✅ [25일차] 전자계산기 구조 – 명령어 파이프라인 & 인터럽트 완전 정리

📘 1. 명령어 파이프라인(Pipelining)

• 명령어 수행 과정을 여러 단계로 분리하여 동시에 처리하는 방식
• 각 단계는 병렬적으로 실행, 전체 처리 속도 향상

단계설명

IF (Instruction Fetch)	명령어 가져오기
ID (Instruction Decode)	명령어 해석
EX (Execute)	연산 수행
MEM (Memory Access)	메모리 접근
WB (Write Back)	결과 저장

 

📌 예시:
1번 명령이 EX 단계일 때, 2번 명령은 ID, 3번 명령은 IF에 위치 가능

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📘 2. 파이프라인의 특징

장점단점

처리 속도 향상	구조 복잡
병렬 실행 가능	종속성(의존성) 문제 발생 가능
CPU 자원 활용 증가	인터럽트 발생 시 전체 중단 가능

 

• 파이프라인의 최대 단점은 제어/데이터 종속성으로 인한 중단 현상

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📘 3. 인터럽트(Interrupt)란?

• 예상치 못한 상황에서 CPU의 작업 흐름을 바꾸는 신호
• 현재 작업을 중단하고 긴급 처리를 한 뒤, 다시 돌아옴

예시 상황설명

키보드 입력	사용자가 키를 눌렀을 때
입출력 완료	프린터 인쇄 완료 등
오류 발생	0으로 나누기 등
전원 이상	정전, 과전류 등

 

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📘 4. 인터럽트의 종류

분류내용

하드웨어 인터럽트	외부 장치(키보드, 마우스, 디스크 등)의 신호
소프트웨어 인터럽트	프로그램 내의 명령(SVC 등)으로 발생
마스크 가능	무시 가능한 인터럽트 (일반 입출력 등)
마스크 불가능	반드시 처리해야 하는 인터럽트 (정전 등)
동기 인터럽트	명령 실행 중 발생 (예: 0으로 나누기)
비동기 인터럽트	실행 외부에서 발생 (예: 키보드 입력)

 

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📘 5. 인터럽트 처리 과정

1. 인터럽트 발생
2. 현재 작업 상태 저장 (PC 등)
3. 인터럽트 서비스 루틴(ISR)으로 이동
4. 요청된 작업 처리
5. 저장된 상태 복원
6. 중단된 작업 재개

📌 시험 포인트: 인터럽트 순서 문제 자주 출제됨

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📘 6. 기출 포인트 요약

• 파이프라인은 명령어 병렬 처리 방식, 속도 ↑
• 인터럽트는 예외적 상황 처리 장치
• 인터럽트는 종류, 처리 순서, 마스크 여부 꼭 외우기
• 명령어 파이프라인 vs 인터럽트 상호작용 문제도 출제됨

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📝 기출 예시 문제

다음 중 인터럽트가 발생했을 때 처리 순서로 옳은 것은?

① ISR 실행 → 현재 상태 저장 → 원래 작업 복귀
② 현재 상태 저장 → ISR 실행 → 복귀
③ 복귀 → 상태 저장 → ISR 실행
④ ISR 실행 → 복귀 → 상태 저장

✅ 정답: ②