컴퓨터 밑바닥에서 찾는 개발자 성장의 비밀│인프콘2024

인프런 inflearn·인프콘 2024 2024·2024년

AI 요약

액세스랩의 유명환이 인프콘2024에서 'CPU·운영체제·툴체인'이라는 컴퓨터의 밑바닥을 통해 개발자 성장의 비밀을 풀어낸다. 애플 M1이 전력은 낮추고 성능은 올린 이유, 운영체제가 어떤 언어로 짠 코드든 실행시키는 원리 같은 평소 당연하게 넘긴 질문들을 출발점으로 삼는다.

핵심 포인트

'안다'는 것은 직접 설명할 수 있어야 한다는 것이며, CPU와 'CPU 코어'(소프트웨어를 해석하는 로직)의 구분조차 모르는 경우가 많다
M1의 성능 향상은 CISC·RISC가 아니라 CPU·GPU가 메모리를 공유하는 유니파이드 메모리 아키텍처 같은 하드웨어 변화 때문이며, 시스템 콜이 언어 독립 실행을 가능케 한다
개발자의 코어 능력은 코딩 능력과 삽질 능력이고, 이를 키우는 것이 수신자 중심의 소통(말하기·글쓰기)이다

왜 읽나평소 추상화 위에서만 개발하던 사람이 CPU·OS·컴파일의 원리를 한 줄기로 꿰어 이해하고, 성장 동력을 점검하고 싶을 때 좋은 길잡이가 된다.

챕터별 상세

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왜 컴퓨터의 밑바닥을 알아야 하는가

액세스랩의 유명환이 인프콘2024에서 '컴퓨터 밑바닥에서 찾는 개발자 성장의 비밀'을 발표하며, 우리가 작성하는 소프트웨어를 받쳐 주는 컴퓨터의 밑바닥을 살펴보겠다고 한다. 액세스랩은 한국에서 유일하게 하드웨어부터 소프트웨어까지 직접 설계·생산하는 기업으로, 애플이 ARM 칩으로 전환했듯 ARM 기반 데이터센터용 서버를 만든다.

다룰 범위는 가장 밑바닥인 CPU, 그 위의 운영체제, 그리고 평소 쓰는 개발 환경·툴이다. 학창 시절 무언가를 배워도 '이걸 어디 써먹는지' 아무도 설명해 주지 않았던 점을 아쉬워하며(확률·통계가 OS 스케줄러와 AI의 밑바닥 기술이라는 연결을 가르치지 않는다), 첫 번째로 '왜 컴퓨터를 알아야 하는지'부터 설명하겠다고 예고한다.

'안다'는 개념을 분명히 짚는다. 면접관이 원하는 것은 많이 아는 것이 아니라 무엇을 알고 경험했는지이며, 진짜로 안다는 것은 자기가 직접 설명할 수 있어야 한다는 것이다. 뇌는 RAM 같아 곱씹어 장기 기억(디스크)에 넣지 않으면 사라진다는 비유를 든다.

이날 풀어 갈 의문들을 던진다. 애플 맥북이 ARM으로 바뀌었을 때 전력은 낮은데 성능은 좋아졌다 — 어떻게 전력을 낮추고도 성능이 올랐는가(CISC·RISC 문제가 아니다). 운영체제는 어떤 마법으로 어떤 언어로 짠 코드든 실행시키는가, 컴파일한 파일은 디스크에 있는데 왜 실행되려면 메모리에 올라가야 하는가, 안드로이드 앱에는 왜 main 메소드가 없는가, 왜 goto는 가르치면서 쓰지 말라고 하는가 같은, 당연하게 넘겼던 질문들이다. 애플이 2020년 11월 M1 칩을 공표했고 사실 M1은 맥북보다 아이패드 프로에 먼저 탑재돼 검증을 거쳤다는 일화도 곁들인다.

발표자는 전력이 낮은데 성능이 올라가는 모순을 다시 화두로 삼는다. 블루투스가 근거리용이지만 전력을 많이 쓰면 산업용은 km 단위로 가는 것처럼 전력과 성능의 관계를 따져 보기 위해 CPU 내부를 들여다보자고 한다.

컴퓨터는 노트북만이 아니라 비데 안에도 8비트로 들어 있을 만큼 어디에나 있다고 환기한 뒤, 몇 년간 고민해 만든 한 장의 장표를 제시한다. 끝의 LED를 깜빡이게 하는 코드 한 줄이 어떤 과정을 거쳐 LED를 켜고 끄는지 보여주는 그림으로, 이 한 장만 이해해도 CPU가 하는 일을 충분히 알 수 있다고 한다. 핵심으로 'CPU는 크게 두 가지로 구성된다'를 강조하며, 20년 넘게 개발한 사람도 CPU와 CPU 코어를 구분하지 못한다고 지적한다. CPU 코어란 우리가 작성한 소프트웨어를 해석하는 로직이다.

CPU 구조를 풀어낸다. CPU 코어는 소프트웨어를 해석하는 로직이고, USB·메모리 등을 제어하는 컨트롤러를 붙여야 비로소 하나의 CPU가 된다. 인텔의 x86은 'CPU 코어'만 가리키는 이름이며, ARM은 코어만 만들고 애플·삼성·퀄컴이 이를 사서 칩으로 완성한다. 기계는 1·0이 아니라 전압의 높낮이만 알고, 컴파일은 자연어 코드를 CPU 코어가 이해하는 명령어로 바꾸는 과정이다. 파일이 실행되려면 메모리에 올라가야 하는 이유는 파일이 흩어져 저장돼 CPU가 직접 다룰 수 없기 때문으로, CPU는 정해진 주소의 값을 가져와(fetch) 해석하고(decode) 실행하는(execute) 과정을 무한 반복한다. 애플 M1의 핵심은 유니파이드 메모리 아키텍처로, CPU와 GPU가 메모리를 공유해 데이터를 다시 찾아오지 않게 함으로써 메모리 동작을 극단적으로 줄여 전력을 낮추면서 속도를 높였다. CISC·RISC가 아니라 이런 하드웨어적 변화가 성능 향상의 이유다.

운영체제로 올라가면, 범용 OS는 한정된 자원을 애플리케이션이 직접 점유하지 못하게 하고 스케줄러(확률·통계 기반)로 공평하게 나눠 멀티태스킹을 가능케 한다. 같은 CPU가 애플리케이션 모드와 OS 모드로 변신하며 CPU에 가까울수록 권한 우선순위가 높다(하이퍼바이저 > OS > 애플리케이션). 언어 독립 실행의 비밀은 시스템 콜로, printf는 시스템 라이브러리의 write를 감싼 래핑이며 시스템 라이브러리는 소프트웨어 인터럽트로 하드웨어적 스위칭을 일으켜 OS로 넘어간다. 안드로이드는 OS가 아니라 리눅스 커널 위에 언어 계층이 올라간 플랫폼이고, AndroidManifest.xml은 main 함수가 없는 불완전한 코드라 프레임워크와 합쳐져야 한다. 컴파일은 문법 검사(컴파일)와 정보를 채우는 링킹으로 나뉘며, 컴파일러·시스템 라이브러리·후처리 유틸리티가 체인처럼 묶여 툴체인이라 부른다. C 언어가 1969년 유닉스를 만들기 위해 어셈블리를 대체할 고급 언어로 만들어졌기에 goto가 존재한다.

끝으로 개발자의 성장으로 마무리한다. 고정관념이 성장을 막으며, 개발자의 코어 능력은 논리적 사고인 코딩 능력과 될 때까지 파고드는 삽질 능력 두 가지다. 여기에 코어를 키우는 것이 소통(말하기·글쓰기)인데, 모든 통신은 수신자 입장에서 동작하므로 보고서·이력서도 받는 사람 위주로 써야 한다. 개발자는 혼자 개발하지 않으므로 가장 말 잘하고 글 잘 써야 하는 직업이라며 '물음표로 시작해 마침표로 끝내라'는 말로 발표를 맺는다.