인터럽트 서술자 테이블

3. 보호 모드와 롱 모드

보호 모드와 롱 모드에서 IDT는 인터럽트 및 예외 처리를 위한 핵심적인 테이블 구조이다. 두 모드 모두 IDT를 사용하여 인터럽트 벡터 번호에 따라 적절한 처리 루틴을 찾아 실행한다.

보호 모드에서는 각 인터럽트 디스크립터가 8바이트 크기를 가진다. 프로세서는 IDTR 레지스터에 저장된 IDT의 시작 주소와 크기 정보를 바탕으로, 인터럽트 벡터 번호에 8을 곱한 오프셋을 더해 해당 디스크립터의 위치를 계산한다.^[4]

롱 모드(x86-64)로 전환되면서, 확장된 주소 공간과 기능을 지원하기 위해 IDT 디스크립터의 크기는 16바이트로 두 배 증가했다. 따라서 인터럽트 발생 시 디스크립터 위치 계산 방식도 벡터 번호에 16을 곱하는 것으로 변경되었다.^[4] 이러한 디스크립터 크기 변화는 롱 모드에서 IDT가 더 많은 정보를 담을 수 있게 하지만, 기본적인 역할과 구조는 보호 모드와 유사하게 유지된다.

3. 1. IDT 구조

• 인터럽트 게이트: 주로 하드웨어 인터럽트를 처리하기 위해 사용된다. 인터럽트 처리 루틴이 실행되는 동안 추가적인 마스크 가능한 하드웨어 인터럽트 발생을 막는다. GDT 또는 LDT에 있는 세그먼트와 그 안의 오프셋을 지정하여 실행할 코드의 위치를 가리킨다.
• 트랩 게이트: 주로 소프트웨어 인터럽트나 예외 처리에 사용된다. 인터럽트 게이트와 달리 처리 중에도 다른 하드웨어 인터럽트를 허용한다. 인터럽트 게이트와 마찬가지로 GDT 또는 LDT의 세그먼트와 오프셋으로 코드 위치를 가리킨다.
• 태스크 게이트: 하드웨어 태스크 전환 메커니즘을 사용하여 현재 실행 중인 TSS를 다른 것으로 교체한다. 이를 통해 프로세서 사용 권한을 다른 프로그램이나 스레드로 효과적으로 넘겨준다.

3. 2. 디스크립터 유형

• 인터럽트 게이트(Interrupt Gate): 주로 하드웨어 인터럽트를 처리하기 위해 사용된다. 인터럽트 게이트를 통해 인터럽트 핸들러가 호출되면, 프로세서는 추가적인 마스크 가능한 하드웨어 인터럽트의 발생을 자동으로 비활성화한다. 이는 중요한 하드웨어 인터럽트 처리 중에 다른 인터럽트로 인해 방해받는 것을 막기 위함이다. 인터럽트 게이트는 실행할 코드의 메모리 위치를 세그먼트(GDT 또는 LDT 내)와 해당 세그먼트 내의 오프셋으로 지정한다.

• 트랩 게이트(Trap Gate): 주로 소프트웨어 인터럽트나 예외를 처리하는 데 사용된다. 인터럽트 게이트와 가장 큰 차이점은 트랩 게이트를 통해 핸들러가 호출되더라도 마스크 가능한 하드웨어 인터럽트를 비활성화하지 않는다는 점이다. 따라서 핸들러 실행 중에도 다른 하드웨어 인터럽트가 발생하고 처리될 수 있다. 트랩 게이트 역시 실행할 코드의 메모리 위치를 세그먼트와 오프셋으로 지정한다.

• 태스크 게이트(Task Gate): 32비트 보호 모드에서만 사용된다. 태스크 게이트는 인터럽트나 예외 발생 시, 현재 실행 중인 태스크를 중단하고 미리 정의된 다른 태스크로 전환하는 데 사용된다. 이는 하드웨어 태스크 전환 메커니즘을 통해 이루어지며, 현재 활성 상태인 TSS(Task State Segment)를 지정된 TSS로 교체함으로써 프로세서의 제어를 다른 프로그램, 스레드, 또는 프로세스로 넘긴다.

4. 인터럽트 및 예외 유형

인터럽트와 예외는 컴퓨터 시스템 작동 중 발생하는 중요한 이벤트이며, 각각 고유한 번호(INT_NUM, 인터럽트 번호)를 통해 식별된다. 일반적으로 특정 범위의 번호는 프로세서 자체에서 발생하는 예외 상황(예: 잘못된 연산 수행, 메모리 접근 오류 등)을 처리하기 위해 예약되어 있으며, 나머지 번호는 하드웨어 장치 등 외부 요인에 의한 인터럽트를 처리하는 데 사용된다.^[5]

인텔 프로세서 아키텍처는 표준화된 인터럽트 벡터 레이아웃을 정의하고 있지만, IBM PC 호환 기종에서는 BIOS나 운영체제(MS-DOS 등) 수준에서 이를 다르게 사용하는 경우가 있다.^[6] 구체적인 인터럽트 및 예외 유형과 그 번호 할당 방식은 시스템 아키텍처나 운영 환경에 따라 차이가 있을 수 있으며, 자세한 내용은 하위 문단에서 설명한다.

4. 1. 인텔 공식 레이아웃

4. 2. IBM PC 레이아웃

5. 후킹 (Hooking)

일부 윈도우 프로그램은 IDT 호출을 후킹하기도 한다. 이는 커널 모드 장치 드라이버를 이용하여 IDT 호출을 가로채고 자체적인 코드를 실행하는 방식으로 이루어진다.^[8][7] 이러한 방식은 마이크로소프트에서 공식적으로 지원하지 않는다. 64비트 버전의 윈도우 이전에는 운영체제 차원에서 이를 막지는 않았으나, 64비트 윈도우 환경에서는 커널 모드 후킹을 시도하는 드라이버가 시스템 버그 검사(블루스크린)를 유발할 수 있다.^[8][7]

참조

_[1] 웹사이트 Exceptions - OSDev Wiki https://wiki.osdev.o[...] 2021-04-17
_[2] 웹사이트 IRQs and PICs http://www.osdever.n[...] 2024-06-06
_[3] 간행물 Intel® 64 and IA-32 Architectures Software Developer’s Manual, 20.1.4 Interrupt and Exception Handling
_[4] 간행물 Intel® 64 and IA-32 Architectures Software Developer’s Manual, 6.12.1 Exception- or Interrupt-Handler Procedures
_[5] 웹사이트 Exceptions - OSDev Wiki https://wiki.osdev.o[...] 2021-04-17
_[6] 웹사이트 Interrupt Table as Implemented by System BIOS/DOS https://stanislavs.o[...] 2024-06-06
_[7] 웹사이트 Patching Policy for x64-Based Systems http://www.microsoft[...]
_[8] 웹인용 Patching Policy for x64-Based Systems http://www.microsoft[...] 2015-10-13