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C언어 - 프로그래밍 언어의 문법

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1. 언어의 문법 인간이 사용하는 언어에는 매우 다양한 문법 이 존재하며, 이를 익히는 데에는 많은 시간이 필요하다. 명사, 동사, 시제, 어순 등 매우 많은 문법을 익혀야 한다. 프로그래밍 언어는 컴퓨터에게 무엇을 어떻게 할지 지시하기 위한 명확한 목적을 가진 언어이다. 비교적 적은 수의 문법 요소만으로도 의미의 표현과 실행이 가능하다. 사람이 쓰는 언어와 달리 프로그래밍 언어는 몇 가지 핵심 문법 만 이해하면 바로 사용이 가능하다. 2. C언어 문법 프로그래밍 언어는 다음과 같이 다섯 가지로 구성되어 있다. 변수 - 값을 저장한다. 연산 - 값을 계산한다. 문장 - 내용을 실행한다. 제어 - 실행 순서를 변경한다. 함수 - 여러 문장을 하나로 묶는다. 이 다섯 가지만의 문법만 이해해도 프로그램의 기본 구조를 이해할 수 있다. 2.1. 변수 (Variable) 변수는 값(value)을 저장하는 메모리 공간에 이름 을 부여한 것이다. 프로그램은 변수를 통해 데이터를 기억하고, 참조하고, 변경한다. 2.1.1. 변수 타입(Type) 변수 타입은 변수가 어떤 종류의 값을 저장 하며, 그 값을 어떻게 해석할지를 결정하는 규칙이다. 변수 타입에 의하여 저장 가능한 값의 형태, 메모리 사용 방식, 그리고 허용되는 연산의 종류가 결정된다. int count; count = count + 1 ; // int type stores integer values.   char grade = 'A' ; // char type stores a single character or small integer values.   float ratio = 0.75f ; ratio = ratio * 100.0f ; // float type stores floating-point (real) values. 2.1.2. 상수 상수는 값이 바뀌지 않는 변수 이다. C언어에...

실행 파일은 파일은 어떻게 동작하는가

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1. Assembly CPU가 이해하는 기계어는 2진(Binary) 코드 이다. Assembly 는 기계어를 사람이 읽을 수 있도록 문자 형태의 명령어(mnemonic) 로 표현한 것이다.  따라서, 기계어(machine code)와 가장 유사한 프로그래밍 언어는 Assembly 이라고 할 수 있다.  기계어가 어떤 과정으로 실행되는지 확인하기 위하여 간단한 Assembly 프로그램을 살펴보고자 한다.  다음 Assembly 코드는 "2 + 3"의 결과를 출력하는 동작을 한다. ; Ubuntu 24.04 x86-64 (NASM, ELF64) section .data msg db "result: " msg_len equ $ - msg newline db 0x0a section .bss buf resb 1 section .text global _start _start: mov al, 2 add al, 3 mov bl, al mov rax, 1 mov rdi, 1 mov rsi, msg mov rdx, msg_len syscall mov al, bl add al, '0' mov [buf], al mov rax, 1 mov rdi, 1 mov rsi, buf mov rdx, 1 syscall mov rax, 1 mov rdi, 1 mov rsi, newline mov rdx, 1 syscall mov rax, 60 xor rdi, rdi syscall add.asm ...

게이트 회로로 이해하는 컴퓨터 연산

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1. Computer 영화 "히든 피겨스(Hidden Figures, 2016)"는 NASA의 우주 개발 프로젝트를 성공으로 이끈 숨겨진 흑인 여성 계산원의 실화를 다룬 영화이다. 이 영화 속에서 계산원들의 직함은 " computer "이다. 컴퓨터(computer)는 계산을 하는 기계이다. 그런데 어떻게 계산을 수행하는 것일까? 컴퓨터는 수 많은 트랜지스터로 구성된 " Gate Circuit "을 이용하여 논리 연산과 산술 연산을 수행한다. 2. 연산 (Operation) 2.1. Basic 전류가 흐르면( ON ) 전구가 켜지고, 흐르지 않으면( OFF ) 꺼진다. 👉  circuitjs-basic ※ 전류를 흐르게 만드는 전자는 실제 물리적으로는  (–) 에서  (+) 로 이동한다. 그러나 전자의 존재를 알지 못했던 당시, 프랭클린이 ‘전하가 (+)에서 (–)로 움직인다’고 정의한 규칙이 오랫동안 사용되면서, 오늘날에도 전류의 방향은 관례적으로 (+)에서 (–)로 흐르는 것으로 표현한다. 2.2. Transistor 그런데, 반도체(Semiconductor) 라는 것은 전기를 흐르게도 할 수 있고, 흐르지 않게도 할 수 있다. 대표적으로 트랜지스터(Transistor) 는 이러한 반도체의 특성을 이용하여 전류의 흐름을 제어 할수 있다. 👉  circuitjs-transistor 2.3. Gate 트랜지스터(Transistor)를 이용하여 기본 AND, OR, NOT, NOR, XOR 연산을 구현할 수 있다. 이것을 Gate Circuit 라고 하며, 이러한 여러 게이트를 조합하여 복잡한 디지털 논리 회로(Circuit) 를 구성한다. 👉  circuitjs-gate 👉  circuitjs-gate_xor 2.3.1. AND Gate X, Y가 모두 ON 일때 ...

0과 1로 이해하는 컴퓨터 동작

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1. ON/OFF 전구에 전기가 흐르면 전구가 켜지고( ON ), 전기가 흐르지 않으면 전구가 꺼진다( OFF ). 이렇게 컴퓨터는 ON 을 1로, OFF를 0으로 표현하는 이진법( Binary) 을 사용한다.  1.1. Bit 와 Byte 0과 1로 값을 표현하는 최소 단위를 ‘ bit ’라고 한다. (0 또는 1) 8bit는 1byte를 구성하며, 1byte는 문자를 표현하는 기본 단위로 사용된다. 1.2. Char 8bit, 즉 1byte로 영문(ASCII) 문자( char )를 표현한다. 코드를 표현할 때 "00010001" 과 같은 2진수는 길고 읽기 어렵기 때문에, 8bit(1byte)를 두 자리로 나타낼 수 있는 16진수( "0x11" ) 표기를 사용한다.       [출처] Computer Architecture - The ASCII character representations 1.3. Code 문자를 2진 코드로 정의하듯, 실행 코드도 동일한 방식으로 2진 형태로 정의된다. CPU는 이러한 기계어( Assembly )를 기반으로 동작하며, CPU를 설계할 때 정의되는 동작 코드( Instruction Code )는 x86, x64, ARM 등 CPU 아키텍처마다 서로 다르게 구성된다. Instruction Code는 피아노 연주를 위해 사용되는 음표들의 모음과 같다고 할 수 있다.     [출처] Stack Overflow - Intel x86(8086/8088) 16bit Opcode Instruction 1.4. Process CPU에는 Instruction Code를 처리하기 위한 레지스터(Register) 라는 초고속 저장 공간이 있으며, 기계어 코드들은 일련의 과정을 거쳐 레지스터로 전달되어 명령을 실행하게 된다.