폴링 vs 인터럽트, 버튼을 톡 치면 왜 가끔 안 먹을까? [초급]

[초급] 폴링 vs 인터럽트, 버튼을 톡 치면 왜 가끔 안 먹을까?

폴링은 MCU가 정해진 때마다 직접 핀을 보러 가는 방식이라, 메인 루프 한 바퀴보다 짧게 왔다 간 신호는 놓칠 수 있습니다. 인터럽트는 신호가 오는 순간 하드웨어가 하던 일을 잠깐 멈추고 담당 함수부터 실행하게 하는 방식이라 짧은 신호도 놓치지 않아요.

먼저 알아둘 용어

용어	원래 이름	쉽게 말하면
MCU	Micro Controller Unit	계산·기억·입출력을 칩 하나에 담은 작은 컴퓨터예요
메인 루프	Main Loop	while문 안에서 할 일을 한 바퀴씩 계속 도는 평소 업무 목록이에요
폴링	Polling	정해진 때마다 직접 가서 확인하기, 현관문을 주기적으로 열어 보는 거예요
인터럽트	Interrupt	일이 생기면 하드웨어가 하던 프로그램을 잠깐 멈춰 세우는 초인종이에요
인터럽트 플래그	Interrupt Flag	벨이 울렸다는 표시등, 끌 때까지 켜져 있어요
ISR	Interrupt Service Routine	벨이 울리면 실행되는 담당 함수예요

이런 일 겪어본 적 있나요?

버튼을 꾹 누르면 잘 되는데, 톡 치면 열 번에 몇 번은 반응이 없습니다. 화면 갱신 코드를 넣어 메인 루프 한 바퀴가 100ms로 늘어난 뒤부터예요. 톡 친 버튼은 40ms만 눌려 있다가 떨어지니, 루프가 핀을 보러 왔을 땐 이미 손을 뗀 뒤인 거죠.

폴링과 인터럽트, 왜 알아야 할까요?

통신 데이터, 모터 회전 신호, 비상 정지처럼 한 번 놓치면 끝인 신호는 현장에 흔합니다. 반대로 천천히 변하는 값까지 전부 인터럽트로 받으면 코드만 복잡해지고요. 두 방식의 차이를 알아야 신호마다 알맞은 방법을 고를 수 있습니다.

폴링 vs 인터럽트, 택배로 한 번에 이해하기

택배 기사님이 문 앞에서 잠깐만 기다리고 떠난다고 해 볼게요. 정해진 시간마다 현관문을 열어 보는 게 폴링, 초인종이 울리면 나가는 게 인터럽트입니다. 벨이 울리면 하드웨어가 “울렸음” 표시를 켜 두는데, 이걸 인터럽트 플래그라고 불러요. 그래서 신호가 짧아도 기록이 남습니다. 벨 소리를 듣고 달려가서 하는 일, 즉 담당 함수가 ISR이에요.

메인 루프 한 바퀴 시간 (ms) 신호가 머무는 시간 (ms)

▼ 루프가 핀을 보는 순간 · 초록 점: 신호 감지 · 빈 원: 봤는데 신호 없음 · 주황 점: 벨이 울린 순간

폴링으로 놓칠 확률 60%부족해요 · 인터럽트로 받으세요

그림 1. 같은 신호 5개를 두 방식으로 받는 모습이에요. 위의 폴링은 ▼ 순간에 신호가 없으면 그냥 지나치고, 아래 인터럽트는 신호가 오자마자 잡습니다. 숫자를 바꾸면 애니메이션도 바뀌어요.

폴링은 얼마나 놓칠까? [예상]

신호가 머무는 동안 루프가 핀을 한 번은 봐야 잡을 수 있습니다. 신호가 언제 올지 모른다면 말로는 이렇게 돼요.

놓칠 확률 = 1 − (신호가 머무는 시간 ÷ 루프 한 바퀴 시간)전제: 루프가 한 바퀴에 핀을 한 번 보고, 신호가 오는 시점은 무작위일 때. 신호가 루프보다 같거나 길면 0%예요.

사례(100ms, 40ms)는 1 − 40 ÷ 100 = 0.6, 100번 중 60번을 놓친다는 예상입니다. 인터럽트는 0번이 예상이고요.

정말 그럴까? 폴링과 인터럽트로 100번 세어 보기

다른 보드로 40ms짜리 신호를 무작위 간격(최소 300ms)으로 100번 보내고 두 방식으로 세었습니다. 진짜 기계식 버튼은 누르는 순간 접점이 떨려 여러 번 눌린 것처럼 보일 수 있어서, 깨끗한 신호로 시험했어요.

// Polling: look at the pin once per loop
int  pressCount = 0;
bool wasPressed = false;

while (true)
{
    DoOtherWork();                                  // takes about 100 ms

    bool isPressed = (ReadPin(BUTTON_PIN) == PRESSED);
    if (isPressed && !wasPressed)
    {
        pressCount++;
    }
    wasPressed = isPressed;
}

// Interrupt: the hardware calls Button_ISR the moment the button is pressed
volatile int pressCount = 0;                        // shared with the ISR

ISR Button_ISR()
{
    ClearInterruptFlag(BUTTON_PIN);                 // turn the bell light off
    pressCount++;                                   // keep it short
}

main()
{
    EnablePinInterrupt(BUTTON_PIN, ON_PRESS);

    while (true)
    {
        DoOtherWork();                              // no need to watch the pin
    }
}

이름 뜻: ReadPin은 핀 읽기, ClearInterruptFlag는 인터럽트 플래그 끄기, EnablePinInterrupt는 버튼을 누를 때 벨이 울리도록 켜기예요. 함수 이름은 쓰는 MCU에 맞게 바꾸면 됩니다.

[결과] 예상이 맞았을까? 폴링 vs 인터럽트

방식	[예상] 놓침	[결과] 놓침	[결과] 감지	그래프
폴링	60번	57번	43번
인터럽트	0번	0번	100번

신호 100번 기준. 빗금 막대는 [예상], 빨간 막대는 [결과]예요. [결과]는 사례 조건(100ms, 40ms)일 때만 보여줍니다.

폴링은 57번을 놓쳐 예상 60번과 거의 같았어요. 3번 차이는 계산이 틀린 게 아니라, 60% 확률로 일어나는 일을 100번 시험할 때 흔한 흔들림입니다(보통 ±5번, √(100 × 0.6 × 0.4) ≈ 4.9). 인터럽트는 100번 모두 잡았습니다. 결론은 간단해요. 루프 한 바퀴보다 짧게 머무는 신호는 인터럽트로 받습니다.

현장 팁

ISR은 짧게. 개수 세기나 표시 남기기만 하고, 무거운 일은 메인 루프에서 하세요. ISR이 길면 그동안 다른 인터럽트가 줄을 서서 기다립니다. 그리고 인터럽트 플래그를 안 끄면 ISR에 계속 다시 들어가서 메인 루프가 멈춘 것처럼 보여요(하드웨어가 알아서 꺼 주는 MCU도 있습니다).

인터럽트도 만능은 아니에요. MCU 설명서가 정한 최소 길이보다 짧은 신호는 못 알아챌 수 있고, ISR이 처리하기 전에 같은 신호가 두 번 오면 인터럽트 플래그 하나로 합쳐져 한 번으로 셉니다.

FAQ: 폴링 vs 인터럽트

Q. 그럼 입력은 전부 인터럽트로 받으면 되나요?

아니요. 온도처럼 천천히 변하거나 한 번 놓쳐도 다음에 읽으면 되는 값은 폴링이 더 단순하고 흐름을 따라가기도 쉽습니다. 짧게 왔다 가거나 절대 놓치면 안 되는 신호만 인터럽트로 받으면 돼요.

Q. 폴링을 더 자주 하면 되지 않나요?

메인 루프 한 바퀴를 신호보다 짧게 만들 수 있다면 폴링으로도 잡힙니다(위 애니메이션에서 놓칠 확률 0%). 다만 루프 안에 무거운 일이 있으면 줄이기 어렵고, 자주 볼수록 MCU 시간이 확인에만 쓰여요.

정리

폴링은 내가 보러 가는 방식이라 루프 한 바퀴보다 짧은 신호를 놓칠 수 있어요. 놓칠 확률은 1 − (신호 시간 ÷ 루프 시간), 사례에선 예상 60%에 결과 57%였습니다.

인터럽트는 벨이 나를 부르는 방식이라 짧은 신호도 잡습니다. 천천히 변하는 값은 폴링, 짧거나 놓치면 안 되는 신호는 인터럽트로 고르세요.