컴퓨터구조 레포트 - 다양한 주소 지정 방식 중 직접 주소 지정 방식과 간접 주소 지정 방식을 비교하여 설명하시오.

I. 서론

컴퓨터구조 수업에서 주소 지정 방식을 처음 배울 때 가장 헷갈렸던 부분은 명령어 안에 숫자가 적혀 있으면 그 숫자가 곧 데이터의 위치라고 생각했던 점이다. 직접 주소 지정에서는 그 생각이 어느 정도 맞지만, 간접 주소 지정에서는 같은 숫자가 실제 데이터가 있는 곳을 가리키지 않는다. 명령어의 주소 필드를 읽은 뒤 메모리를 한 번 더 따라가야 실제 피연산자의 위치가 나온다. 종이에 메모리 칸을 몇 개 그려 놓고 화살표를 직접 이어 보니 차이가 눈에 들어왔다. 두 방식은 이름만 비슷한 변형이 아니라, 명령어가 주소를 어떻게 해석하는가를 달리 정한 약속이다. 그 약속 하나 때문에 유효주소 계산, 메모리 접근 횟수, 표현 가능한 주소 범위, 자료구조를 다루는 방식까지 달라진다.

II. 본론

1) 유효주소가 결정되는 자리

주소 지정 방식은 CPU가 명령어의 주소 부분을 보고 실제 피연산자를 어디에서 가져올지 정하는 규칙이다. 연산 코드가 더하기를 지시하더라도 어떤 값을 더할지는 주소 지정 방식이 정해 주는 셈이다. 여기서 유효주소는 실제 피연산자가 들어 있는 메모리 위치를 뜻한다. 직접 주소 지정 방식에서는 명령어의 주소 필드가 곧 유효주소가 된다. 주소 필드를 A라고 쓰면 유효주소 EA는 A와 같다. CPU는 명령어를 해독한 뒤 A가 가리키는 메모리 위치로 가서 피연산자를 읽는다. 주소 필드에 500이 적혀 있고 메모리 500번지에 값 27이 저장되어 있다면, 연산에 쓰이는 값은 27이다. 500은 데이터가 아니라 데이터가 있는 위치다.

직접 주소 지정의 구조는 눈으로 추적하기 쉽다. 명령어에서 주소 하나를 읽고 해당 위치에 도착하면 탐색이 끝난다. 초기에 어셈블리 언어 예제를 볼 때 특정 변수나 고정된 메모리 위치를 읽는 명령이 직관적으로 느껴지는 이유도 여기에 있다. 프로그램이 실행되는 동안 피연산자의 위치가 바뀌지 않거나, 명령어에 들어갈 수 있는 주소 범위 안에서 데이터를 관리할 때는 명령어와 데이터의 대응을 확인하기 편하다. 하드웨어 관점에서도 주소 필드에 별도의 변환을 많이 하지 않고 메모리 접근에 사용할 수 있어 처리 흐름이 짧다. 다만 명령어의 주소 필드 길이가 제한되어 있다면 직접 표현할 수 있는 메모리 범위도 함께 제한된다. 주소 공간이 커질수록 명령어 안에 모든 실제 주소를 충분히 담기 어려워지는 이유다.

간접 주소 지정 방식에서는 주소 필드 A가 유효주소 그 자체가 아니다. A가 가리키는 메모리 칸에 실제 피연산자의 주소가 저장되어 있다. CPU는 A 위치의 내용을 읽고, 그 값을 다시 주소로 사용해 피연산자를 찾는다. 가령 명령어의 주소 필드가 500이고 메모리 500번지의 내용이 1200이며 메모리 1200번지에 값 27이 있다면, 실제 연산에 쓰이는 값은 27이다. 직접 주소 지정이라면 500번지의 내용인 1200을 피연산자로 읽었겠지만 간접 주소 지정에서는 1200을 주소로 해석한다. 같은 비트열을 값으로 볼지 주소로 볼지는 명령어 형식과 주소 지정 규칙에 달려 있다.