Assembly

개요

Assembly(어셈블리어, 기계어 수준 언어)는 CPU가 직접 이해할 수 있는 기계어와 일대일 대응되는 저수준 언어이다. 고급 언어(C, Rust, Wave 등)가 컴파일러를 통해 기계어로 변환되는 반면, 어셈블리어는 프로그래머가 직접 하드웨어를 제어한다.

Assembly는 CPU 명령어 집합(ISA)에 직접 대응하는 언어이며, 각 프로세서마다 문법과 명령어가 다르다 (x86, ARM, RISC-V 등). 명령어는 일반적으로 명령(Mnemonic) 과 피연산자(Operand) 로 구성된다.

예시:

mov eax, 1
add eax, 2
int 0x80

위 코드는 x86 Linux 환경에서 eax 레지스터에 1과 2를 더한 뒤 시스템 호출(interrupt)을 발생시킨다.

역사

연도	사건
1940년대	초기 기계어 사용, 어셈블리 개념 등장
1950년대	IBM 701, UNIVAC용 어셈블러 개발
1970년대	Intel 8080, Z80, MOS 6502 등 8비트 CPU용 어셈블리 확산
1980년대	x86 기반 PC와 함께 MS-DOS 어셈블리 개발 표준화
1990년대	RISC 아키텍처 등장, ARM 확장
2000년대	JIT, LLVM IR 등 중간언어 개념 확립
2020년대	Wave, Whale, WAIL 등 현대 IR·ASM 융합 언어 등장

구조

어셈블리 코드는 일반적으로 다음과 같은 세 부분으로 구성된다.

구분	설명	예시
데이터 섹션	상수, 변수, 문자열 저장	`.data`, `.bss`
코드 섹션	실행 가능한 명령어 집합	`.text`
엔트리 포인트	프로그램 시작 지점	`_start`, `main`

기본 문법

어셈블리 명령어는 연산자(Mnemonic) 와 피연산자(Operand) 로 구성된다.

mov eax, 10    ; 10을 eax 레지스터에 저장
add eax, 5     ; eax = eax + 5
sub eax, 3     ; eax = eax - 3
jmp label      ; label로 점프

주요 연산 범주는 다음과 같다.

분류	예시 명령어	설명
데이터 이동	MOV, PUSH, POP	메모리 ↔ 레지스터 간 데이터 이동
산술 연산	ADD, SUB, MUL, DIV	기본 연산 수행
논리 연산	AND, OR, XOR, NOT	비트 단위 논리 연산
제어 흐름	JMP, JE, JNE, CALL, RET	조건 분기 및 서브루틴 호출
시스템 호출	INT, SYSCALL, SYSENTER	OS와의 인터페이스

어셈블리 언어별 예시

아키텍처	명령어 예시	설명
x86	`mov eax, 1` / `int 0x80`	고전적인 인텔 구조, PC 중심
x86-64	`mov rax, 60` / `syscall`	64비트 Linux 커널 호출 방식
ARM	`MOV R0, #1` / `BL printf`	임베디드 및 모바일 환경
RISC-V	`addi x1, x0, 5` / `ecall`	오픈소스 ISA, 차세대 구조
MIPS	`add $t0, $t1, $t2`	단순한 명령 구조의 교육용 ISA

어셈블러

어셈블리 코드를 기계어로 변환하는 프로그램을 어셈블러(Assembler) 라 한다.

대표 어셈블러 목록:

어셈블러	지원 아키텍처	특징
NASM	x86 / x86-64	오픈소스, Linux/Windows 지원
MASM	x86 / x64	Microsoft 공식 어셈블러
FASM	x86 / x64	완전 독립형, 빠른 빌드 속도
GAS (GNU Assembler)	다중 ISA	GNU Toolchain 기본 구성
YASM	x86 / x64	NASM 호환, LLVM 지원
LLVM Assembler	다중 ISA	LLVM IR → 기계어 변환
Whale Assembler	Whale Toolchain	Wave 전용 IR 통합 어셈블러

고급 언어와의 관계

C (프로그래밍 언어) 언어는 어셈블리와 일대일 대응되는 구조를 가지며, 대부분의 시스템 언어(Rust, Wave)는 내부적으로 어셈블리 생성 단계를 거친다.
컴파일러는 AST → IR → Assembly → Machine Code 순으로 변환한다.
Inline Assembly를 통해 C, Rust 등에서도 직접 명령어를 삽입할 수 있다.

예시 (C 코드 내 인라인 어셈블리):

int sum(int a, int b) {
    int result;
    __asm__ ("addl %%ebx, %%eax;"
             : "=a" (result)
             : "a" (a), "b" (b));
    return result;
}

현대적 활용

부트로더 – 시스템 초기화 코드 (ex: GRUB, UEFI)
운영체제 커널 – CPU 제어, 인터럽트 처리
임베디드 시스템 – 제한된 자원 환경에서 직접 제어
보안 / 리버스 엔지니어링 – 바이너리 분석 및 취약점 탐지
컴파일러 개발 – 백엔드 코드 생성 테스트
에뮬레이터 – ISA 시뮬레이션

현대 트렌드

LLVM IR – 중간 표현의 표준화로 직접 어셈블리 작성 감소
RISC-V – 오픈 ISA로 인한 학습용 어셈블리 확산
WAIL Assembly Integration Layer – 현대식 모듈형 어셈블리 구조
Rust / Wave – 안전한 저수준 제어 언어 부상
컴파일러 자동 최적화 – 인간보다 효율적인 어셈블리 생성

같이 보기

참고 문헌

Randall Hyde, The Art of Assembly Language (No Starch Press, 2021)
Paul Carter, PC Assembly Language
Intel Developer Manual, Volume 2: Instruction Set Reference
ARM Architecture Reference Manual v8
RISC-V ISA Specification (v2.2)
GNU Assembler (GAS) Documentation
LLVM Language Reference Manual

개념	설명
기계어	CPU가 실제로 실행하는 이진 명령어
ISA (명령어 집합 아키텍처)	CPU 명령 체계 정의 (x86, ARM, RISC-V)
레지스터	CPU 내부의 초고속 저장소
스택 / 힙	메모리 구조 제어 방식
링크 스크립트	코드/데이터 메모리 배치 정의
IR (Intermediate Representation)	어셈블리 전 단계의 중간 표현

개요

역사

구조