(참고: Fastcampus 강의, 강민철의 인공지능 시대 필수 컴퓨터 공학 지식)
2. 컴퓨터 구조 - 명령어
Contents
- 명령어란?
- 명령어의 구조
- 주소 지정
(1) 명령어란?
a) 컴퓨터의 이해 능력
- (이해 X) 소스 코드 (source code)
- e.g., Python, Java, C/C++..
- (이해 O) 명령어
\(\rightarrow\) 따라서, 소스코드는 명령어(+ 데이터)로 변환되어 실행된다!
b) 소스 코드 & 명령어
- 소스 코드: 사람(개발자)가 이해하기 편한 언어 ( = 고급 언어 )
- 명령어와 데이터: 컴퓨터가 이해하기 편한 언어 ( = 저급 언어 )
c) 저급 언어의 두 종류
- (1) 기계어 (machine code)
- 2진수 또는 16진수로 직접 CPU가 해석할 수 있는 코드
- e.g., 10110000 01100001
- (2) 어셈블리어 (assembly language)
- 기계어의 인간 친화적 표현. 각 명령어는 기계어 한 줄에 대응됨
- e.g., MOV AL, 61h
d) 고급 \(\rightarrow\) 저급 언어
변환 방식 두 가지
- (1) 컴파일 (compile)
- (2) 인터프리트 (interpret)
| 항목 | 컴파일 (Compile) | 인터프리트 (Interpret) |
|---|---|---|
| 실행 방식 | 전체 소스를 한 번에 기계어로 번역 후 실행 | 소스 코드를 한 줄씩 즉시 읽고 실행 |
| 속도 | 실행 속도가 빠름 | 실행 속도가 상대적으로 느림 |
| 예시 언어 | C, C++, Rust | Python, JavaScript, Ruby |
| 오류 발견 시점 | 컴파일 시 모든 오류 발견 | 실행 중 오류 발견 |
| 결과물 | 독립 실행 파일 (executable) 생성 | 별도 실행 파일 없이 인터프리터가 직접 실행 |
-
대표적인 compiler: gcc, clang, Visual Studio
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참고) 두 방식은 딱 나뉘는 개념은 아님. 둘의 특성을 모두 갖춘 언어도 있음.
(2) 명령어의 구조
명령어 = (1) 무엇을 대상으로 (2) 무엇을 수행해라
- (1) 연산코드 (Op-code)
- (2) 오퍼랜드 (Operand)
- 데이터 혹은 데이터의 위치(=레지스터 이름, 메모리 주소 등)가 명시되기도!
Examples
-
(1) 더해라 & (2) 100과 / 120을
- (2) 빼라 & (2) 메모리 32번지 안의 값과 / 메모리 33번지 안의 값을
- (3) 저장해라 & (2) 120을 / 메모리 128번지에
- (4) 출력해라 & (2) 고양이사진을 / 모니터에
연산코드의 종류
- a) 데이터 전송: MOVE, STORE, LOAD (FETCH), PUSH, POP
- b) 산술/논리/연산: ADD, SUBTRACT / INCREMENT / AND, OR, NOT / COMPARE
- c) 제어 흐름 변경: JUMP, CALL, RETURN ..
- d) 입출력 제어: READ, WRITE, START IO, TEST IO
(3) 주소 지정
오퍼랜드 (operand): 명령어 수행의 “대상” 혹은 “대상의 위치”
Why “대상의 위치”?*
- 이유: 명령어의 길이는 한정이 되어있기 때문에!
유효 주소
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연산 코드에 사용할 데이터 (=연산의 대상이 되는 데이터)가 “저장된 위치”
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주소 지정 = 유효 주소를 찾는 방법
- CPU마다 차이가 있음
다섯 가지 “주소 지정” 방법들
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(1) 즉시 주소 지정 = 데이터를 직접 명시
- 장) 빠름
- 단) 데이터 크기에 제한
-
(2) 직접 주소 지정 = 유효 주소 명시
- 장) 적당히 빠름
- 단) 메모리 주소 크기에 제한
-
(3) 간접 주소 지정 = 유효 주소의 주소 명시
- 장) 유효 주소 크기에 제한 없음
- 단) 느림 (메모리 접근 2번)
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(4) 레지스터 주소 지정 = 레지스터에 저장
- 장) 메모리보다 빠름
- 단) 용량이 넉넉치 않음
-
(5) 레지스터 간접 주소 지정 = 데이터를 메모리에 저장 & 유효주소를 레지스터에 저장
레지스터 간접 주소 지정
