 발생하는 인터럽트이다. 예를 들어, 프린터나 네트워크 장치가 작업을 완료한 후 CPU에 알림을 보내는 경우가 이에 해당한다. CPU는 명령어 실행 사이클 중 인출 단계에 들어가기 전에 인터럽트 요청 신호를 확인하며, 인터럽트 플래그에 따라 현재 작업을 잠시 중단하고 인터럽트 서비스 루틴(ISR)을 실행하여 해당 작업을 처리한다. 인터럽트 서비스 루틴은 메모리에 미리 저장되어 있는 인터럽트 벡터에 따라 호출되며, 처리가 완료되면 백업해 두었던 작업의 상태를 복원하고 본래의 작업으로 돌아간다.

 

나는 이러한 명령어 사이클과 인터럽트 처리 과정을 이해하면서, 시스템이 단순한 소프트웨어 코드 이상으로 하드웨어와 깊게 맞물려 동작한다는 점을 배웠다. 서버나 애플리케이션을 개발할 때 높은 수준의 추상화만을 바라보기보다는, 하드웨어의 기본 원리를 이해함으로써 성능 최적화나 문제 해결에 있어서 보다 근본적인 접근이 가능하다는 것을 느낀다. 특히 인터럽트와 같이 비정상적인 상황에서도 시스템이 어떻게 안정적으로 동작하도록 설계되어 있는지 살펴보면, 개발자로서 시스템 전체의 동작 원리를 이해하는 것이 얼마나 중요한지 다시금 깨닫게 된다.

 

 

공부 종료 시간 - 23:16