Computer Science/System Programming
[시스템 프로그래밍] 동적 메모리
[시스템 프로그래밍] 동적 메모리
2022.11.30메모리는 무한하지 않고, 많은 소프트웨어들이 메모리에 큰 영향을 받는다. 당장 백준 사이트에서 그래프 알고리즘 문제를 풀 때도 메모리를 효과적으로 사용하지 못하면 알고리즘을 제대로 작성했어도 맞았습니다를 받을 수 없다. 가상 메모리.. 캐시... 메모리에도 여러 종류가 있다. 다른 메모리들은 컴퓨터구조나 운영체제를 공부하면서 배우기로 하고, 이번에는 동적 메모리에 대해 자세히 살펴보자. C를 공부하면서 배웠듯 동적 메모리는 Heap 메모리 부분에 할당된다. malloc과 free 함수를 사용해 메모리를 할당받고 반환한다. 자바에서는 Garbage Collection이 있어 반환에 신경쓰지 않아도 되지만, C에서는 메모리를 사용한 후 반납 해 줘야 한다. 프로그램이 돌아갈 때 메모리를 살펴보면 위와 같은 ..
[시스템 프로그래밍] 시그널
[시스템 프로그래밍] 시그널
2022.11.14컴퓨터는 다수의 프로세스를 concurrent 하게 실행시킨다. 각각의 프로세스들이 OS에 의해 문맥이 전환되기 때문에 여러 가지 프로그램이 병행적으로 작동하는게 가능하고, 여기서 시그널이 사용된다. 시그널은 어떤 이벤트가 시스템에 발생했음을 프로세스에게 알려주는 메세지이다. 예외 상황과 인터럽트를 커널에서 추상화 한 개념이고, 커널을 통해 프로세스에게 전달된다. 각각의 시그널들은 정수 값의 아이디로 구분된다. SIGSEGV : 잘못된 주소로 접근했을 때 발생한다. SIGCHLD : 자식이 종료되면 부모에게 SIGCHLD가 보내진다. 커널은 목적지 프로세스의 컨텍스트 내부 상태를 갱신하는 방법으로 시그널을 목적지 프로세스에 보낸다. 무슨 소리인지 자세히 알아보자. 메모리에는 프로세스를 돌리기 위한 자료구..
[시스템 프로그래밍] 프로세스 (2)
[시스템 프로그래밍] 프로세스 (2)
2022.11.06fork() 함수가 실행되는 순간 프로세스가 복사된다. if(fork() == 0) 문장을 실행할 때 fork() 프로세스가 복사되고 복사되자마자 자식은 죽는다. 부모는 리턴값이 0이 아니기에 무한 루프에 빠진다. 어셈블리 부분을 살펴보자. 원래대로라면 부모는 무한 루프에 빠져 입력받을 수 없는 상태겠지만, 명령어 실행 시 &를 붙이면 백그라운드에서 실행하게 돼 명령어를 입력받을 수 있다. ps 명령어로 현재 돌아가는 프로세스를 확인했을 때 자식과 부모 모두 돌아가고 있음을 확인할 수 있다 (부모가 죽지 않아서 자식이 좀비 상태이다) 이후 kill 명령어로 부모를 죽이면 부모와 자식 모두 정리됨을 확인할 수 있다. 부모가 죽지 않으면서 자식이 정리되지 않는 경우가 문제가 되는데.. 이 경우 wait 함수..
[시스템 프로그래밍] 프로세스 (1)
[시스템 프로그래밍] 프로세스 (1)
2022.11.06프로그램이 실행된다는 건, 컴퓨터 내부의 회로들이 시간의 흐름에 따라 작동하고 있음을 의미한다. 즉, 한 번에 한 개의 명령어들이 반복적으로 실행되고, 제어 회로는 명령어가 제대로 실행되도록 돕는다. 하지만, 때로는 제어 흐름이 변경돼야 하는 경우도 있다. 한글 문서 작업을 하고 있는 도중 카카오톡 메세지가 도착했다고 생각하자. 컴퓨터는 한글 문서 작업 관련 명령어를 처리해야 되기 때문에 카카오톡 메세지의 도착을 무시해야 할까? 이런 컴퓨터는 잘 팔리지 않을 것이다. 컴퓨터는 위와 같은 돌발적인 사건에 대응할 수 있어야 한다. 이런 사건을 예외적인 제어 흐름이라고 부르고, 하드웨어와 소프트웨어 두 가지로 나뉜다. 1. 하드웨어 컴퓨터구조에서 배운 Interrupt를 생각하면 이해하기 쉽다. 시스템 이벤트..
[시스템 프로그래밍] 프로시저
[시스템 프로그래밍] 프로시저
2022.10.28프로시저, 함수, 메서드.. 모두 같은 말이다. 그러니 혼용해서 사용해도 괜찮다. 함수 내부에서 다른 함수를 호출하는 방식의 코드를 접한 적이 있을 것이다. C를 공부할 때 스택메모리가 활성화돼서 함수를 호출할 때 마다 스택의 윗부분에 올리는 방식으로 작동한다고 배웠는데, 어셈블리에서는 이 내용이 어떻게 구현되는지 살펴보자. 어셈블리에서 프로시저를 다룰 때 세 가지가 처리된다. 1. 제어의 전달 함수 내부에서 다른 함수를 호출할 때, 실행 중인 함수를 잠시 멈추고 호출한 함수를 실행해야 한다. 즉, ProgramCounter를 호출한 함수의 시작주소로 설정하고 함수가 리턴될 경우를 대비해 원래 실행하던 함수의 위치도 저장한다. 2. 데이터의 전달 함수를 호출할 때 인자로 정보를 전달하고, 함수가 리턴될 ..
[시스템 프로그래밍] 어셈블리어 - 반복문
[시스템 프로그래밍] 어셈블리어 - 반복문
2022.10.24조건문은 어셈블리어의 jX 명령어와 대응되지만, 반복문은 어셈블리어에서 대응되는 명령어가 없다. 즉 jX 명령어와 몇 가지 다른 명령어들의 조합으로 반복문을 구현해야 하는데, 이제 그 예시를 살펴보자. do-while do-while은 실행식이 무조건 한 번은 꼭 실행된다는 부분을 제외하면 while문과 같은 역할을 한다. 위의 그림은 do-while 문법을 goto 문법으로 표현한 후 어셈블리어로 변환하는 예시이다. while while문은 조건식에 따라 실행식이 한 번도 실행되지 않을 수도 있다. while문을 어셈블리어로 변환하는 예시를 살펴보자. 1. Jump to Middle goto 문법을 사용해 바로 조건식으로 이동시키고, 실행식 내부에서 goto 문법을 통해 조건식에 따라 실행식으로 이동시..
[시스템 프로그래밍] 어셈블리어 - 조건문
[시스템 프로그래밍] 어셈블리어 - 조건문
2022.10.23어셈블리어에서 조건문을 이해하기 전 알아야 하는 지식이 있다. %rsp 레지스터에는 현재 스택의 위치를 저장하고, %rip 레지스터에는 다음 명령어를 가져올 주소를 저장하고 있으며, %rax 레지스터는 연산 시 임시로 값을 저장할 때 사용된다. CF / SF / ZF / OF 레지스터들은 각각 1비트 레지스터로, 산술 연산의 결과에 따라 값에 설정된다. (lea 명령어는 제외) 이렇듯, CPU는 내부의 다양한 레지스터들을 사용해 상태를 저장한다. 위의 1비트 레지스터들은 Condition Code로 불리고, 특정 조건을 만족시키면 1로 세팅된다. CF : Carry Flag. MSB에서 Carry가 발생하면 1로 설정된다. ZF : Zero Flag. 연산의 결과가 0이면 1로 설정된다. SF : Sig..
[시스템 프로그래밍] 어셈블리어
[시스템 프로그래밍] 어셈블리어
2022.10.13C같은 고급 언어를 사용해 코드를 작성하면, 작성한 코드를 어셈블리어로 변환하는 과정을 거쳐 기계어 코드를 생성한다. 어셈블리어로 변환하는 과정은 컴파일러가 담당하고, 컴파일러를 통해 고급 언어로 작성한 코드를 최적화한 어셈블리어를 얻을 수 있다. 이렇게만 들으면 어셈블리어는 어차피 컴파일러가 만들어주니 배울 필요가 없다고 생각할 수 있지만, 어셈블리어를 읽을 수 있으면 컴파일러의 최적화 성능을 알 수 있고 하드웨어를 직접 제어해야 하거나 속도에 민감한 프로그램을 작성할 때 어셈블리어를 사용해야 한다. 그러니 컴파일러가 생성한 어셈블리어를 읽고 이해할 수 있는 정도를 목표로 어셈블리어를 공부하자. 어셈블리어는 기게어와 일대일로 대응되는 언어이고, 컴퓨터 구조에 따라 사용하는 기계어가 달라 기게어에 대응되..
[시스템 프로그래밍] 정수의 산술연산과 실수의 표현
[시스템 프로그래밍] 정수의 산술연산과 실수의 표현
2022.09.29프로그래밍 언어에는 사칙연산 말고도 여러 가지 연산이 있다. 비트 연산 두 가지 이진수를 대상으로 연산을 수행한다. & : and | : or ~ : not ^ : xor 논리 연산 && / || / ! 하던 대로 하면 된다. 시프트 연산 생각해야 할 부분이 좀 있다. x > y x비트벡터 x를 왼쪽 혹은 오른쪽으로 y만큼 밀어내는 연산이다. 왼쪽으로 1만큼 밀어내면 2를 곱한 효과를, 오른쪽으로 1만큼 밀어내면 2를 나눈 효과를 얻는다. (소멸되는 비트를 고려하지 않을 때) 논리 시프트 (Logic) : 공백을 0으로 채운다. 산술 시프트 (Arithmetic) : 공백을 가장 중요한 비트로 채운다. (첫 번째 비트) 산술 시프트는 수 체계와 연관돼있다. 순환 시프트 (circular) : 직렬 출력을..
[시스템 프로그래밍] 컴퓨터 시스템과 정보의 표현
[시스템 프로그래밍] 컴퓨터 시스템과 정보의 표현
2022.09.15컴퓨터 시스템은 소프트웨어와 하드웨어로 구성된다. (시스템 = 소프트웨어 + 하드웨어) 가장 밑바닥에 하드웨어가 위치하고, 운영체제가 하드웨어를 관리해준다. 컴퓨터 시스템이 밑에 있고, 시스템 위에 C, Java 등으로 작성한 응용 프로그램이 올라간다. BUS / I.O / main memory / cache memory / CPU 등이 하드웨어에 속한다. BUS 버스는 하드웨어 요소들을 연결하고 데이터를 전송하는 통로 정도로 생각하면 된다. (워드 단위로 전송한다) CPU 연산장치(ALU), 제어장치 및 레지스터로 구성되어있고 컴퓨터의 두뇌 역할을 한다. CPU는 클락 펄스마다 명령 주기 (Instruction Cycle) 를 반복한다. 1. 인출 (fetch) : Program Counter에 의거해..