[CS] 모형 컴퓨터로 더하기 프로그램 만들기 feat.15

lezsuuu·2022년 7월 25일

Computer Science

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프로세서와 계산기

프로세서와 계산기는 비슷합니다.

1. 사칙연산을 할 수 있으며,
2. 데이터를 가져오거나 메모리에 저장할 수 있습니다.

계산기와 프로세서를 구분할 수 있는 차이점은 사람이 개입이 없어도 작동할 수 있는가? 입니다.

프로세서는 데이터를 비교하고, 그 결과에 따라 다음에 무슨 일을 해야 하는지 결정할 수 있습니다.

프로세서는 다음 동작을 결정할 수 있기 때문에 전기로 이어진 컴퓨터의 모든 부분을 운영할 수 있습니다.

예를 들어서 컴퓨터의 전원을 켜면 프로세서는 알아서 모니터를 켜고, 인터넷을 연결합니다.
프로세서 덕분에 매번 컴퓨터를 켜고, 끌 때 마다 다른 장치를 손 볼 필요가 없습니다.

모형 컴퓨터로 프로그램 만들기

아래는 프로세서의 작동 방식을 이해하기 위해 가상으로 만들어진 toy computer 입니다.
https://www.cs.princeton.edu/courses/archive/fall21/cos109/toysim.html

이 프로세서 메모리에는 다음 명령어 및 데이터가 저장되어 있습니다.

부가적인 저장 영역인 누산기
명령어
- GET : 키보드에서 수를 입력받은 후 누산기에 넣는다.
- PRINT : 누산기의 내용을 출력
- STORE M : 누산기 내용의 복사본을 메모리 위치 M에 저장한다.
- LOAD M : 메모리 위 M의 내용을 누산기에 덮어 씌운다.
- ADD M : 메모리 위치 M의 내용을 누산기 내용에 더한다.
- STOP : 실행 중지
- GOTO L : L 위치로 가서 실행
- IFZERO : 누산기의 값이 0이면 특정 명령어로 분기
  L(레이블)은 명령어를 실행하기 위한 임의의 이름(TOP, BOT)입니다.

작동을 시작하면 프로세서는 인출(메모리에서 정보를 가져오고), 해석, 실행 의 사이클을 반복합니다.

첫 번째 모형 프로그램

GET
PRINT
STOP
//키보드로 누산기에 입력 > 출력 > 정지

두 번째 모형 프로그램

GET
STORE FirstNum
GET
ADD FirstNum
PRINT
STOP
FirstNum:

FirstNum: 첫번째 GET에서 입력한 데이터를 따로 저장하는 위치입니다.
데이터 위치에 이름을 부여해서 처리합니다. 관례상 :을 붙여서 레이블임을 나타냅니다.

분기명령어 GOTO와 IFZERO

N개의 수를 더해야 할 때 분기명령어를 사용합니다.
조건을 검사하여 수행하는 명령어를 조건부 분기 또는 조건부 점프라고 합니다.(어셈블리어)
GOTO: 프로세서가 루프를 돌게 할 수 있습니다.
IFZERO: 무한루프에 빠지지 않도록 조건을 걸어줍니다.

TOP: GET
IFZERO Bot
PRINT
GOTO Top
Bot: STOP
//0이 아니면 GET 값 출력, 0이면 실행을 멈춤

GOTO와IFZERO를 활용하면 0을 입력하기 전까지, 입력 값을 합산하는 더하기 프로그램을 만들 수 있습니다.

Top:GET			//수 입력
IFZERO Bot		//0이면 Bot으로
ADD Sum			//(0이 아니면)Sum에 더함
STORE Sum		//더해진 Sum을 저장
GOTO Top		//다시 GET 함
Bot:LOAD Sum	//STORE된 Sum을 불러옴 
PRINT			//출력
STOP			
Sum:0			//메모리 위치에 이름을 할당하고 Run 전에 0을 넣어라(유사명령어)

위 프로그램을 체계적으로 테스트 하는 방법
1. 0만 넣고 출력
2. 한 개의 값만 넣고 출력
3. 우리가 이미 답을 아는 식(1+2)을 넣어서 출력값과 비교
4. run 하기 전에 코드의 흐름을 읽어보기