[컴퓨터 구조] 컴퓨터 구조

 

컴퓨터 구조를 배우는 이유

모든 프로그램은 컴퓨터 부품이 실행한다: 성능 & 용량 & 비용 이 세 가지가 컴퓨터 공학을 학습해야 하는 이유다.

 

컴퓨터 구조

1. 프로그램을 이루는 두 정보 (0과 1로 이루어진 정보)
   • 명령어 instruction
   • 데이터 data
2. 컴퓨터의 네 가지 핵심 부품
   • CPU
     • 레지스터 - 작은 임시 저장장치, 여러개일수 있다.
     • ALU - 계산기 회로, overflow 검출기
     • 제어 장치 - 명령어를 실질적으로 해석해주는 장치, 제어 신호를 내보내주는 장치
   • 메인 메모리 & 캐시 메모리(CPU가 메인메모리에 접근하는 시간을 조금 더 줄여주기 위한 보조적인 저장공간)
     • 메인 메모리에는 주소가 있다.
   • 보조기억장치
   • 입출력장치

+ 위 네 가지 핵심 부품을 한데 모아서 저장해주는 곳을 '마더 보드'라고 한다.

+ 메인 보드(마더 보드): 핵심 부품을 연결할 기판
+ (시스템) 버스: 부품 간 정보를 주고받을 통로

소스 코드에서 명령어로

소스 코드: 고급 언어
명령어와 데이터: 저급 언어

 

저급 언어

• 기계어 (machine code)
• 어셈블리어 (assembly language)

이 두가지 언어는 CPU의 종류에 따라, 컴파일러의 종류에 따라 달라질 수 있다.

 

고급 언어에서 저급 언어로 변환되는 대표적 방법

컴파일

• 소스 코드 전체가 컴파일러(gcc)에 의해 검사, 목적 코드(object code)로 변환
• c/c++, rust

인터프리터

• 소스 코드 한 줄씩 인터프리터에 의해 검사, 목적 코드로 변환
• Python, JavaScript

 

다음 링크에서 어셈블리어를 확인할 수 있다.

 

https://godbolt.org/

Compiler Explorer

 

 

godbolt.org에서 코드 입력한 모습

 

컴파일러 목록

 

우측 왼쪽에 있는 목록은 같은 소스코드라도 cpu의 종류, 컴파일러의 종류에 따라 결과가 달라질 수 있다.

 

내가 선택한 컴파일러를 확인해 보자

x86-64: intel, amd cpu로 대표되는 명령어 집합구조
gcc: 컴파일러의 종류
13.2: 버전

 

같은 코드라도 컴파일러의 종류, 명령어 집합구조에 따라 다른 어셈블리코드가 나온다.

gcc 컴파일러 사용 코드

 

clang 컴파일러 사용 코드

 

명령어의 구조

무엇을 대상으로 무엇을 수행해라
오퍼랜드로 연산 코드를 수행하라

 

연산 코드(op-code)

오퍼랜드로 수행할 동작
mov, add, sup

 

오퍼랜드(operand), 피연산자

명령어를 수행할 대상
대상(데이터)이 직접 명시되기도 하고, 대상의 위치(레지스터 이름, 메모리 주소)가 명시되기도 함
3, 10, 3번지 주소