컴퓨터구조_program counter

전우영·2024년 10월 3일

PC(Program Counter) 상대 주소는 컴퓨터 시스템에서 주소 지정 방식 중 하나로, 특정 명령어의 실행에 필요한 메모리 주소를 계산할 때 프로그램 카운터(PC) 값을 기준으로 한 상대적인 주소를 사용하는 방식입니다.

PC(Program Counter)는 현재 실행 중인 명령어의 주소를 저장하는 레지스터입니다. 명령어가 실행될 때마다 다음 명령어의 주소로 자동으로 업데이트됩니다.
상대 주소(relative address)는 절대적인 메모리 주소 대신, 어떤 기준점으로부터의 오프셋(offset)을 의미합니다.
PC 상대 주소는 명령어가 실행 중일 때 PC에 저장된 값을 기준으로 특정 메모리 위치에 접근하는 방식입니다. 즉, 명령어의 위치를 기준으로 얼마만큼 떨어진 메모리 주소로 이동해야 하는지를 지정합니다.

PC 상대 주소는 주로 분기(branch) 명령어에서 많이 사용됩니다. 분기 명령어는 프로그램이 특정 조건을 만족하면 실행 흐름을 다른 메모리 위치로 변경할 때 사용되는데, 이때 이동할 주소를 PC를 기준으로 상대적으로 지정할 수 있습니다.

예를 들어, 다음과 같은 분기 명령어가 있다고 가정합니다:

beq $t0, $t1, Label

이 명령어는 $t0와 $t1 레지스터가 같으면 Label로 분기하는 명령입니다.
PC 상대 주소 방식에서는 Label의 실제 메모리 주소를 명시하지 않고, 현재 명령어 주소(PC)에서 Label까지의 거리(오프셋)를 사용합니다.
즉, 분기할 주소는 PC + 오프셋이 되어 PC에 저장된 값에서 지정된 오프셋만큼 이동하여 새로운 명령어로 점프합니다.

코드 이식성: 절대 주소를 사용하지 않으므로, 프로그램이 다른 메모리 위치로 로드되더라도 분기 명령어는 여전히 올바르게 작동합니다. 이는 운영 체제가 프로그램을 다양한 메모리 위치에 로드할 수 있게 하고, 프로그램이 독립적인 메모리 공간에서 실행될 수 있도록 합니다.
메모리 효율성: PC 상대 주소 방식은 분기와 점프 명령에서 주소를 간단히 처리할 수 있어, 코드 크기를 줄이고 메모리 사용을 최적화할 수 있습니다.
동적 재배치: PC를 기준으로 하는 상대 주소 방식은 프로그램이 메모리 상에서 어느 위치에 로드되더라도 동일하게 동작하게 하며, 프로그램을 런타임에 재배치할 수 있습니다.

MIPS 어셈블리에서 PC 상대 주소는 보통 분기 명령어에서 사용됩니다. 예를 들어, 다음 MIPS 코드를 보세요:

  beq $t0, $t1, label  # t0와 t1이 같으면 label로 분기
  add $t2, $t2, $t3    # 그렇지 않으면 이 명령어 실행
label:
  sub $t4, $t5, $t6    # 분기 후 label에서 이 명령어 실행

여기서, label로 분기하는 것은 PC + offset으로 계산되며, 이는 절대 주소가 아니라 상대 주소로 지정됩니다.

PC 상대 주소는 프로그램의 명령어들이 실행되는 과정에서 PC 레지스터를 기준으로 한 오프셋을 사용하여 분기, 점프 등을 처리하는 방식입니다. 이를 통해 코드의 이식성을 높이고 메모리 효율성을 향상시킬 수 있습니다.

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