[프로그래밍언어론] 기계어, 어셈블리어, 고급언어의 차이점 (C++ vs Java)

 

이 글은 국민대학교 강승식 교수님의 '프로그래밍언어론' 수업을 토대로
개인적으로 학습한 내용입니다.

 

 

기계어란?

 

기계어는 컴퓨터가 직접 이해하고 실행할 수 있는 가장 기초적인 프로그래밍 언어로, 0과 1로 구성된 이진 코드로 작성됨

=> 이 언어는 특정 컴퓨터 아키텍처에 따라 다르게 결정되며, 하드웨어와 직접 상호 작용함

 

기계어는 하드웨어에 대한 명령을 직접 전달할 수 있기에 번역 과정이 없고 이에 따라 실행 속도가 매우 빠름

=> 하지만, 사람이 이해하기 어렵고, 작성 및 수정이 매우 복잡함

 

 

기계어의 주요 특징을 살펴보면

 

• 이진 코드 : 0과 1로만 구성됨 (2진수)
  
  => 명령어는 특정 수의 비트로 구성됨
  
  
• 하드웨어 종속성 : 특정 컴퓨터 아키텍처에 맞춰져 있음 
  
  => 각 CPU 아키텍처에 맞춰져 있음 (x86, ARM, MIPS 등)
  
  
• 직접 실행 가능 : 번역 과정이 필요하지 않음
  
  
• 수정 및 작성의 어려움 : 사람이 이해하기 어렵고, 작성 및 수정이 복잡함

 

기계어는 CPU(중앙처리장치)가 이해할 수 있는 유일한 언어로, 각 명령어가 특정한 작업을 수행하도록 설계되어있음

=> 01000100... 이런식으로 명령을 내리면 특정 작업을 하는 것이 미리 지정되어 있음

 

 

어셈블리어란?

 

어셈블리어는 기계어의 명령어를 사람이 이해하기 쉬운 기호로 변환한 언어임

=> 이 언어는 기계어와 1:1로 대응되며, 사용자가 프로그램을 쉽게 읽고 이해할 수 있도록 도와줌

 

어셈블리어로 작성된 코드는 기계어로 변환되어야 하며 기계어와 동일하게 특정 CPU 아키텍처에 맞춰져있음

 

어셈블리어의 주요 특징을 살펴보면 

 

• 기호 언어 : 기계어의 명령어를 기호로 표현함
  
  
• 1:1 대응 : 기계어와 직접 대응
  
  
• 어셈블러 필요 :  기계어로 변환하기 위해 어셈블러가 필요함
  
  
• 하드웨어 종속성 : 특정 CPU 아키텍처에 맞춰져 있음

 

어셈블리어는 하드웨어에 직접적인 접근을 제공하며, 정확한 제어가 가능해서 임베디드 시스템(메모리와 처리능력이 제한된 환경에서 효율적인 코드를 작성할 수 있음), 실시간 어플리케이션(성능이 극도로 중요한 부분에 한정), 하드웨어 드라이버 개발(하드웨어) 등에서 주로 사용된다고함

 

 

고급언어란?

 

고급언어는 사람이 이해하기 쉬운 프로그래밍 언어임
=> 추상화 수준이 높아 프로그래머가 하드웨어의 세부 사항을 신경쓰지 않고도 프로그래밍을 할 수 있도록 도와줌

 

고급언어는 컴파일러나 인터프리터를 통해 기계어로 번역되어 실행됨
=> 코드의 재사용성과 유지보수성을 높이고, 복잡한 프로그램을 쉽게 작성할 수 있도록 지원해줌

 

더 자세히 살펴보면

 

출처 : https://velog.io/@tsi0521/Java는-컴파일러와-인터프리터-둘-다-가진다

 

컴파일 언어

 

1. 소스 코드 작성 (고급 언어로)

 

2. 전처리 : 필요한 헤더 파일이나 매크로를 처리함

 

3. 컴파일 : 컴파일러가 소스 코드를 어셈블리어나 중간 코드로 변환함

 

4. 어셈블리 : 어셈블리어가 있는 경우, 어셈블러가 이를 기계어로 변환함

 

5. 링킹 : 여러 개의 오브젝트 파일을 하나로 연결하여 실행 가능한 파일을 생성함

6. 실행 : 생성된 실행 파일은 CPU에서 직접 실행됨

 

인터프리터 언어

 

1. 소스 코드 작성 (고급 언어로)

 

2. 인터프리터 실행 : 인터프리터가 소스 코드를 읽고, 각 라인을 중간 코드로 변환함

3. 실행 : 중간 코드가 런타임 환경에서 기계어로 변환되어 실행됨

4. 오류 처리 : 오류가 발생하면 인터프리터가 즉시 알리고, 수정 후 다시 실행할 수 있음

 

컴파일 언어 vs 인터프리터 언어

둘다 고급언어로 분류되는데 C, C++ 등은 컴파일언어 Python, JavaScript 등은 인터프리터 언어로 나눠짐

컴파일 언어는 소스 코드를 한 번에 기계어로 번역하고 번역된 기계어로 실행 가능한 파일을 생성함
(실행 속도 빠름)

인터프리터 언어는 소스 코드를 라인별로 번역하고 실행하고 번역된 코드가 즉시 실행되기에 실행 파일을 생성하지 않음
(실행 속도가 상대적으로 느림)

 

중간 코드(Intermediate Code)는 고급 언어의 소스 코드를 기계어로 변환하는 과정에서 사용되는 중간 단계의 코드임

=> 고급 언어와 기계어 사이의 다리 역할을 하며, 컴파일러가 소스 코드를 분석하고 최적화하는 데 도움을줌

(어셈블리어와 달리 특정 CPU 아키텍처에 종속되지 않음)

 

 

고급언어의 주요 특징을 살펴보면

 

• 추상화 : 하드웨어 세부 사항을 숨김
  
  
• 재사용성 : 코드의 재사용이 용이함
  
  
• 유지보수성 : 코드의 수정 및 유지보수가 쉬움
  
  
• 번역 필요 : 컴파일러나 인터프리터를 통해 기계어로 번역됨

 

기계어와 어셈블리어의 차이점은?

 

기계어는 0과 1로 구성된 이진 코드로, 컴퓨터가 직접 이해하고 실행할 수 있는 언어이고

어셈블리어는 기계어의 명령어를 기호로 변환한 언어로, 사람이 이해하기 쉽게 만들어졌음

 

기계어는 직접 실행 가능하지만, 어셈블리어는 어셈블러를 통해 기계어로 변환되어야함

 

주요 차이점을 살펴보면

 

• 표현 방식 : 기계어는 이진 코드, 어셈블리어는 기호 언어임
  
  
• 번역 필요성 : 기계어는 번역이 필요하지 않지만, 어셈블리어는 어셈블러를 통해 번역됨
  
  
• 이해 용이성 : 기계어는 사람이 이해하기 어렵고, 어셈블리어는 상대적으로 이해하기 쉬움

 

어셈블리어와 고급언어의 차이점은?

 

어셈블리어는 기계어와 1:1로 대응되는 기호 언어로 하드웨어에 대한 이해가 필요하지만

고급언어는 추상화 수준이 높아 하드웨어의 세부 사항을 신경  쓰지 않고도 프로그래밍할 수 있도록 도와줌

 

주요 차이점을 살펴보면

 

• 추상화 수준 : 어셈블리어는 하드웨어에 대한 이해가 필요하지만, 고급언어는 추상화 수준이 높음
  
  
• 번역 방식 : 어셈블리어는 어셈블러를 통해 번역되며, 고급언어는 컴파일러나 인터프리터를 통해 번역됨
  
  
• 프로그래밍 용이성 : 고급언어는 코드의 재사용성과 유지보수성을 높여 프로그래밍이 용이함

 

C++과 Java 언어의 차이점은?

 

우선 C++과 Java는 모두 고급 프로그래밍 언어임

 

C++는 컴파일 언어로, 실행 속도가 빠르고, 메모리 관리가 직접 가능함

=> 복잡한 코드 구조와 메모리 관리의 어려움이 있음

 

Java는 하이브리드 언어(컴파일 + 인터프리터)로 플랫폼 독립적이며, Garbage Collection을 통해 메모리 관리가 자동화 되어 있음

=> C++ 보다는 느릴 수 있음

 

주요 차이점을 살펴보면

 

• 메모리 관리 : C++는 직접 메모리 관리가 필요하지만, Java는 가비지 컬렉션을 통해 자동 관리됨
  
  
• 플랫폼 독립성 : Java는 플랫폼 독립적이며, C++는 특정 폴랫폼에 맞춰 컴파일해야함
  
  => C++은 컴파일러가 소스코드를 기계어로 번역하고 Java는 소스코드를 컴파일러가 바이트코드로 변형하고, 자바 인터프리터가 바이트코드를 런타임에 실행시키고 결과를 생성하기 때문
  
  (C++ 코드 자체가 플랫폼에 종속된다는 의미는 아님 x86 아키텍처용으로 컴파일된 실행 파일은 ARM 아키텍처에서 실행되지 않는다고 생각하면됨)
  
  
• 실행 속도 : C++는 일반적으로 Java보다 실행속도가 빠름

 

게임 엔진이나, 빈번하게 매매가 일어나는 시스템에서는 C++가 유리함
=> 효율성, 빠른속도, 동적 메모리 이용

소프트웨어 개발면에서는 Java가 유리함
=> 사용성의 유연성
(C++의 비해 많은 라이브러리와 코드 재사용성에 대한 지원이 많음)

 

 

참고문헌

 

https://blog.naver.com/loveyou_a_a/222134634322

[시스템프로그래밍] 기계어

 

https://hi-guten-tag.tistory.com/224

[컴퓨터 구조] Assembly Language (컴퓨터의 언어 - 어셈블리어)

 

https://movefun-tech.tistory.com/1

[001] 저급 언어와 고급 언어. 프로그래밍 언어의 종류를 알아보자!

 

https://devnick.tistory.com/25

기계어와 어셈블리어 고급언어

 

https://haward.tistory.com/144

[시스템 프로그래밍 1강] 어셈블리어란

 

https://siloam72761.tistory.com/entry/C-C%EA%B3%BC-JAVA%EC%9D%98-%EC%B0%A8%EC%9D%B4%EC%A0%90%EA%B3%BC-%EA%B0%81-%EC%96%B8%EC%96%B4%EC%9D%98-%EC%9E%A5%EB%8B%A8%EC%A0%90

[C++] C++과 JAVA의 차이점과 각 언어의 장단점

 

https://jooona.tistory.com/157

[JAVA] JAVA는 컴파일 언어일까, 인터프리터 언어일까?