NMI）
英語表記: NMI (Non-Maskable Interrupt)
概要
NMIは、Non-Maskable Interrupt（不可遮断割り込み）の略であり、コンピュータの制御装置（命令の解釈と制御信号）が扱う割り込み信号の中で、ソフトウェアやオペレーティングシステム（OS）によって処理を意図的に無視したり、遅延させたりすることができない、最優先の緊急信号を指します。通常の割り込み（IRQ）がマスク（遮断）できるのに対し、NMIはシステムの安定性を保つため、制御フロー管理を強制的に切り替える役割を担っています。これは、システムが致命的な状態に陥るのを防ぐための、最後の砦とも言える機能なのです。
詳細解説
NMIの存在意義は、システムの致命的な状況からコンピュータを守ること、これに尽きます。私たちが普段利用しているアプリケーションの動作やOSのスケジューリングは、CPUの制御装置が命令を順序立てて実行し、必要に応じて通常の割り込み（IRQ）に対応することで成り立っています。しかし、メモリのパリティエラーや電源供給の異常、深刻なハードウェア障害など、システム全体が破壊されかねない事態が発生した場合、通常の割り込み処理では対応が間に合わない、あるいはOSが正常な判断を下せない可能性があります。これは非常に危険な状態ですね。
このような緊急事態において、NMIは制御フロー管理の最終防衛ラインとして機能します。制御装置は、NMI信号を受け取ると、現在実行中の処理を即座に中断し、あらかじめ定められたNMI専用の処理ルーチン（割り込みハンドラ）へ制御を強制的に移します。この「強制的に移す」という点がNMIの核心であり、他の割り込みやOSの状態に関わらず、CPUは最優先で対応しなければならないのです。
具体的に、NMIはCPUの特定のピンに接続されており、この信号はCPUの内部設計上、割り込み禁止フラグ（Interrupt Flag）などで無効化（マスク）することができないようになっています。これにより、たとえOSがフリーズしてしまったり、無限ループに陥ってしまったりして、通常の割り込みに応答できなくなった場合でも、ハードウェアレベルでこの信号をトリガーすることで、システムを安全な状態（例えば、デバッグ情報を記録した上でのシャットダウン）に移行させることが可能になります。
この仕組みは、コンピュータの構成要素における制御装置の信頼性を保証するための重要な要素です。NMIは、制御フローが予期せぬ事態によって乱れた際に、安定した状態に戻すための「緊急停止ボタン」のような役割を果たしていると理解していただければ、その重要性がよく分かるかと思います。通常の割り込み処理がソフトウェアによって管理される「お願い」であるなら、NMIはハードウェアが発する「命令」なのです。
具体例・活用シーン
NMIは、システムの安定性を最優先する場面で活用されます。これは、制御フロー管理の観点から見ても、通常の処理継続よりも緊急対応の優先度が高いことを意味します。
-
メモリパリティエラーへの対応:
サーバー機器などで、メモリに読み書きの誤り（パリティエラー）が発生した場合、データの一貫性が失われる致命的な状況です。NMIがトリガーされると、制御装置は直ちに動作を中断し、エラーログを記録した後、システムを停止させることが多いです。これにより、データ破損が広がるのを防ぐことができ、非常に実用的な活用例です。 -
ハードウェア監視による緊急停止:
重要なシステムでは、温度センサーや電圧センサーが許容範囲を超える異常を検知した際にNMIを発行するように設定されることがあります。これは、通常のOSレベルの警告を待つことなく、ハードウェアが自ら「危険！」と叫び、制御フローを緊急停止させる設計思想に基づいています。 -
デバッグ/プロファイリング時の強制ブレーク:
システム開発や性能分析の際、デバッガやプロファイラがNMIを利用して、OSやアプリケーションの現在の状態を強制的に取得することがあります。これにより、通常の割り込みでは捕捉できない、非常に短い時間で発生する問題や、OSカーネル内部の動作を正確に分析できるようになります。
【比喩：緊急地震速報システム】
NMIを理解するための最も分かりやすい比喩は、「緊急地震速報」でしょう。
コンピュータの制御フローを、あなたの「集中した行動」だと考えてみてください。通常の割り込み（IRQ）は、メールの通知や電話の着信のようなものです。これらは重要かもしれませんが、会議中や集中しているときは「サイレントモード」に設定して無視（マスク）することができます。つまり、あなたは自分の意思で制御フロー（あなたの集中力）を意図的に維持できます。
しかし、緊急地震速報が鳴り響いた場合、あなたはスマホの通知をオフにしていても、テレビを見ていなくても、その音は強制的に鳴り響き、あなたの行動（制御フロー）を即座に中断させます。これは、生命に関わる緊急事態であり、無視する選択肢はありません。
コンピュータの制御装置にとって、NMIはまさにこの「緊急地震速報」なのです。通常の処理を続けさせることがシステム全体にとって致命的であるため、ソフトウェアによるマスクを許さず、ハードウェアレベルで最優先の処理を切り替えるのです。この強制力が、NMIの最大の特長であり、制御フロー管理における緊急時の権限の強さを表しています。
資格試験向けチェックポイント
NMIは、制御装置（命令の解釈と制御信号）の機能、特に割り込み処理の優先度に関する知識として、IT資格試験で頻繁に出題されます。この概念を理解することは、システムがどのように信頼性を保っているかを知る上で欠かせません。
- ITパスポート試験向け:
- 割り込みの概念: 制御装置が、外部からの信号により現在実行中の処理を中断し、別の処理に移る仕組みとして理解しておきましょう。NMIは「絶対に中断できない緊急の割り込み」である、という定義を抑えるだけで十分です。
- 出題パターン: 通常の割り込み（IRQ）とNMIの基本的な違いを問う選択肢問題。緊急時のハード
