KR102260820B1 - 대칭적 인터페이스 기반 인터럽트 신호 처리 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따르면, 주변장치, 프로세서 인터페이스 및 프로세서를 포함하는 인터럽트 신호처리장치에 있어서, 상기 주변장치는 인터럽트 요청 신호(IRQ, Interrupt Request) 발생시 패킷을 생성하여 온칩 네트워크를 통하여 상기 프로세서 인터페이스로 전달하고, 상기 프로세서 인터페이스는 상기 패킷을 수신하고 디코딩하여 상기 인터럽트 요청 신호를 상기 프로세서에 전달하고, 상기 프로세서로부터 발생한 인터럽트 벡터를 수신하여 활성화 된 인터럽트 신호에 대응하는 명령어를 상기 프로세서로 전달하며, 상기 프로세서는 상기 인터럽트 요청 신호에 대응하여 상기 인터럽트 벡터를 출력하고, 상기 명령어에 따라 대응되는 인터럽트 서비스 루틴(ISR, Interrupt Service Routine)을 실행하는 인터럽트 신호처리 장치를 제공한다.

Description

대칭적 인터페이스 기반 인터럽트 신호 처리 장치 및 방법{Symmetrical interface-based interrupt signal processing device and method}

본 발명의 일실시예는 대칭적 인터페이스 기반 인터럽트 신호 처리 장치 및방법에 관한 것이다.

기존의 프로세서 기반 시스템은 프로세서와 주변장치의 통신이 단방향이어서 효율성이 좋지 않고 특히 다중 프로세서가 존재하는 경우 여러 가지 문제점을 나타내고 있다. 프로세서는 그 특성상 마스터로만 동작하는 특성을 가지고 있다. 따라서 슬레이브인 주변장치와의 통신은 폴링이나 인터럽트를 이용하여 가능한데, 프로세서의 작업량이 많은 요즘은 대부분 인터럽트 방식이 이용된다.

인터럽트 방식은 별도의 인터럽트 연결선이 필요하고 슬레이브인 주변장치가 다수인 경우 신호 처리를 위하여 인터럽트 제어기를 한 단계 더 거치게 된다. 인터럽트 신호를 받은 프로세서는 인터럽트 제어기를 거쳐 주변장치에 접근해야 인터럽트의 원인을 파악하고 그에 대한 대응 동작을 시작할 수 있다. 따라서 인터럽트는 동작을 위한 오버헤드가 상당히 크다.

또 다른 문제는 다중 프로세서가 존재하는 시스템의 경우 인터럽트 신호를 전달하는 것이 더 복잡하고 제한 조건이 많다는 것이다. 다수의 프로세서가 존재하는 경우 작업 요청을 받은 주변장치 슬레이브의 인터럽트 신호를 어디로 보내야하는 지에 대한 문제가 발생한다. 또한, AXI와 같은 고성능 인터페이스 프로토콜의 경우 슬레이브가 여러 개의 요청을 받아 저장하고 동시에 또는 순차적으로 처리가 가능하므로 인터럽트 처리 과정은 더 복잡해진다는 문제가 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 최소한의 동작을 통하여 인터럽트 신호를 처리할 수 있는 대칭적 인터페이스 기반 인터럽트 신호 처리 장치 및 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 주변장치, 프로세서 인터페이스 및 프로세서를 포함하는 인터럽트 신호처리장치에 있어서, 상기 주변장치는 인터럽트 요청 신호(IRQ, Interrupt Request) 발생시 패킷을 생성하여 온칩 네트워크를 통하여 상기 프로세서 인터페이스로 전달하고, 상기 프로세서 인터페이스는 상기 패킷을 수신하고 디코딩하여 상기 인터럽트 요청 신호를 상기 프로세서에 전달하고, 상기 프로세서로부터 발생한 인터럽트 벡터를 수신하여 활성화 된 인터럽트 신호에 대응하는 명령어를 상기 프로세서로 전달하며, 상기 프로세서는 상기 인터럽트 요청 신호에 대응하여 상기 인터럽트 벡터를 출력하고, 상기 명령어에 따라 대응되는 인터럽트 서비스 루틴(ISR, Interrupt Service Routine)을 실행하는 인터럽트 신호처리 장치를 제공한다.

상기 패킷은 인터럽트 상태정보 및 데이터를 포함하며, 상기 인터럽트 상태 정보는 주변장치 ID(DID), 우선순위(PR), 작업 ID(TID) 및 첨부 데이터 수(NAD)를 포함할 수 있다.

상기 프로세서 인터페이스는, 상기 패킷을 저장하는 버퍼; 상기 패킷을 수신하여 디코딩하고, 인터럽트 벡터 테이블 및 상기 패킷에 포함된 정보를 이용하여 상기 명령어를 생성하는 인터럽트 제어기; 및 상기 프로세서와의 신호 전달을 수행하는 데이터 제어기를 포함하는 입력 인터페이스와, 상기 인터럽트 벡터 신호를 수신하여 상기 입력 인터페이스로 전달하고, 상기 주변장치로 요청 패킷을 전달하는 출력 인터페이스를 포함할 수 있다.

상기 주변장치는 상기 패킷의 크기에 따라 메모리에 억세스하여 상기 패킷을 저장하고, 상기 프로세서 인터페이스는 상기 메모리에 억세스하여 상기 패킷을 디코딩할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 주변장치가 인터럽트 요청 신호 발생시 패킷을 생성하는 단계; 상기 주변장치가 온칩 네트워크를 통하여 상기 패킷을 프로세서 인터페이스로 전달하는 단계; 상기 프로세서 인터페이스가 상기 패킷을 수신하고 디코딩하여 상기 인터럽트 요청 신호를 프로세서에 전달하는 단계; 상기 프로세서가 상기 인터럽트 요청 신호에 대응하여 상기 인터럽트 벡터를 출력하는 단계; 상기 프로세서 인터페이스가 상기 프로세서로부터 발생한 인터럽트 벡터를 수신하여 활성화 된 인터럽트 신호에 대응하는 명령어를 상기 프로세서로 전달하는 단계; 및 상기 프로세서가 상기 명령어에 따라 대응되는 인터럽트 서비스 루틴(ISR, Interrupt Service Routine)을 실행하는 단계를 포함하는 인터럽트 신호처리 방법을 제공한다.

상기 패킷은 인터럽트 상태정보 및 데이터를 포함하며, 상기 인터럽트 상태 정보는 주변장치 ID(DID), 우선순위(PR), 작업 ID(TID) 및 첨부 데이터 수(NAD)를 포함할 수 있다.

상기 프로세서 인터페이스는, 상기 패킷을 저장하는 버퍼; 상기 패킷을 수신하여 디코딩하고, 인터럽트 벡터 테이블 및 상기 패킷에 포함된 정보를 이용하여 상기 명령어를 생성하는 인터럽트 제어기; 및 상기 프로세서와의 신호 전달을 수행하는 데이터 제어기를 포함하는 입력 인터페이스와, 상기 인터럽트 벡터 신호를 수신하여 상기 입력 인터페이스로 전달하고, 상기 주변장치로 요청 패킷을 전달하는 출력 인터페이스를 포함할 수 있다.

상기 주변장치가 상기 패킷의 크기에 따라 메모리에 억세스하여 상기 패킷을 저장하는 단계 및 상기 프로세서 인터페이스가 상기 메모리에 억세스하여 상기 패킷을 디코딩하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명인 대칭적 인터페이스 기반 인터럽트 신호 처리 장치 및 방법은 대칭적 인터페이스 프로토콜을 이용하여 인터럽트 신호 처리를 단순화하고 효율성을 향상시킬 수 있다.

또한, 패킷 기반의 인터럽트 신호 전송을 수행할 수 있다.

또한, 온칩 네트워크 기반의 인터럽트 신호 처리를 수행할 수 있다.

또한, 별도의 인터럽트 연결선 없이 인터럽트 신호를 처리할 수 있다.

또한, 인터럽트 신호를 처리하는데 있어서 네트워크에 대한 접근을 최소화 할 수 있다.

또한, 기존 프로세서 구조와 호환이 가능하다.

도1은 본 발명의 실시예에 따른 인터럽트 신호 처리 장치의 구성 블록도이다.
도2는 본 발명의 실시예에 따른 인터럽트 신호 처리 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도3은 본 발명의 실시예에 따른 프로세서 인터페이스의 구성 및 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도4는 본 발명의 실시예에 따른 인터럽트 신호 처리 방법의 순서도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시 예들간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합, 치환하여 사용할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다.

또한, 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.

본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, "A 및(와) B, C 중 적어도 하나(또는 한 개 이상)"로 기재되는 경우 A, B, C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다.

이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다.

그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 '연결', '결합' 또는 '접속'된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속되는 경우뿐만 아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성 요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 '연결', '결합' 또는 '접속' 되는 경우도 포함할 수 있다.

또한, 각 구성 요소의 "상(위) 또는 하(아래)"에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, 상(위) 또는 하(아래)는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우뿐만 아니라 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한, "상(위) 또는 하(아래)"으로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도1은 본 발명의 실시예에 따른 인터럽트 신호 처리 장치의 구성 블록도이다.

도1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 인터럽트 신호처리 장치(10)는 프로세서 인터페이스(12) 및 프로세서(13)를 포함하여 구성될 수 있다.

실시예에서, 프로세서(13)는 프로세서 인터페이스(12)를 통하여 온칩 네트워크에 동작 가능하게 접속되고, 프로세서(13)와 프로세서 인터페이스(12)는 내부 로직에 의하여 데이터를 주고 받을 수 있도록 구성된다. 주변장치(11)와 프로세서 인터페이스(12)는 온칩 네트워크를 통하여 데이터 통신을 수행할 수 있다.

실시예에서, 프로세서 인터페이스(12)와 주변장치(11)는 각각 마스터 및 슬레이브 기능을 동시에 수행할 수 있다. 즉, 각각의 프로세서 인터페이스(12)와 주변장치(11)는 온칩 네트워크를 통해 독립적으로 통신을 개시할 수 있다. 이러한 프로세서 인터페이스(12)와 주변장치(11)간에는 별도의 주소와 제어신호(sideband signals)선이 마련되어 있지 않으며, 하나의 채널을 공유하게 된다. 프로세서 인터페이스(12)와 주변장치(11)에는 입력 방향과 출력 방향으로 공유된 채널이 마련되어 있어 각각 마스터와 슬레이브로서의 역할을 동시에 수행할 수 있다.

이러한, 대칭적 인터페이스 프로토콜을 통하여 프로세서(13)가 슬레이브인 주변 장치(11)에 작업 요청을 하고 그 결과를 받거나, 또는 외부 입력에 의해 주변장치(11)가 프로세서(13)에 통신을 진행하는 경우 프로세서와 동일한 방식으로 패킷을 전달하는 통신을 시작할 수 있다. 프로세서 인터페이스(12)의 입력 채널에 연결된 인터럽트 제어기(22)가 입력 패킷을 처리한다. 이를 통해 인터럽트 처리를 위한 불필요한 과정을 없애 최소한의 동작만으로 인터럽트 동작을 완료할 수 있다.

주변장치(11)는 인터럽트 요청 신호(IRQ, Interrupt Request) 발생시 패킷을 생성하여 온칩 네트워크를 통하여 프로세서 인터페이스(12)로 전달할 수 있다. 인터럽트 요청 신호 생성 상황이 발생하면 주변장치(11)는 인터페이스 로직에서 해당하는 프로세서의 ID를 기반으로 패킷을 생성하고, 온칩 네트워크를 통해 생성한 패킷을 프로세서 인터페이스(12)에 전달할 수 있다. 이 때, 프로세서 ID는 인터럽트를 처리하기 위한 프로세서의 ID로 인터럽트 속성, 프로세서의 자원 가용 상황 등을 고려하여 기 설정된 알고리즘에 따라 결정될 수 있다.

실시예에서, 패킷은 인터럽트 상태정보 및 데이터를 포함할 수 있다.

인터럽트 상태 정보는 주변장치 ID(DID), 우선순위(PR), 작업 ID(TID) 및 첨부 데이터 수(NAD)를 포함할 수 있다.

표1은 실시예에 따른 인터럽트 상태 정보를 나타낸다. 주변장치 ID(DID)는 패킷을 생성한 주변장치의 고유 번호를 포함할 수 있다. 우선순위(PR)는 인터럽트 처리의 우선순위를 나타내는 것으로 시스템 설계자가 필요에 따라 구체적인 사용 방법을 정의하여 사용할 수 있다. 작업 ID(TID)는 인터럽트 요청의 내용을 정의하는 것으로 둘 이상의 서로 다른 작업을 동시에 또는 순차적으로 이어서 수행할 경우 해당 작업에 대한 인터럽트 서비스 루틴(ISR, Interrupt Service Routine)을 선택하기 위해 사용될 수 있다. 인터럽트 제어기(22)에서 DID와 TID를 인식하는 경우, 프로세서(13)가 인터럽트 서비스 루틴을 실행할 때 DID만 인식하거나 또는 DID 및 TID를 함께 인식하여 인터럽트 서비스 루틴 명령어를 공급할 수 있다. 또는 인터럽트 제어기(22)에서 DID및 TID를 인식하지 않고, 프로세서(13)에서 인터럽트 서비스 루틴을 실행한 후 DID및 TID를 확인한 후에 필요한 작업을 수행할 수도 있다. 이 경우 프로세서(13)는 단일 인터럽트 서비스 루틴 또는 DID에 의한 인터럽트 서비스 루틴을 실행할 수 있다. 첨부 데이터 수(NAD)는 패킷에 포함된 데이터가 몇 개인지를 나타내며, 입력 인터페이스(20)의 공유 데이터 메모리(21)에 저장될 수 있다. 프로세서(13)가 주변장치(11)에 접근하여 첨부 데이터에 대한 읽기 요청시, 데이터 제어기(23)는 이를 예상하고 해당 주소를 확인한 후에 주변장치에 대한 접근없이 이미 저장한 공유 데이터 메모리(21)의 데이터를 프로세서(13)로 공급할 수 있다. 본 발명의 실시예에서 공유 데이터 메모리와 버퍼는 혼용되어 사용될 수 있다.

또한, 주변장치(11)는 패킷의 크기에 따라 메모리(14)에 억세스하여 패킷을 저장할 수 있다. 이에 대한 설명은 후술하기로 한다.

프로세서 인터페이스(12)는 패킷을 수신하고 디코딩하여 인터럽트 요청 신호를 프로세서(13)에 전달하고, 프로세서(13)로부터 발생한 인터럽트 벡터를 수신하여 활성화 된 인터럽트 신호에 대응하는 명령어를 프로세서(13)로 전달할 수 있다. 여기서 인터럽트 벡터는 인터럽트 서비스 루틴의 코드가 저장된 주소를 의미한다.

프로세서 인터페이스(12)는 입력 인터페이스(20) 및 출력 인터페이스(30)를 포함할 수 있다.

입력 인터페이스(20)는 패킷을 저장하는 버퍼(21), 패킷을 수신하여 디코딩하고, 인터럽트 벡터 테이블 및 패킷에 포함된 정보를 이용하여 명령어를 생성하는 인터럽트 제어기(22) 및 프로세서(13)와의 신호 전달을 수행하는 데이터 제어기(23)를 포함할 수 있다.

출력 인터페이스(30)는 인터럽트 벡터를 수신하여 입력 인터페이스(20)로 전달하고, 주변장치(11)로 요청 패킷(request packet)을 전달할 수 있다.

또한, 프로세서 인터페이스(12)는 메모리(14)에 억세스하여 패킷을 디코딩할 수 있다.

입력 인터페이스(20)는 패킷을 받아 인터럽트 제어기(22)를 통해 디코딩할 수 있다. 또한, 패킷을 보낸 주변장치(11)의 ID와 데이터를 버퍼(21)에 저장하고 프로세서(13)에 인터럽트 요청 신호를 전송한다. 이 때 대기 중인 인터럽트 작업이 있는 경우 우선순위 정책에 따라 대기 순서가 바뀔 수 있다.

출력 인터페이스(30)는 프로세서(13)의 메모리(14)와 주변장치(11)에 대한 접근 요청을 처리하는데 인터럽트 처리와 관련한 동작의 경우에는 출력 인터페이스(30)가 해당 요청에 대한 주소를 탐지하여 네트워크로 패킷을 내보내는 대신 입력 인터페이스(20)와의 통신을 통해 직접 필요한 데이터나 명령어를 프로세서(13)로 보내도록 한다.

프로세서(13)는 인터럽트 요청 신호에 대응하여 인터럽트 벡터를 출력하고, 명령어에 따라 대응되는 인터럽트 서비스 루틴(ISR, Interrupt Service Routine)을 실행할 수 있다.

프로세서(13)는 입력 인터페이스(20)로부터 인터럽트 요청 신호를 수신하고, 인터럽트 벡터를 출력한다. 그 후, 프로세서(13)는 데이터 제어기(23)로부터 수신한 명령어에 따라 인터럽트 요청 신호와 관련되는 작업을 실행하거나, 프로세스 상태 변수를 수정하여 추후에 인터럽트 요청 신호와 관련되는 작업을 실행할 수 있다. 그 후, 인터럽트 큐(25)에 프로세서(13)에 의해 리트리브되지 않은 인터럽트 요청 신호가 더 존재하면, 프로세서(13)는 입력 인터페이스(20)로부터 인터럽트 요청 신호를 계속 수신한다. 인터럽트 신호 수신에 응답하여, 프로세서(13)는 인터럽트 큐(25)로부터 인터럽트 요청 신호를 계속 리트리브 하고 인터럽트 큐(25)의 대기열이 없어질때까지 이들 인터럽트 요청 신호와 관련된 작업을 실행한다.

도2는 본 발명의 실시예에 따른 인터럽트 신호 처리 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이고, 도3은 본 발명의 실시예에 따른 프로세서 인터페이스의 구성 및 동작을 설명하기 위한 도면이다.

도2 및 도3을 참조하면, 인터럽트 요청 신호에 반응하여 프로세서(13)가 인터럽트 벡터를 발생시키면 출력 인터페이스(30)는 이를 가로채기 하고, 입력 인터페이스(20)는 현재 활성화된 인터럽트 신호에 해당하는 인터럽트 서비스 루틴을 시작할 수 있는 명령어를 프로세서(13)로 보낸다. 이때, 주변장치와 작업의 종류에 따라서 서로 다른 인터럽트 서비스 루틴이 존재할 수 있고, 입력 인터페이스(20)는 주변장치(11)와 동작에 따른 인터럽트 벡터 테이블(24)을 가지고 있고 주변장치(11)에서 전달한 정보를 알고 있으므로 이에 적합한 인터럽트 서비스 루틴을 시작하도록 명령어를 보낼 수 있다. 이에 따라, 프로세서(13)는 인터럽트에 해당하는 동작을 파악하지 않아도 필요한 인터럽트 서비스 루틴을 즉시 시작할 수 있다.

인터럽트 서비스 루틴 실행시 주변장치(11)가 보낸 데이터는 버퍼(21)에 저장되어 있으므로 출력 인터페이스(30)가 이를 인식하고 입력 인터페이스(20)로 요청을 전달하여 데이터를 프로세서(13)로 직접 보낼 수 있다. 이는 기존 시스템과 달리 입력 인터페이스(20)가 슬레이브 역할을 수행하여 입력 인터페이스(20)에 주소가 할당될 수 있기 때문에 가능하다. 버퍼(21)에 주소를 할당하면 주변장치(11)는 입력 인터페이스(20)에 해당 데이터를 직접 저장할 수 있다. 이를 통해 작은 용량의 데이터 전송은 네트워크에 대한 접근 없이 프로세서(13)와 인터페이스(12) 사이에서 완료할 수 있다. 그러나, 데이터 용량이 크거나 쓰기 동작을 하는 경우에는 프로세서(13)가 주변장치(11)에 직접 접근하거나 메모리(14)를 통해 작업을 진행할 수 있다. 대칭적 인터페이스를 갖는 경우 모든 장치가 통신 개시를 할 수 있으므로, 프로세서(13) 지시에 의해 주변장치(11)가 메모리(14)에 직접 접근하여 관련 정보 및 데이터를 저장하고 프로세서(13)는 메모리(14)에 접근하여 이를 처리할 수 있다. 인터럽트 서비스 루틴을 완료하면 프로세서(13)는 이전 상태로 복귀할 수 있다. 도2의 점선으로 표시된 화살표는 메모리(14)를 통하여 작업을 진행하는 경우를 나타낸 것으로 데이터 용량이 크거나 쓰기 동작을 하는 경우와 같이 필요한 경우에만 발생하며 그 빈도는 낮다.

실시예에 따른 대칭적 인터페이스 프로토콜을 가지는 프로세서 인터페이스(12)는 들어오고 나가는 채널이 동시에 존재하며 이들은 서로 독립적으로 동작할 수 있다.

프로세서(13)의 요청에 따른 응답 패킷(response packet)은 데이터 제어기(23)를 통해 프로세서(13)로 전달될 수 있다. 외부에서 시작하여 프로세서(13)로 전달되는 패킷은 모두 인터럽트 요청 신호이므로 인터럽트 제어기(22)에서 처리할 수 있다.

인터럽트 제어기(22)는 패킷을 분석하여 주변장치 ID로부터 어느 주변장치(11)의 요청인지를 파악하고 인터럽트 상태 정보를 분석하여 실행할 인터럽트 서비스 루틴을 결정할 수 있다. 인터럽트 상태 정보는 인터럽트 처리에 필요한 정보를 포함하며 표 1에 나타난 바와 같이 주변장치 ID(DID), 우선순위(PR), 작업 ID(TID), 첨부 데이터 수(NAD)를 포함할 수 있다.

상태 정보 분석 결과에 따라 인터럽트 큐(25)에는 인터럽트 큐 ID(IRQ ID)와 우선순위(PR)가 저장되는데, 큐가 비어있지 않은 경우에는 이미 저장되어 있는 인터럽트 요청 신호의 우선순위(PR)와 비교하고, 우선순위(PR)에 따라 저장하는 위치를 결정할 수 있다. 이를 통해 입력된 인터럽트 요청 신호가 우선순위(PR)에 따라 실행되도록 한다. 즉, 우선순위가 높은 인터럽트 요청 신호일수록 인터럽트 큐(25)의 앞자리에 위치하게 된다.

동시에 인터럽트 상태(IRQ Status) 레지스터에는 인터럽트 큐 ID(IRQ ID), 주변장치 ID(DID), 작업 ID(TID), 첨부 데이터 수(NAD)를 저장하거나 인터럽트 서비스 루틴에 해당하는 인터럽트 벡터 테이블(IRQ vector table)의 주소를 저장할 수 있다. 이를 이용하여 프로세서(13)가 인터럽트 모드에서 인터럽트 서비스 루틴을 요청하면 인터럽트 벡터 테이블에서 해당하는 명령어를 읽고 데이터 제어기(23)를 통해 전달할 수 있다. 인터럽트 벡터 테이블에는 각 인터럽트 서비스 루틴의 첫 번째 명령어 또는 주소가 지정되어 있으며, 이후에는 메모리(14)에 억세스하여 인터럽트 서비스 루틴을 실행할 수 있다. 따라서 인터럽트 벡터 테이블을 위한 저장 공간은 크지 않다. 또한 다중 프로세서가 존재하는 경우에는 테이블을 공유할 수도 있다. 이후에 첨부 데이터 수(NAD)의 값에 따라 데이터를 공유 데이터 메모리(21)에 저장하고 해당하는 시작 주소를 인터럽트 상태 레지스터(24)에 저장할 수 있다.

인터럽트 큐의 크기는 동시에 처리 가능한 인터럽트 요청 신호의 수를 결정하고, 공유 데이터 메모리(21)의 데이터 저장 용량은 주변장치에서 인터럽트 요청시 프로세서(13)로 보낼 수 있는 데이터의 최대 크기를 결정할 수 있다. 이 데이터는 프로세서(13)가 주변장치(11)에 접근하지 않고도 빠르게 필요한 데이터를 읽을 수 있도록 한다. 다중 프로세서가 존재하는 경우 저장 공간의 효율성을 높이기 위해 데이터 저장 공간을 각 프로세서(13)가 공유하면 크기를 줄일 수 있다.

입력 인터페이스(20)의 인터럽트 벡터 테이블(24)은 인터럽트 서비스 루틴의 첫 번째 명령어와 함께 인터럽트 서비스 루틴이 저장된 메모리의 주소를 포함할 수 있다. 따라서 캐시 제어기(미도시)에 신호를 보내 해당하는 인터럽트 서비스 루틴 코드를 미리 명령어 캐시에 읽어오도록 할 수 있다. 이 경우 인터럽트 요청 신호를 보내면서부터 첫 번째 명령어가 실행될 때까지의 사이클 수만큼 대기시간을 줄일 수 있다.

표2는 가장 간단한 3단계 파이프라인 구조의 프로세서에서 인터럽트 요구를 처리하는 과정과 사이클 수를 보여준다. (a)와 같은 기존 방식에서는 인터럽트 요청 신호가 발생하면(①) 다음 사이클에 인터럽트 모드를 시작하여 메모리의 벡터 테이블에서 첫 번째 명령어를 읽어 와야 하는데 메모리(14)의 해당 행이 열려 있을 가능성은 낮으므로 행을 닫고 여는 동작 이후 읽기가 가능하다(②). 첫 번째 명령어는 공통 인터럽트 서비스 루틴을 가리키는 브랜치(branch) 계열 명령어이므로 다시 메모리(14)의 해당 영역을 접근하여 명령어들을 읽어 와야 하는데, 이 경우에도 행을 닫고 여는 동작을 해야한다. 또한 이후 연속된 명령어들을 읽어 와야 하므로 캐시 제어기에서 캐시에 명령어 블록을 채우는 작업을 한다(③). 이후 공통 인터럽트 서비스 루틴이 실행되는데 인터럽트 제어기와 해당 주변장치에 접근하여 인터럽트 요청 신호에 적합한 인터럽트 서비스 루틴을 실행하므로 메모리 접근 과정에서 추가 대기 시간이 필요하다(④).

이와 비교하여 본 발명의 실시예에 따른 인터럽트 신호 처리 장치(10)는 입력 인터페이스(20)에서 인터럽트 요청 신호에 해당하는 주변장치(11)와 인터럽트 상태 정보를 알고 있으므로 인터럽트 요청 신호를 프로세서(13)로 보내면서 캐시 제어기에 관련 인터럽트 서비스 루틴 코드가 저장된 주소 정보를 보내 명령어들을 미리 읽어 오도록 요청할 수 있다. 프로세서(13)가 인터럽트 모드로 전환하고 인터럽트 벡터 주소의 명령어를 요청하면 출력 인터페이스(30)에서 이를 입력 인터페이스(20)로 전달하여 해당 명령어를 즉시 프로세서(13)로 보낼 수 있다. 프로세서(13)는 해당 인터럽트 서비스 루틴의 명령어들을 요구하고 캐시 제어기는 작업을 마치는 즉시 다음 명령어를 프로세서로 전달할 수 있다.

따라서 제안하는 방식에서는 기존 방식의 ②부터 ③까지의 과정이 생략되고 ④의 경우에도 인터럽트 요청 신호가 프로세서(13)로 전달됨과 동시에 시작하므로 그 만큼의 대기 시간을 줄일 수 있다. 인터럽트 서비스 루틴의 동작이 단순하고 인터럽트가 빈번하게 발생할수록 이러한 오버헤드의 감소는 시스템 성능이 큰 영향을 미친다. 실시예에서는 3단계 파이프라인의 간단한 프로세서 구조를 고려하였으나 실제로 이용되는 프로세서는 7단 이상의 더 복잡한 파이프라인을 갖는다. 이 경우 인터럽트 요청 신호 발생후 인터럽트 처리 시작까지 더 많은 사이클이 필요하다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 방식에 의하면, 인터럽트 서비스 루틴 시작 이후 메모리 접근과 캐시 채우기를 기다리는 시간이 짧아져 더 유리하다. 표2에서 프로세서 내부의 레지스터 데이터 백업과 복구에 필요한 시간과 네트워크 접근시 대기시간은 고려하지 않았다.

도4는 본 발명의 실시예에 따른 인터럽트 신호 처리 방법의 순서도이다.

도4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 인터럽트 신호 처리 방법은 주변장치가 인터럽트 요청 신호 발생시 패킷을 생성하는 단계(S401), 주변장치가 온칩 네트워크를 통하여 패킷을 프로세서 인터페이스로 전달하는 단계(S402), 프로세서 인터페이스가 패킷을 수신하고 디코딩하여 인터럽트 요청 신호를 프로세서에 전달하는 단계(S403), 프로세서가 인터럽트 요청 신호에 대응하여 인터럽트 벡터를 출력하는 단계(S404), 프로세서 인터페이스가 프로세서로부터 발생한 인터럽트 벡터를 수신하여 활성화 된 인터럽트 신호에 대응하는 명령어를 프로세서로 전달하는 단계(S405) 및 프로세서가 명령어에 따라 대응되는 인터럽트 서비스 루틴(ISR, Interrupt Service Routine)을 실행(S405)후 리턴(S406)하는 단계를 포함할 수 있다.

도4에서, 굵은 화살표는 네트워크에 접근하는 동작을 나타내고, 가느다란 화살표는 로직 내부의 직접적인 데이터 전송을 나타낸다. 로직 내부의 데이터 전송은 1~2사이클 만에 이루어질 수 있다. 도4(b)를 참조하면, 기존 방식은 인터럽트 전용 연결선을 통해 인터럽트 제어기(IC)로 인터럽트 요청 신호를 전달하고 프로세서가 인터럽트를 처리하기 시작하면 인터럽트 제어기와 주변장치를 네트워크를 통해 각각 접근하여 인터럽트 요청을 파악하고 처리해야 할 작업을 결정할 수 있었다. 이때 쓰기와 읽기 동작을 각각 1번 이상 수행하여야 한다. 작업이 결정된 뒤에도 다시 네트워크를 통해 주변장치에 접근하여 작업을 완료한다.

이와 비교하여 도4(a)를 참조하면, 실시예에 따른 처리 방식은 인터럽트 요청 신호에 따른 패킷 전달시 네트워크에 한번 접근하고, 이후 프로세서가 처리해야 할 작업을 결정하는 것은 프로세서와 인터페이스 내부 로직에서 이루어지므로 네트워크 접근에 따른 오버헤드가 없다. 또한 입력 인터페이스에 저장 가능한 크기의 데이터는 버퍼에 저장하므로 주변장치에 다시 접근할 필요가 없고 주변장치에서 메모리에 저장하는 경우에는 주변장치가 마스터 역할을 수행할 수 있으므로 메모리에 직접 저장후 프로세서에 인터럽트 요청을 할 수 있다. 따라서 프로세서에서 주변장치의 데이터를 지속적으로 읽어야 하는 경우에만 인터럽트 서비스 루틴에서 주변장치에 접근하게 되어 네트워크 접근 빈도수가 매우 낮다.

실시예에 따른 인터럽트 처리 방식에서는 프로세서가 인터럽트의 원인을 파악하는 과정에서 불필요한 동작을 제거하고 입력 인터페이스와의 통신만으로 대부분의 작업을 완료할 수 있어 기존의 인터럽트 처리 방식에 비해 효율성이 높다. 또한, 기존 프로세서 구조에 적용가능하며 네트워크 인터페이스 로직의 변경과 대칭적 인터페이스 프로토콜의 적용이 필요하다. 또한 인터럽트 서비스 루틴은 일부 수정이 필요하나 메인 소프트웨어는 그대로 이용가능하다.

비대칭적 인터페이스 프로토콜의 경우에도 프로세서와 주변장치가 모두 마스터와 슬레이브 인터페이스 로직을 가지도록 설계하면 실시예에 따른 방식을 적용할 수 있다. 즉, 실시예에 따른 인터럽트 처리 방식은 인터페이스 방식에 관계없이 구현 가능하다. 그러나 비대칭적 인터페이스의 경우 추가되는 인터페이스 로직의 신호선 수가 2배 정도로 증가하여 사용 빈도수 대비 효율성이 매우 낮아 효과적이지 않다. 따라서 대칭적 인터페이스를 이용하는 경우에 더 효과적이다.

본 실시예에서 사용되는 '~부'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA(field-programmable gate array) 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '~부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '~부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로 더 분리될 수 있다. 뿐만 아니라, 구성요소들 및 '~부'들은 디바이스 또는 보안 멀티미디어카드 내의 하나 또는 그 이상의 CPU들을 재생시키도록 구현될 수도 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10: 인터럽트 신호 처리 장치
11: 주변장치
12: 프로세서 인터페이스
13: 프로세서

Claims (8)

1. 주변장치, 프로세서 인터페이스 및 프로세서를 포함하는 인터럽트 신호처리장치에 있어서,
   상기 주변장치는 인터럽트 요청 신호(IRQ, Interrupt Request) 발생시 주변장치 ID 및 작업 ID를 포함하는 패킷을 생성하여 온칩 네트워크를 통하여 상기 프로세서 인터페이스로 전달하고,
   상기 프로세서 인터페이스는 상기 패킷을 수신하고 디코딩하여 상기 인터럽트 요청 신호를 상기 프로세서에 전달하고, 상기 프로세서로부터 발생한 인터럽트 벡터를 수신하여 활성화 된 인터럽트 신호에 대응하는 명령어를 상기 프로세서로 전달하며,
   상기 프로세서는 상기 인터럽트 요청 신호에 대응하여 상기 인터럽트 벡터를 출력하고, 상기 명령어에 따라 대응되는 인터럽트 서비스 루틴(ISR, Interrupt Service Routine)을 실행하며,
   상기 프로세서와 상기 프로세서 인터페이스는 내부 로직에 의하여 데이터를 주고 받고, 상기 주변장치와 상기 프로세서 인터페이스는 온칩 네트워크를 통하여 데이터 통신을 수행하며,
   상기 프로세서 인터페이스는 상기 인터럽트 요청 신호에 반응하여 상기 프로세서가 발생시킨 상기 인터럽트 벡터를 가로채기 하는 출력 인터페이스 및
   상기 출력 인터페이스로부터 상기 인터럽트 벡터를 전달받은 후 버퍼에 저장되어 있는 상기 패킷의 상기 주변장치 ID 및 상기 작업 ID를 이용하여 현재 활성화 된 인터럽트 신호에 대응하는 명령어 및 데이터를 상기 프로세서로 전달하는 입력 인터페이스를 포함하는 인터럽트 신호처리 장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 패킷은 인터럽트 상태 정보 및 데이터를 포함하며, 상기 인터럽트 상태 정보는 주변장치 ID(DID), 우선순위(PR), 작업 ID(TID) 및 첨부 데이터 수(NAD)를 포함하는 인터럽트 신호처리 장치.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 프로세서 인터페이스는,
   상기 패킷을 저장하는 버퍼; 상기 패킷을 수신하여 디코딩하고, 인터럽트 벡터 테이블 및 상기 패킷에 포함된 정보를 이용하여 상기 명령어를 생성하는 인터럽트 제어기; 및 상기 프로세서와의 신호 전달을 수행하는 데이터 제어기를 포함하는 입력 인터페이스와,
   상기 인터럽트 벡터를 수신하여 상기 입력 인터페이스로 전달하고, 상기 주변장치로 요청 패킷을 전달하는 출력 인터페이스를 포함하는 인터럽트 신호처리 장치.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 주변장치는 상기 패킷의 크기 또는 프로세서의 지시에 따라 메모리에 접근하여 상기 패킷을 저장하며,
   상기 프로세서 인터페이스는 상기 메모리에 접근하여 상기 패킷을 디코딩하는 인터럽트 신호처리 장치.
   
5. 주변장치가 인터럽트 요청 신호 발생시 주변장치 ID 및 작업 ID를 포함하는 패킷을 생성하는 단계;
   상기 주변장치가 온칩 네트워크를 통하여 상기 패킷을 프로세서 인터페이스로 전달하는 단계;
   상기 프로세서 인터페이스가 상기 패킷을 수신하고 디코딩하여 상기 인터럽트 요청 신호를 프로세서에 전달하는 단계;
   상기 프로세서가 상기 인터럽트 요청 신호에 대응하여 인터럽트 벡터를 출력하는 단계;
   상기 프로세서 인터페이스가 상기 프로세서로부터 발생한 인터럽트 벡터를 수신하여 활성화 된 인터럽트 신호에 대응하는 명령어를 상기 프로세서로 전달하는 단계; 및
   상기 프로세서가 상기 명령어에 따라 대응되는 인터럽트 서비스 루틴(ISR, Interrupt Service Routine)을 실행하는 단계를 포함하며,
   상기 프로세서와 상기 프로세서 인터페이스는 내부 로직에 의하여 데이터를 주고 받고, 상기 주변장치와 상기 프로세서 인터페이스는 온칩 네트워크를 통하여 데이터 통신을 수행하며,
   상기 활성화 된 인터럽트 신호에 대응하는 명령어를 상기 프로세서로 전달하는 단계는,
   상기 프로세서 인터페이스의 출력 인터페이스가 상기 인터럽트 요청 신호에 반응하여 상기 프로세서가 발생시킨 상기 인터럽트 벡터를 가로채기 하는 단계 및
   상기 프로세서 인터페이스의 입력 인터페이스가 상기 출력 인터페이스로부터 상기 인터럽트 벡터를 전달받은 후 버퍼에 저장되어 있는 상기 패킷의 상기 주변장치 ID 및 상기 작업 ID를 이용하여 현재 활성화 된 인터럽트 신호에 대응하는 명령어를 상기 프로세서로 전달하는 단계를 포함하는 인터럽트 신호처리 방법.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 패킷은 인터럽트 상태 정보 및 데이터를 포함하며,
   상기 인터럽트 상태 정보는 주변장치 ID(DID), 우선순위(PR), 작업 ID(TID) 및 첨부 데이터 수(NAD)를 포함하는 인터럽트 신호처리 방법.
   
7. 제5항에 있어서,
   상기 프로세서 인터페이스는,
   상기 패킷을 저장하는 버퍼; 상기 패킷을 수신하여 디코딩하고, 인터럽트 벡터 테이블 및 상기 패킷에 포함된 정보를 이용하여 상기 명령어를 생성하는 인터럽트 제어기; 및 상기 프로세서와의 신호 전달을 수행하는 데이터 제어기를 포함하는 입력 인터페이스와,
   상기 인터럽트 벡터의 주소를 수신하여 상기 입력 인터페이스로 전달하고, 상기 주변장치로 요청 패킷을 전달하는 출력 인터페이스를 포함하는 인터럽트 신호처리 방법.
   
8. 제5항에 있어서,
   상기 주변장치가 상기 패킷의 크기 또는 프로세서의 지시에 따라 메모리에 접근하여 상기 패킷을 저장하는 단계, 및
   상기 프로세서 인터페이스가 상기 메모리에 접근하여 상기 패킷을 디코딩하는 단계를 더 포함하는 인터럽트 신호처리 방법.

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