1강 - 기본 개념 (Basic Concept)

0. Computer System Architecture

1) Motherboard

1> 중요 구성 요소 

2> CPU 소켓과 RAM 소켓으로 구성 (이들은 2개의 bus로 연결되어 있다.)

 

2) CPU 소켓

 

3) RAM 소켓

1> 내부가 이진수로 되어있다. (8개의 숫자)

2> 정렬되어있다. (크기 별로)

3> Instruction, Number, Address

 

4) Instruction

1> load a number from RAM into the CPU

2> store a number from the CPU bank back out to RAM

CPU는 레지스터로...

레지스터가 RAM에서 받아와서 저장한다.

3> add two numbers together

4> compare one number with anoter

5> jump to another address in RAM

 

cf> 

어떻게 해석하는가?

=> complie: translation / cpu can only understand

what complie does?

=> C++을 컴퓨터가 이해할 수 있게 변화

 

 

 

1. Welcome to AL

0) linker와 assembler

1> assembler : 어셈블리어에서 기계어로 바꿔주는 utility program

2> linker : assembler로 만들어진 개별적인 파일들을 하나의 실행가능한 프로그램으로 결합시켜주는 un

 

1) 기계어와 assembly(AL)와의 관계

1> 기계어는 cpu가 이해할 수 있는 언어

2> AL은 short mnemonic으로 진술된 statement로 구성되어있다. 

- short mnemnic (ADD, MOV, SUB, CALL)

3> AL은 기계어와 일대일 관계이다.

 

2) C++과 AL이 어떤 관계가 있나?

1> C++과 같은 high-level language는 AL이나 기계어와 일대다 관계가 있다.

2> example

(mov는 마치 '='과 같다.)

(register에는 값이 하나씩 저장되어 있다.)

 

3) AL은 portable한가?

1> portable

해당 언어의 source program이 다양한 computer system에서 compile과 실행이 될 수 있다.

(C++은 그러하다.)

2> AL is not portable

- 특정 processor family를 위해 만들어졌다.

- processor family에 따라 assembly 언어가 다르다.

 

2. Virtual Machine Concept

1) 가상 머신

1> 모든 hardware에서 직접 실행되는 L0를 가진다.

2> L1으로 만들어진 program은 2가지 방식으로 실행

- 해석 : L0은 L1을 해석하고 실행한다.

- 번역 : L1은 L0로 번역되고 computer hardware에서 실행한다.

 

2) Specific Machine Levels

1> High-Level Language (Level 5)

ex> C++, Java, Pascal, Visual Basic

2> Assembly Language (Level 4)

- 어셈블리는 인간이 다룰 수 있는 낮은 수준의 언어이다.

- Instruction mnemonics가 기계어와 일대일 대응이다.

(mnemonic : 어셈블리 언어에서 더하기를 나타내는 애드(ADD)나 곱하기를 나타내는 멀(MUL) 따위의 명령 코드)

3> Operating System (Level 3)

- Provides services to Level 4 programs 
- Translated and run at the instruction set architecture level (Level 2)

4> Instruction Set Architecture (Level 2) 

- Machine Language를 의미
-  Also known as conventional machine language 
- Executed by Level 1 (microarchitecture) program 
5> Microarchitecture (Level 1) 
- Interprets conventional machine instructions (Level 2) 
- Executed by digital hardware (Level 0) 
6> Digital Logic (Level 0) 
- CPU, constructed from digital logic gates 
- System bus and memory 
- Implemented using bipolar or MOS transistors

 

 

3. Data Representation

1) Binary Numbers 

1> digit은 1과 0이 있다.

- 1 = true

- 0 = false

(number 는 123 (백이십삼) 이라는 숫자를 의미합니다. 우리가 일반적으로 사용하는 숫자 입니다.

​digit 는 아라비아 숫자 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9. 0 자체를 의미)

2> MSB, LSB

– MSB : most significant bit 
– LSB : least significant bit

3> translation (unsigned decimal -> binary)

- 2씩 나눠가며 그 나머지를 기록하면 된다.

 

2) Integer Storage Size

1> standard size

byte = 8 / word = 16 / doubleword = 32 / quadword = 64

2> unsigned integer의 표현 범위

 

3) Hexadecimal Integers

1> binary value와의 관계

2> translation (binary -> hexadecimal)

- binary에서 4자리가 hexadecimal 1자리와 대응된다. (반대의 경우도 마찬가지 원리로 진행한다.)

- 예제

3> translation (hexadecimal -> decimal)

16의 거듭제곱과 각 계수들을 곱하는 단순 연산

4> translation (decimal -> hexadecimal)

이전에 binary로 변환할 때처럼 16으로 나눈 나머지를 계속해서 기록한다.

 

4> Hexadecimal Addtion & Subtraction

- hexadecimal subtraction이 필요한 이유 예제 (address에서 변수가 사용한 메모리 구함)

 

 

현재까지의 규칙으로는 음의 값을 표현하지 못한다. 그래서 부호만 나타내는 bit를 마련했다.

 

4) Signed Integers

1> 맨 앞자리는 부호를 나타내는 bit이다. (부호가 MSB에 위치하게 된다.)

- 0 = positive

- 1 = negative

2> 예상되는 문제점

- 1번의 경우 postitive 0과 negative 0으로 2개의 0이 존재한다.

- 2번의 경우 양수와 음수의 덧셈이 이상하다.

3> 음수 표현법

(a라는 양수의 음수 구하는 법)

- [1] 먼저 해당 양수 a의 보수를 구한다.

- [2] 그 보수에 1을 더한다

ex>

a = 0010 -> [1] 1101 -> [2] 1110

4> 음수에 관한 몇가지 성질

- 1111 = -1

- 음수가 작아질수록(절댓값이 커질수록) 맨 앞자리를 제외한 나머지 자리는 수의 크기가 감소

5> hexadecimal의 경우 맨 앞 자리 부호가 7보다 크면 음수이다.

6> signed integer의 범위

 

 

5) Character Storage

알파벳을 어떻게 컴퓨터로 저장하는가? ASCII

1> ASCII

- 8bit code (7bit를 쓰면 standard ASCII / 8bit를 쓰면 Exteded ASCII)

- character

• 0 - 31 : control character
• 32 - 127 : normal character
• 128 - 255 : graphic symbols and greek character

- 기억할 ASCII

• '0' : 30h (48)
• 'A' : 41h (65)
• 'a' : 61h (97)

2> Control Characters

- 0 ~ 31의 ASCII code

- standard outpuu으로 출력하면 predefined action을 취한다.

 

4. Boolean Operations

1) Boolean Algebra

1> NOT

2> AND

3> OR