[Ch1. 컴퓨터 추상화 및 관련 기술] 3. 프로그램 밑의 세계

Reference :
- 컴퓨터 구조 및 설계 MIPS EDITION [6판] / David A. Patterson / 한빛에듀
- 건국대학교 컴퓨터구조 강의 / 박능수 교수님
- https://developbear.tistory.com/ (김베어의 개발일지)

응용 소프트웨어

상위 수준 언어로 적힌 소프트웨어

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시스템 소프트웨어 

응용 프로그램은 수백만 줄의 코드로 구성되지만, 컴퓨터 하드웨어는 단순한 저수준의 명령어만 실행 가능하다.

 

하드웨어와 응용 소프트웨어 사이에 일어나는 복잡한 과정을 추상화하기 위해

그 사이에는 여러 가지 시스템 소프트웨어가 존재하며, 그 종류로는 운영체제, 컴파일러, 로더, 어셈블러가 있다.

 

오늘날 모든 컴퓨터 시스템에서 중심이 되는 두 가지는 운영체제와 컴파일러이다.

 

- 컴파일러 (Compiler)

: 상위 수준 언어(high-level programming language)로 작성된 프로그램을 하드웨어가 실행할 수 있는 명령어, 어셈블리 언어(assembly language)로 번역하는 일을 한다.

 

컴파일러가 다르다면, 같은 상위 수준 언어에 대해서 다양한 기계어가 나올 수도 있다.

 

* 컴파일은 총 4가지의 과정을 거친다. (전처리 - 컴파일 - 어셈블 - 링크)

 

- 운영체제(OS, Operating System)

: 사용자 프로그램과 하드웨어 간의 인터페이스 역할

• 기본적 입출력 작업의 처리
• 보조기억장치 및 메모리 할당
• 컴퓨터를 동시에 사용하는 여러 응용들 간의 컴퓨터 공유 방법 제공

- 하드웨어 (가장 밑단)

프로세서, 메모리

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상위 수준 언어에서 기계어까지

1. 상위 수준 언어 (High-level Language)

사람이 이해하기 쉽게 작성된 프로그래밍 언어로서, 저급(low-level)의 프로그래밍 언어보다 가독성이 높고 다루기 간단하다.

(ex. C, C++, Java)

 

컴파일러나 어셈블러는 상위 수준 언어 프로그램을 어떤 컴퓨터의 기계어로도 번역할 수 있기 때문에

프로그램을 개발한 기종과 상관없이 어느 컴퓨터에서든 실행이 가능하다. (machine non-dependent)

 

컴파일러(Compiler)가 상위 수준 언어를 어셈블리 언어로 번역하는데,

컴파일러의 종류는 다양하므로 상위 수준 언어와 어셈블리 언어와는 1 대 다 대응이다. (one-to-many)

 

2. 어셈블리 언어 (Assembly Language)

기계 명령어를 기호 형태로 표현한 것이다.

add A, B

컴퓨터가 수행할 명령어를 한 줄에 하나씩 작성해야 한다.

 

어셈블러(Assembler)가 어셈블리 언어를 기계어(이진 코드)로 번역한다.

같은 어셈블리어에는 같은 기계어가 만들어지며, 데이터 혹은 명령어로 해독된다.

 

3. 기계어 (Binary Machine Language)

이진수로 표현된 하드웨어 표현 방식의 언어이다.

1000110010100000

각 문자를 이진 자리 수(binary digit) 또는 비트(bit)라고 부른다.

 

명령어(instruction)는 컴퓨터 하드웨어가 이해하고 수행하는 명령이다.

위의 비트는 컴퓨터에게 두 숫자를 더하라는 명령이 된다.

 

저급 언어 컴퓨터 구조에 따라 사용하는 기계어가 달라진다. (machine dependent)

어셈블리 언어와 기계어는 1대 1 대응(one-to-one)이며, 기계어에 대응되어 만들어지는 어셈블리 언어도 각각 다르게 된다.

 

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상위 수준 언어 (High-level language)의 장점

1. 프로그래머가 영어 단어와 수학 기호를 사용해서 자연스러운 언어로 생각할 수 있게되어 훨씬 읽기 좋은 모양이 된다

 

2. 프로그래머의 생산성을 높여 준다는 점이다

=> 어떤 아이디어를 표현하기 위해 필요한 문장 수가 적으므로 개발 기간이 단축됨 (간결성)

 

3. 프로그램을 개발한 기종과 상관없이 어느 컴퓨터에서는 실행이 가능하다는 점이다

=> 컴파일러나 어셈블러가 상위 수준 언어 프로그램을 어떤 컴퓨터의 기계어로도 번역할 수 있음