# Carry 플래그**Carry 플그**(Carry Flag 줄여서 **CF**)는 컴퓨터의 **래그 레지스터**(Flag Register에 포함된 중요한 상태 플래그 중 하나로, 주로 **산술 연산의 오버플로우Overflow) 또는 **리 올림**(Carry) 여부를 나타냅. 이 플래그는로 **CPU의 산술논리장**(ALU)에서되는 연산의에 따라 설정되며, **덧셈**(Addition)과 **뺄셈**(Subtraction) 연산에서 중요한 역할을 합니다. Carry 플래그는 저수준 프로그래밍, 어셈블리 언어, 마이크로컨트롤러 프로그래밍, 그리고 부동소수점 연산 이외의 정수 연산에서 널리 사용됩니다.

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## 개요

Carry 플래그는 연산 결과가 데이터 타입의 표현 범위를 초과할 때(오버플로우) 또는 뺄셈에서 빌림이 필요할 때 설정됩니다. 이 플래그는 CPU가 연산의 결과를 정확히 해석하고, 후속 연산을 수행할 있도록 도와주는 **상태 정보**를 제공합니다. 예를 들어, 8비트 프로세서에서 `255 + 1`을 계산하면 결과는 `256`이지만, 8비트로는 0~255까지만 표현 가능하므로 결과가 0이 되고, Carry 플래그가 **1**(설정됨)이 됩니다.

이 문서에서는 Carry 플래그의 정의, 작동 원리, 사용 사례, 관련 명령어 및 프로그래밍에서의 활용 방식을 중심으로 설명합니다.

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## Carry 플래그의 작동 원리

### 덧셈 연산에서의 Carry 플래그

덧셈 연산에서 Carry 플래그는 **가장 높은 비트**(Most Significant Bit, MSB)에서 자리 올림이 발생했는지를 나타냅니다. 예를 들어, 8비트 연산에서 두 수를 더할 때:

```
  11111111  (255)
+ 00000001  (1)
-----------
 100000000  (256, 9비트 결과)
```

8비트로는 이 결과를 저장할 수 없으므로, 결과는 `00000000`이 되고, Carry 플래그는 **설정**(Set)됩니다. 즉, `CF = 1`이 됩니다.

### 뺄셈 연산에서의 Carry 플래그

뺄셈에서는 Carry 플래그가 **빌림**(Borrow) 여부를 나타냅니다. 예를 들어, `5 - 10`을 계산하면 음수가 되므로, 하위 비트에서 빌림이 발생합니다. 이 경우, Carry 플래그는 **설정**(Set)됩니다.  
어셈블리 언어에서 뺄셈은 일반적으로 **보수**(complement)를 이용해 덧셈으로 변환되므로, 실제로는 덧셈 연산의 Carry 플래그와 동일한 방식으로 동작합니다.

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## Carry 플래그의 사용 사례

### 1. 다중 정밀도 산술 연산 (Multi-precision Arithmetic)

현대 CPU는 일반적으로 32비트 또는 64비트 정수 연산을 지원하지만, 더 큰 정수(예: 128비트 이상)를 다뤄야 할 경우, **여러 단계의 연산**을 통해 구현해야 합니다. 이때 Carry 플래그는 각 단계 간의 자리 올림을 전달하는 데 사용됩니다.

예를 들어, 두 64비트 정수를 32비트 CPU에서 더할 때:
- 하위 32비트를 먼저 더함 → Carry 플래그 설정 여부 확인
- 상위 32비트를 더할 때, Carry 플래그 값을 더함 (ADD + ADC)

이러한 연산은 **ADC**(Add with Carry) 명령어를 통해 수행됩니다.

### 2. 어셈블리 언어 프로그래밍

x6 어셈블리에서는 다음과 같은 명령어들이 Carry 플래그를 사용합니다:
- `ADD`: 덧셈 후 Carry 플래그 설정
- `ADC`: Carry 플래그를 포함한 덧셈
- `SUB`: 뺄셈 후 Carry 플래그 설정
- `SBB`: Carry 플래그를 포함한 뺄셈
- `ROL`/`RCL`: 회전 연산에서 Carry 플래그를 활용

예시:
```asm
ADD AL, BL     ; AL과 BL을 더하고, 결과가 오버플로우되면 CF = 1
JC  overflow   ; CF가 1이면 overflow 레이블로 점프
```

### 3. 조건 분기 (Conditional Branching)

Carry 플래그는 조건 분기 명령어에서 중요한 역할을 합니다:
- `JC` (Jump if Carry): CF = 1일 때 점프
- `JNC` (Jump if Not Carry): CF = 0일 때 점프

이를 통해 오버플로우 감지, 비교 연산, 루프 제어 등 다양한 제어 흐름을 구현할 수 있습니다.

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## Carry 플래그와 Overflow 플래그의 차이

| 구분 | Carry 플래그 (CF) | Overflow 플래그 (OF) |
|------|-------------------|------------------------|
| 대상 | **부호 없는 정수**(Unsigned Integer) | **부호 있는 정수**(Signed Integer) |
| 설정 조건 | MSB에서 자리 올림 발생 시 | 부호 있는 연산에서 결과가 표현 범위 초과 시 |
| 예시 | 255 + 1 = 0 (CF=1) | 127 + 1 = -128 (OF=1, 8비트 signed) |

이 두 플래그는 비슷해 보이지만, **데이터 해석 방식**(부호 유무)에 따라 다르게 사용됩니다.

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## 관련 명령어 및 아키텍처 지원

대부분의 주요 CPU 아키텍처는 Carry 플래그를 지원합니다:

| 아키텍처 | 플래그 레지스터 이름 | 관련 명령어 |
|---------|----------------------|-------------|
| x86     | EFLAGS / RFLAGS      | ADD, ADC, SBB, JC, JNC |
| ARM     | CPSR (Current Program Status Register) | ADDS, ADCS, SUBS, BCC, BCS |
| AVR     | SREG (Status Register) | ADD, ADC, SUB, SBC, BRCS, BRCC |

ARM에서는 `ADDS`와 같이 **S 접미사**를 붙이면 연산 후 플래그를 갱신합니다.

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## 참고 자료 및 관련 문서

- [Intel 64 and IA-32 Architectures Software Developer’s Manual](https://software.intel.com/content/www/us/en/develop/articles/intel-sdm.html)
- ARM Architecture Reference Manual
- Hennessy, J. L., & Patterson, D. A. (2017). *Computer Organization and Design: The Hardware/Software Interface*
- 관련 위키 문서:
  - [플래그 레지스터](https://ko.wikipedia.org/wiki/플래그_레지스터)
  - [오버플로우 플래그](https://ko.wikipedia.org/wiki/오버플로우_플래그)
  - [어셈블리 언어](https://ko.wikipedia.org/wiki/어셈블리_언어)

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Carry 플래그는 단순한 1비트 정보지만, 컴퓨터 하드웨어 수준에서 정확한 산술 연산과 제어 흐름을 보장하는 핵심 요소입니다. 특히 저수준 시스템 프로그래밍이나 임베디드 시스템에서 Carry 플래그의 이해는 성능 최적화와 정확한 동작 보장에 필수적입니다.