프로그래밍 언어 어셈블리어의 개요, 특징 그리고 단점에 대해!

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프로그래밍을 공부하며 알게 된, 저수준의 언어인 어셈블리어에 관해 기술하고자 한다. 롤러코스터 타이쿤을 개발한 크리스 소이어가 이 언어를 기반으로 했다는 점에 이끌려 글을 쓰게 되었다. 간략한 내용과 이 언어가 지닌 장단점에 대해 알아보자.

프로그래밍 언어 어셈블리어의 역사

컴퓨터의 초기에서부터 사용되었다. 1940년대부터 1950년대 초까지의 컴퓨터는 전선과 스위치로 구성되어 있어 직접적으로 프로그래밍하기 어려웠다. 이후 머신 코드에 대응하는 기호를 사용하여 프로그래밍할 수 있는 어셈블리어가 등장했다. 1950년대 후반부터 1960년대, 고급 언어의 개념이 처음 도입되었다. 이에 따라 이 언어에 대한 필요성이 줄어들었지만, 여전히 하드웨어에 가까운 프로그래밍을 해야 하거나, 고급 언어로 작성된 코드의 일부를 최적화하기 위해 사용되었다. 각 컴퓨터 아키텍처마다 고유한 문법과 명령어 집합을 가지고 있기 때문에 1960년대 후반부터 1970년대에 걸쳐 해당 언어에 대한 표준화의 필요성이 대두되었다. 각 기업과 커뮤니티에서 표준 어셈블리어를 정의하는 노력이 이루어졌다. 예를 들어, IBM의 System/360 아키텍처에 대한 표준화 작업이 이루어졌다. 1970년대부터 1980년대에는 어셈블러와 개발 도구의 발전이 있었다. 어셈블러는 어셈블리어 코드를 기계어로 변환해주는 역할을 한다. 개발 도구는 위 언어의 프로그래밍을 보다 효율적으로 지원하기 위한 에디터, 디버거, 프로파일러 등이 있다. 오늘날 컴퓨터 시스템에서도 여전히 사용되고 있다. 특히 임베디드 시스템, 드라이버 개발, 커널 개발 등 하드웨어와 밀접한 영역에서 이 언어가 필요한 경우가 있다. 또한, 어셈블리어는 저수준 프로그래밍을 이해하고 학습하는 데 도움이 되는 도구로서도 사용된다.

특징

컴퓨터 아키텍처의 기계어와 직접적인 대응 관계를 갖고 있다. 각 어셈블리어 명령어는 하드웨어에서 직접 실행될 수 있는 기계어 명령어와 대응된다. 따라서 위 언어로 작성된 코드는 기계어로 변환되어 실제로 실행된다. 기계어의 숫자 코드 대신에 사람이 이해하기 쉬운 기호적인 표현을 사용한다. 예를 들어, 기계어에서는 0000 0001과 같은 2진수 숫자로 표현되는 명령어를, 위 언어에서는 ADD와 같은 기호로 표현할 수 있다. 기계어와의 밀접한 연관 때문에 하드웨어와 직접적인 상호작용을 할 수 있다. 따라서 이 언어는 저수준 프로그래밍 언어로 분류된다. 어셈블리어로 작성된 코드는 하드웨어의 동작에 직접적인 영향을 주며, 메모리, 레지스터, 입출력 등의 하드웨어 자원을 직접 조작할 수 있다. 한편, 이 언어는 해당 컴퓨터 아키텍처에서 지원하는 명령어 집합을 사용하여 프로그래밍이 된다. 명령어 집합은 데이터를 조작하고, 논리 연산을 수행하며, 제어 흐름을 관리하는 등의 기능을 갖고 있다. 각 명령어는 해당하는 기계어 명령어와 일대일로 대응된다. 또한, 위 언어는 명령어와 피연산자들이 직관적으로 구성되어 있어, 프로그래밍 코드를 이해하기 쉽다. 각 명령어는 주로 오퍼랜드와 오퍼레이션으로 구성되며, 피연산자의 주소나 값을 지정하는 방식은 아키텍처마다 다를 수 있다. 위 언어로 작성된 프로그램의 경우, 바이너리 파일 크기가 작고 작동속도가 빠르다. 어떠한 프로그램을 만들어도 성능이 좋은데 C언어보다도 속도가 빠르다. 그러나 저수준 언어 특성상 코드의 가독성이 매우 낮다. 명령어와 레지스터의 사용에 대한 이해가 필요하며, 주석이나 문서화를 통해 코드를 이해하기 쉽게 해야 한다. 또한, 프로그램 규모가 커질수록 어셈블리어 코드의 유지보수가 어려울 수 있다.

단점

기계어와 직접적인 대응 관계를 갖기 때문에 하드웨어 세부 동작을 직접 다루어야 한다. 프로그래머에게 높은 수준의 추상화를 제공하지 않으며, 하드웨어 세부 사항에 대한 이해와 관리가 필요하다. 이에 따라 개발과 디버깅이 어려워질 수 있다. 가독성이 낮으며, 명령어와 레지스터를 직접 다루는 특성 때문에 이에 대한 이해가 필요하다. 다른 개발자나 유지보수를 담당하는 사람들에게 코드 이해가 어려울 수 있다. 어셈블리어 코드는 특정 컴퓨터 아키텍처에 종속적이다. 따라서 다른 아키텍처에서 실행하기 위해서는 코드를 재작성해야 할 필요가 있다. 이식성이 낮기 때문에 다양한 플랫폼에 대응하기 위해서는 많은 작업과 리소스가 필요하다. 해당 언어로 프로그래밍을 진행할 경우, 프로그램을 작성하는 데에 많은 시간과 노력이 필요하다. 저수준의 프로그래밍 언어로써 세부 사항을 직접 다루어야 하므로 프로그램을 작성하는 데에 시간이 더 소요될 수 있다. 또한, 개발자의 역량과 지식이 요구되기 때문에 인력과 교육에 추가적인 비용이 들 수 있다. 더 나아가, 사소한 실수가 치명적인 오류로 이어질 수 있다. 주소 계산이나 레지스터 사용 등에 오류가 발생하면 프로그램이 예기치 않게 동작하거나 충돌이 발생할 수 있다. 다시 말해, 하드웨어에 가까운 저수준 프로그래밍을 해야 하는 경우에 유용하지만, 개발 시간과 비용, 이식성 및 가독성과 같은 단점을 고려해야 한다.

결론

즉, 어셈블리어는 하드웨어와 밀접한 프로그래밍 작업을 수행해야 하는 경우에 유용하다. 성능 최적화, 임베디드 시스템 프로그래밍, 드라이버 개발 등에 주로 사용된다. 컴퓨터 아키텍처마다 다른 문법과 명령어 집합을 갖고 있기 때문에 해당 아키텍처에 맞는 어셈블리어를 학습하고 사용해야 한다.