[혼공컴운] chapter03 명령어

소스코드와 명령어

저급언어, 고급언어

'사람을 위한 언어'를 고급언어, '컴퓨터가 직접 이해하고 실행할 수 있는 언어'를 저급언어라고 한다. 

그래서 고급 언어로 작성된 소스 코드가 실행되려면 반드시 저급언어, 즉 명령어로 변환되어야 한다.

저급언어에는 두 가지 종류가 있다. 

• 기계어

0 과 1의 명령어 비트로 이루어진 언어이다. 가독성을 위해 십육진수로 표현하기도 한다.

• 어셈블리어

0과 1로 표현된 명령어를 읽기 편한 형태로 번역한 언어이다.

어셈블리어 https://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%96%B4%EC%85%88%EB%B8%94%EB%A6%AC%EC%96%B4

컴파일 언어와 인터프리터 언어

개발자들이 고급 언어로 작성한 소스코드는 두 가지 방식으로, 컴파일러와 인터프리터로 인해 저급언어로 변환된다.

• 컴파일 언어

컴파일러에 의해 소스 코드 전체가 저급 언어로 변환되어 실행되는 고급 언어이다. (예 : c)

컴파일이 성공적으로 수행되면 컴파일러를 통해 저급 언어로 변환된 목적 코드가 만들어진다.

• 인터프리터 언어

인터프리터에 의해 소스 코드가 한 줄씩 실행되는 고급 언어이다. (예: python)

소스 코드를 한 줄씩 저급 언어로 변환하여 실행하는 인터프리터를 사용하여 컴파일 언어보다 빠르다고 생각할 수 있지만, 

일반적으로 인터프리터 언어는 컴파일 언어보다 느리다.

 

자바의 경우, 컴파일과 인터프리트를 동시에 수행한다

자바 컴파일러(Java Compiler)로 작성한 Java 코드를 자바 가상 머신(Java Virtual Machine, JVM)이 실행시킬 수 있는 자바 바이트 코드로 번역한다.

하지만

하지만 자바 바이트 코드는 자바 가상 머신(JVM)의 자바 인터프리터(Java Interpreter)를 이용해 한 줄씩 실행된다. 조금 더 자세하게 말하자면, 자바 바이트 코드로 작성되어 있는 실행 프로그램을 자바 인터프리터가 한 줄씩 읽으면서 컴퓨터가 이해할 수 있는 2진 코드로 번역한 후 실행시킨다는 뜻이다. 

따라서 자바는 하이브리드 언어라고 불린다.

원래 인터프리터 언어였는데 성능 향상을 위해 컴파일러를 가져왔다고 한다.

 

명령어의 구조

연산 코드와 오퍼랜드

명령어 = 연산코드 + 오퍼랜드

연산 코드(연산자) : 명령어가 수행할 연산

오퍼랜드(피연산자) : 연산에 사용할 데이터가 저장된 위치 (주소필드)

이때 연산 코드는 네 가지 유형으로 나눌 수 있다.

• 데이터 전송
• 산술/논리 연산
• 제어 흐름 변경
• 입출력 제어

즉시 주소 지정 방식

즉시 주소 지정 방식은 

연산에 사용할 데이터를 오퍼랜드 필드에 직접 명시하는 방식이다.

이런 방식은 표현할 수 있는 데이터 크기가 작아지는 단점이 있지만, 

연산에 사용할 데이터를 메모리나 레지스터로부터 찾는 과정이 없기 때문에 이하 설명할 주소 지정 방식보다 빠르다.

직접 주소 지정 방식

직접 주소 지정 방식은

오퍼랜드 필드에 유효 주소를 직접적으로 명시하는 방식이다.

오퍼랜드 필드에서 표현할 수 있는 데이터의 크기는 즉시 주소 지정 방식보다 더 커졌지만, 

여전히 유효 주소를 표현할 수 있는 범위가 연산 코드의 비트 수만큼 줄었다. 표현할 수 있는 유효 주소 (데이터가 저장된 위치) 에 제한이 생길 수 있다.

간접 주소 지정 방식

간접 주소 지정 방식은

유효 주소의 주소를 오퍼랜드 필드에 명시한다. 직접 주소 지정 방식보다 표현할 수 있는 유효 주소의 범위가 더 넓어졌지만, 두 번의 메모리 접근이 필요해 일반적으로 느린 방식이다.

레지스터 주소 지정 방식

레지스터 주소 지정 방식은

데이터를 저장한 레지스터를 오퍼랜드 필드에 직접 명시하는 방법이다.

CPU 외부에 있는 메모리에 접근하는 것보다 CPU내부에 있는 레지스터에 접근하는 것이 더 빠르다.

 

레지스터 간접 주소 지정 방식

레지스터 간접 주소 지정 방식은

연산에 사용할 데이터를 메모리에 저장하고, 그 주소를 저장한 레지스터를 오퍼랜드 필드에 명시하는 방법이다.

간접 주소 지정 방식 과 비슷하지만, 메모리에 접근하는 횟수가 한 번으로 줄어든다는 장점이 있다.

따라서 레지스터 간접 주소 지정 방식이 간접 주소 지정 방식보다 빠르다.