컴파일러 교과목에서 수행하는 컴파일러 개발 프로젝트는 많은 경험과 기술을 얻을 수 있다. 그러나 한 학기에 이수하기 부족한 강의 시간과 컴파일러 개발의 높은 난이도 때문에 수업에 어려움을 겪는다. 그리고 컴파일러 목적시스템은 대게 인터프리터로 구현되기 때문에 학생의 흥미를 유도하기도 어렵다. 이에 따라서 컴파일러 교육은 이론 위주의 교육이 되기 쉽다. 이러한 한계를 극복하기 위하여 본 논문에서는 컴파일러의 이론과 실제를 보다 쉽게 습득할 수 있는 통합개발환경을 제시한다. 개발된 통합개발환경에는 마인드스톰 NXT 로봇을 목적시스템으로 하는 레퍼런스 컴파일러와 컴파일러 제작 도구, 목적언어 테스트 도구, 코드생성 시각화 도구가 포함되며 이클립스 플러그인 기반으로 개발되어 편의성과 확장성이 뛰어나다. 개발된 통합개발환경은 학생들이 컴파일러를 보다 쉽게 이해하고 개발할 수 있도록 도와준다.
컴파일러와 언어구현 교과목은 컴퓨터과학 교과과정에서 오랫동안 중요한 주제로 인식되어 왔다. 그것은 컴파일러에 관한 지식이 프로그래밍 언어와 시스템을 이해하는 데에 중요한 역할을 할 뿐 아니라, 컴파일러 기술이 많은 응용 영역에서 활용될 수 있기 때문이다. 그러나 제한된 자원과 시간적 제약 때문에 컴파일러 기술을 효과적으로 전달하기 위해서는 많은 노력이 필요하다. 본 논문에서는 교육용 컴파일러 개발환경인 Edu-IDEC을 이용한 컴파일러 수업모형을 제시한다. Edu-IDEC는 로봇 플랫폼에서의 컴파일러 개발환경으로서, 컴파일러 제작도구, 레퍼런스 컴파일러, 구문트리 시각화도구, 목적언어 시각화 도구, 로봇제어기, 그리고 로봇시뮬레이터 등의 기능이 있으며, 이클립스 플러그인 기반으로 동작한다. 그리고 제시된 모형을 실제 수업에 적용하여 그 평가결과를 제시한다.
현재 수많은 대학 및 각종 교육기관에서의 e-learning 교육 시스템이 실행되고 있다. 또한 그 필요성이 대두되고 있다. 하지만 기존 e-learning 시스템은 많은 문제를 가지고 있다. 우선 이론 중심 교육방법이 각 대학 및 교육기관들이 e-learning 시스템을 도입하기에 가장 큰 걸림돌이 되고 있다. 또한 학생들의 참여를 유도 할 수 없는 단방향의 강의가 문제이다. 본 논문에서는 이러한 이론중심 및 단방향 강의 시스템을 극복하고자 실습 형 프로그래밍 언어 e-learning 콘텐츠를 개발할 것이다. 소켓통신과 멀티스레드를 이용하여 웹 브라우저 환경에서 서버 측 컴파일러를 통해 클라이언트 측에 별도로 프로그램 설치 및 환경 설치 없이 환경 제약이 없는 학습이 가능하다. 실습 형 콘텐츠는 프로그래밍 언어를 학습자로 하여금 직접 클라이언트 측 웹 브라우저에서 소스 코드를 입력하여 강의를 이끌어가는 방식이다. 학습자가 입력한 소스 코드에 대한 컴파일은 서버 측 컴파일러에서 실행하여 결과를 학습자에게 제공한다. 때문에 실습 형 e-learning 콘텐츠는 향후 e-learning 시스템 발전에 큰 기여를 할 것이다.
자바 가상교육센터(Java Virtual Education Center)는 자바 프로그래밍 교육을 위한 가상교육시스템으로 인터넷과 웹 브라우저를 통해 사용자들에게 투명하게 자바 프로그래밍 실습 환경을 제공한다. 이것은 자바 컴파일러 실행을 웹 기반으로 구현함으로써 가능하게 된다. 본 논문에서는 자바 가상교육센터 구현에 적용된 자바 기술을 정리하고, 실제 자바 가상교육센터의 구조 및 동작원리를 설명한다. 또한 구현모델이 어떠한 설계개념을 가지고 구현되었는지를 살펴봄으로써, 향후 자바뿐 아니라 C나 C++와 같은 다른 프로그래밍 언어에도 적용할 수 있는 종합적인 프로그래밍언어 가상실습실의 구현 가능성을 제시한다.
본 연구에서는 컴퓨터의 개념을 학부 신입생 교육과정에서 쉽게 이해할 수 있도록 ARM 명령어 집합의 부분 집합을 정의하고, 어셈블리 언어 코드를 입력받아 실행하는 가상 머신을 설계하고 구현하였다. 기존 교육 과정의 컴퓨터 구조 과목에서 다루는 어셈블리 언어는 실제의 머신을 기반으로 하기 때문에 개념을 학습하는데 있어서 불필요하게 복잡하다는 단점이 있다. 하지만 본 연구에서는 교육에 필요한 내용만을 포함한 가상 머신을 새롭게 정의함으로써 좀 더 우아한 방법으로 컴퓨터의 개념을 이해할 수 있도록 하였다. 특히 어셈블리 언어 학습을 통해서 컴퓨터 구조와 고급 언어 간의 상호작용을 이해하는데 도움이 될 수 있다. 제안한 가상 머신은 자바로 구현하였으며, 스캐너 및 파서를 구현하기 위해서 오픈소스 컴파일러-컴파일러 시스템을 사용하였다. 해당 가상 머신은 공과대학 학부 신입생을 위한 실습 프로그램으로 사용되었으며 컴퓨터 개념의 이해를 돕는데 유의미한 기여를 하였다.
4차 산업혁명과 ICT 기술의 중요성이 증가함에 따라 소프트웨어 중심 사회가 초래되었다. 기존 소프트웨어 교육은 학습 환경구성에 제한적이었으며, 초기에 많은 비용이 발생하였다. 이를 해결하기 위하여 웹 컴파일러를 활용하는 형태의 학습 방법이 개발되었다. 웹 컴파일러는 다양한 소프트웨어 언어를 지원하며, 컴파일 결과를 사용자에게 웹을 통해 보여준다. 하지만 4차 산업혁명의 핵심기술인 인공지능에 대한 웹 컴파일러는 아직 미비한 상황이다. 본 논문에서는 구글 인공지능 라이브러리인 텐서플로우 기반의 웹 컴파일러를 설계, 구현하였다. nodeJS 기반의 서버에 텐서플로우와 텐서플로우 서빙, 파이썬 주피터를 구현하고, meteorJS 기반의 웹 서버를 구축하여 인공지능 학습을 위한 시스템을 구현하였다. 소프트웨어 중심 사회에서 인공지능 학습을 위한 도구로써의 활용이 가능할 것으로 기대된다.
컴파일러 설치 및 환경정보 설정과 같은 일련의 컴파일러 설정과정은 개발환경 구성과정 중 중요한 과정이며, 집단 개발환경에서의 개발환경 동일화 과정은 많은 비용을 초래할 수 있게 된다. 더욱이 개발 초급자 또는 공학교육 학습자에게는 앞서 언급한 개발환경 구성과정이 개발언어에 대한 학습과정의 진입장벽으로 작용할 수 있다. 뿐만 아니라, 다양한 개발언어에 대한 학습을 이루고자할 경우, 이에 수반되는 다양한 컴파일러 확보 설정 등의 과정은 개발 시스템과 컴파일 시스템이 일치함에 따라 환경구성의 복잡도가 증가하게 된다. 따라서 본 논문에서는 컴파일 환경을 구성한 분산 시스템을 기반으로 원격 컴파일 서비스를 제공하는 분산 시스템 아키텍처를 제시하며 이에 대한 구현 사항을 제공한다. 특히 브로커 아키텍처를 기반으로 한 분산 시스템 상에서 처리 시스템들에 빈번히 발생할 수 있는 고장 상황에 대해 고가용성(High Availability)을 달성하기 위해 처리 시스템간의 가용 여부를 관리하는 Coordinator 처리 시스템 선출을 위해 선출 알고리즘으로 Bully 알고리즘을 적용하였다.
컴퓨터 관련기술의 눈부신 발전은 기술적인 분야뿐만 아니라 우리의 생활과 문화의 거의 모든 분야의 변화를 초래했다 그 중 하이퍼미디어 분야는 편이성과 오락성을 바탕으로 대중들에게 크게 어필하면서 전문가가 아닌 사용자에게도 컴퓨터에 대한 접근을 더욱 쉽게 유도하였다 이러한 하이퍼미디어의 가능성은 교육분야에도 광범위하게 적용되어 텍스트나 단순한 이미지만으로 학습하기 어려운 부분을 동영상과 사운드, 상호작용을 이용하여 보다 쉽고 편리하며 재미있게 학습할 수 있게 되었다. 본 연구에서 구현된 컴파일러 프론트 엔드 학습모듈은 이러한 하이퍼미디어의 장점을 최대한 살려 컴퓨터 관련학과 학생들에게도 난이도가 높은 '컴파일러'라는 과목을 보다 시각적이고 역동적인 화면과 사운드를 이용하여 학습효과를 극대화하는데 활용할 수 있을 것이다.
본 논문은 공학계열 학생들이 어셈블리 프로그래밍을 통해 x86 프로세서를 학습하는 교육 과정을 소개한다. 이 교육 과정은 어셈블리 프로그래밍을 통해 가상머신에서 프로그램을 실행시켜 학생들이 전공 교과 과정에서 학습한 마이크로프로세서 이론의 이해를 향상시키도록 도와준다. 작성된 어셈블리 파일은 NASM 을 이용하여 컴파일 되고, VMware 의 Workstation Player 가 컴파일러에 의해 생성된 바이너리 파일을 실행시키기 위해 사용되었다. 교육 과정은 마이크로프로세서 이론 수업에 맞추어 과제가 학생에게 주어지고, 학생들은 이론 수업의 이해를 바탕으로 결과물을 완성하고 이를 직접 시연하여 평가받았다.
대부분의 프로그램 실행 시간은 루프 구조에서 소비되기 때문에 순차 루프 프로그램으로부터 병렬성을 추출하는 것은 프로그램을 빠르게 실행하는 데 필수적이다. 병렬성을 추출하기 위한 기존의 연구들은 주로 불변 자료 종속 거리에 초점을 맞추어왔다. 본 논문에서는 중첩 루프에서 자료 종속성을 제거하는 방법과 자료 종속성 제거 방법을 확장한 프로시저 호출을 가진 루프에서 병렬성을 추출하는 방법을 제안한다. 이 두 가지 방법들은 모두 자료 종속 거리에 관계없이 적용할 수 있다. 중첩 루프에서의 자료 종속성 제거 방법과 프로시저 호출을 가진 루프에서 병렬성을 추출하는 방법을 기존의 방법들과 CRAY-T3E에서 성능 평가를 하였다. 두 개의 방법 모두가 기존의 방법들보다 매우 우수함을 보였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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