4. System Software & Program Execution

시스템 소프트웨어

KOCW 이화여대 시스템소프트웨어(반효경)

4. System Software & Program Execution - 고급언어, 컴파일러, 링커, 로더, 어셈블러, 라이브러리

학습내용 : 고급언어로 작성된 프로그램이 실행파일로 만들어져 실행 될 때 까지의 과정

Program Execuion 을 위한 System Software

• 컴파일러 : 고급언어 프로그램(source file)(시스템의 종류에 무관) -> 어셈블리 프로그램(시스템에 따라 다름)
• 어셈블러 : 어셈블리언어 프로그램(Ex. MIPS) -> 기계어 프로그램(object file)
• 링커 : 여러 object file 및 library file을 하나의 executable file로 만듦
• 로더 : executable file 또는 object file을 메모리로 올림
• 상용컴파일러 소프트웨어(gcc, visuzl c)가 컴파일러, 어셈블러, 링커, 등을 내포하고 있어 소스파일에 서 실행파일 변환이 한번에 이루어짐
• 로더 기능은 유닉스, 윈도우 등의 운영체제에 포함되어 수행

Program Language

• 고급언어(high level language)
  • 인간이 이해하기 가장 쉬운 언어, machine independent
  • machine language / assembly language로 변환 시켜주는 SW 필요(compiler, interpreter)
  • ex) BASIC, C, JAVA, C++, FORTRAN, COBOL
• 어셈블리언어(Assembly language)
  • 0과 1의 조합을 상징적인 코드로 변환하여 인간의 이해도를 향상
  • machine language와 1대1 맾이, mahine dependent
• 기계어(machine language)
  • 컴퓨터가 직접이해 가능한 언어, machine dependent
  • 0과 1의 조합
• compiler와 interpreter 차이
  • compiler컴파일시 기계어가 포함된 실행파일을 만든다.
  • interpreter는 기계어로 바로 만드는 것이 아니고 고급언어 실행중에 기계어로 바꾸면서 실행

Seperate Compile

• static : 해당파일 안에서만 볼 수 있다는 의미
  • 분할 컴파일 시 동일 변수명을 사용할 경우 오류 발생 없앰
  • 함수 return 후에도 함수 내에 선언된 변수가 정보가 기억되어 사용할 수 있도록(해당 파일 어디서라도)
  • ex) static 전역변수, static 지역변수
• extern : 변수 선언이 다른 소스파일에 되어 있다는 것을 알려주는 역할
• Seperate compile : symbol(변수, 함수 등의 이름을 말함)의 위치 불명확 type 만 파악 -> "object file" (*.o *.obj)
• Linking : 오브젝트 파일들과 라이브러리 파일을 링커가 실행파일로 변환함, symbol의 위치 명확 -> "executable file"(a.out or *.exe)

Static Linking vs Dynamic lInking

• static linking
  • 라이브러리가 프로그램의 실행파일 코드에 포함됨(static library)
  • 실행파일의 크기가 커짐
  • 동일한 라이브러리를 각각의 프로세스가 메모리에 로드됨으로 메모리낭비(ex: printf 함수의 라이브러리 코드)
  •  
• Dynamic linking
  • 라이브러리가 실행시 link됨(shared library)
  • 실행파일에는 라이브러리 자체가 포함되는 것이 아니라 라이브러리의 위치를 찾기위한 간다한 코드만 있음
  • 라이브러리가 이미메모리에 있으면 그 루틴의 주소로 가고 없으면 디스크에서 읽어줌

Static library vs Shared Library

• static library
  • functions are copied into a.out during gcc time
  • binding : compile time(실행 파일이 만들어질 때)
  • 컴파일 한다음 링크 했을 때 실행 파일안에  라이브러리 코드가 이미 포함 되어 있는 방식
  • default linking L/lib/libc.a
• shared library
  • functions are not copied during gcc time (just map)
  • During the run, load on demand from library(shared)
  • binding :run time
  • 실행파일이 만들고 나서도 코드에 포함되지 않고 단지 라이브러리 파일이 어디있는지 위치만 확인하고 실행파일이 실행될때 라이브러리함수를 만나면 라이브러리 파일 포함 되는 방법

Shared Library

• Advantage of shared library
  • many processes share one library function in memory. ex) many a.out's calls printf() - one copy shared
  • less memory space
• Disadvantage of shared library
  • Cannot give a.out to who do not have library!
  • Do they have shared library files? Same version?
  • Slower(for lib calls, bind and load at the run time)
  • heavy overhead in initial bookeeping during gcc