이번 목표는 Hardware interrupt를 CPU로 올바르게 전달하도록 프로그래밍 가능한 Interrupt controller를 설정합니다.
이러한 Interrupt를 처리하기 위해 Exception handler에 대해 했던 것처럼 Interrupt Descriptor Table에 새 항목을 추가합니다.
주기적인 Timer interrupt를 받는 방법과 키보드에서 입력을 받는 방법을 배웁니다.
인터럽트는 연결된 하드웨어 장치에서 CPU에 알리는 방법을 제공합니다.
따라서 Kernel이 주기적으로 키보드에서 새 문자를 확인하도록 하는 대신(polling 이라고 하는 프로세스), 키보드는 각 키 누름을 커널에 알릴 수 있습니다.
Kernel은 어떤 일이 발생했을 때만 작동하면 되므로 훨씬 더 효율적입니다.
또한 Kernel이 다음 poll뿐만 아니라 즉시 반응할 수 있기 때문에 더 빠른 반응 시간을 허용합니다.
모든 하드웨어 장치를 CPU에 직접 연결하는 것은 불가능합니다.
대신 별도의 Interrupt controller가 모든 장치의 Interrupt를 집계한 다음 CPU에 알립니다.
____________ _____
Timer ------------> | | | |
Keyboard ---------> | Interrupt |---------> | CPU |
Other Hardware ---> | Controller | |_____|
Etc. -------------> |____________|
대부분의 Interrupt controller는 프로그래밍 가능합니다.
즉, Interrupt에 대해 서로 다른 우선 순위 수준을 지원합니다.
예를 들어, 이를 통해 정확한 시간 기록을 보장하기 위해 Keyboard interrupt보다
Timer interrupt에 더 높은 우선순위를 부여할 수 있습니다.
Exception와 달리 Hardware interrupt는 비동기적으로 발생합니다.
이는 실행된 코드와 완전히 독립적이며 언제든지 발생할 수 있음을 의미합니다.
따라서 우리는 갑자기 모든 잠재적 동시성 관련 버그와 함께 Kernel에 동시성 형태를 갖게 됩니다.
Rust의 엄격한 소유권 모델은 변경 가능한 전역 상태를 금지하기 때문에 여기에서 도움이 됩니다.
Intel 8259 는 1976년에 도입된 PIC(Programmable Interrupt Controller)입니다.
오랫동안 새로운 APIC 로 교체 되었지만 해당 인터페이스는 이전 버전과의 호환성을 위해 현재 시스템에서 여전히 지원됩니다.
8259에는 8개의 인터럽트 라인과 CPU와 통신하기 위한 여러 라인이 있습니다.
당시의 일반적인 시스템에는 2개의 8259 PIC 인스턴스가 장착되어 있었습니다.
하나는 기본 PIC이고 다른 하나는 기본 PIC의 인터럽트 라인 중 하나에 연결되어 있습니다.
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Real Time Clock --> | | Timer -------------> | |
ACPI -------------> | | Keyboard-----------> | | _____
Available --------> | Secondary |----------------------> | Primary | | |
Available --------> | Interrupt | Serial Port 2 -----> | Interrupt |---> | CPU |
Mouse ------------> | Controller | Serial Port 1 -----> | Controller | |_____|
Co-Processor -----> | | Parallel Port 2/3 -> | |
Primary ATA ------> | | Floppy disk -------> | |
Secondary ATA ----> |____________| Parallel Port 1----> |____________|
이 그래픽은 인터럽트 라인의 일반적인 할당을 보여줍니다.
15개 라인의 대부분이 고정 매핑을 가지고 있음을 알 수 있습니다.
예를 들어, 보조 PIC의 라인 4는 마우스에 할당됩니다.
각 컨트롤러는 2개의 I/O 포트 , 1개의 "명령" 포트 및 1개의 "데이터" 포트 를 통해 구성할 수 있습니다.
기본 컨트롤러의 경우 이러한 포트는 0x20(명령) 및 0x21(데이터)입니다.
보조 컨트롤러의 경우 0xa0(명령) 및 0xa1(데이터)입니다.
PIC 구성 방법에 대한 자세한 내용은 osdev.org의 내용을 참조하세요.
