基本情報技術者 2012年 秋期 午前（科目A） 問09

割込み発生時のプロセッサの処理手順【午前2 解説】

要点まとめ

• 結論：割込み発生時はまずユーザモードから特権モードへ移行（②）、その後コンテキストを退避（①）してから割込み処理に移る順序（②→①→③→④）が正しい。
• 根拠：特権モードへ移行することで保護領域やシステムスタックに安全にレジスタやプログラムカウンタを保存でき、復帰時の整合性が保たれるためである。
• 差がつくポイント：割込みベクタ（③）の決定や割込みハンドラ実行（④）は退避完了後に行われることが多く、自動退避機構の有無を問題文で見落とさないこと。

正解の理由

よくある誤解

• 割込み処理開始（④）→退避（①）の順になると考える誤解：処理を開始してから退避すると復帰情報を失い、システムが壊れるため実際にはあり得ません。
• ベクタ決定（③）は必ず最初に行うと考える誤解：多くの設計では退避後または同時並行的に行われますが、退避より前にハンドラへ制御移しはしません。
• 「退避」は常にソフトウェアで行われると考える誤解：ハードウェアが自動でPCやステータスをスタックへ格納する場合もありますが、概念的に退避が完了してからハンドラを実行する点は変わりません。

解法ステップ

1. 問題文の選択肢を事件順に分解し、各番号の意味を明確にする（①PC退避、②特権移行、③番地決定、④実行）。
2. 割込み処理の安全性と復帰要件を考える（特権での保存、復帰情報の確保）。
3. 「ハンドラ実行の前に復帰情報が確保されているか」を基準に順序を判断する。
4. その基準に合う選択肢（②→①→③→④）を選ぶ。

選択肢別の誤答解説

• ア: ① → ③ → ④ → ②
  問題点：PC等を退避してからベクタ決定・実行する流れは一見正しいが、最後に特権モードへ移行（②）するのはおかしい。割込みハンドラ実行中に特権移行が行われる設計は通常なく、特権移行は先に必要です。
• イ: ① → ④ → ② → ③
  問題点：退避した直後にハンドラを実行（④）し、しかる後に特権移行（②）やベクタ決定（③）をする順序は成立しません。ハンドラ実行前に実行環境（特権・ベクタ）が決まっている必要があります。
• ウ: ② → ① → ③ → ④
  正解：まず特権モードへ移行して安全にコンテキストを退避し、その後ベクタ決定→ハンドラ実行という流れで復帰可能な設計になります。
• エ: ② → ③ → ④ → ①
  問題点：特権移行してからベクタ決定・実行をしている点までは良いが、最後に退避（①）するのは致命的です。ハンドラ実行中に退避を行うと復帰時点で元の実行状態が保存されていません。

補足コラム

• ベクタ方式：割込みベクタ（固定アドレス／ベクタテーブル）により③の処理がハードウェアで行われることが多いです。割込み優先度やネスト割込み対応もこの段階で考慮されます。
• 自動退避：一部プロセッサは割込み応答時にハードウェアでPCやステータスレジスタを自動退避します。問題では「退避が行われる」という①の概念を覚えておくことが重要です。
• 例外と割込み：例外（トラップ）も基本的に同様の手順で処理されますが、同期／非同期の違いや発生源に注意してください。

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