[컴퓨터과학개론] 2. 컴퓨터와 자료(2)

1. 데이터와 정보

 

✅ 데이터와 정보의 관계

I = P(D)

 

 

 

🔸데이터 표현 형태

• 데이터의 유형(문자, 정수/실수, 이미지, 오디오, 비디오...)과 무관하게 일관된 표현 방식 = "비트 패턴"
  메모리에 저장된 데이터 유형에 맞는 해석과 처리가 필요 → 입출력 장치나 프로그램의 책임

 

 

 

✅ 데이터 표현 단위

비트(binary digit)	0 또는 1	예/아니오(수치❌ 기호⭕)
1바이트(byte)	8bit	알파벳 또는 숫자 한 개
1킬로바이트(KB)	1024 byte	몇 개의 문단
1메가바이트(MB)	1024 KB	1분 길이의 MP3 노래
1기가바이트(GB)	1024 MB	30분 길이의 HD 영화
1테라바이트(TB)	1024 GB	약 200편의 FHD 영화
1페타바이트(PB)	1024 TB
1엑사바이트(EB)	1024 PT
1제타바이트(ZB)	1024 EB
1요타바이트(YB)	1024 ZB
워드(word)	컴퓨터 연산의 기본단위가 되는 정보의 양 → 32비트, 64비트

 

 

 

 

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2. 진법

 

 

✅ 진법(number system)

출처: 방송통신대학교

• 수를 세는 방법 또는 단위
• r진수: 0, 1, ..., (r-1)까지의 숫자만을 사용해서 표현한 수
• 각 위치에 따른 서로 다른 가중치(자릿값)가 존재

십진수 '123'	= 일백이십삼 = 1*10^2+2*10^1+3*10^0
이진수 '10111.011'

 

 

 

🔸2진수 → 10진수

10진수 = (각 비트값 * 해당 비트 위치의 가중치) 의 합

출처: 방송통신대학교

 

 

 

🔸8진수, 16진수 → 10진수

10진수 = (각 비트값 * 해당 비트 위치의 가중치) 의 합

출처: 방송통신대학교

 

 

 

🔸10진수 → r진수(r=2, 8, 16)

정수 부분과 소수 부분을 구분하여 각각 처리한 후, 각 결과를 단순히 연결해서 나열

 

 

 

🔸10진수_정수 부분 → r진수(r=2, 8, 16)

알고리즘	예시

 

 

 

🔸10진수_소수 부분 → r진수(r=2, 8, 16)

알고리즘
예시

 

 

- 소수 부분이 반복되는 경우, 반복 값 전까지만 변환
💡십진수 0.6 ≒ 이진수 0.1001 => 비슷한 값이긴 하지만 같은 값은 아님

 

 

 

🔸2진수 ↔ 8진수/16진수

 

 

 

 

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3. 정수 표현

 

✅ 정수 표현 방법

출처: 방송통신대학교

• 부호 없는 정수: 부호(+,-) 비트가 없음
• 부호 있는 정수: 최상위 비트 => 부호 비트(0: 양수, 1: 음수)
• 음의 정수는 서로 다른 형태를 가짐 (양의 정수는 모두 동일)
  1. 부호화-크기: 절대값으로 표현
  2. 1의 보수: 양수에 대한 보수로서 표현
  3. 2의 보수: (1의보수+1)로 음수 표현

 

 

 

✅ 부호 없는 정수

 

 

 

✅ 부호 있는 정수

⭐컴퓨터에서 일반적으로 사용하는 방법: 2의 보수⭐

 

 

 

 

✅ 8비트 정수 표현 방법 비교

 

 

 

✅ 2의 보수 방식의 응용

24-17

연습 문제

 

 

 

 

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4. 실수 표현

 

✅ 실수 표현

• 과학적 표기법을 활용한 부동소수점 방식으로 표현
• 지수 → 초과표기법
• 가수 → 정규화

 

 

 

✅ 초과표기법

• 부동소수점 방식의 지수 부분만을 표현하기 위한 방법
• 매직 넘버

 

 

 

✅ 정규화

• 가수를 표현할 때 표준화된 형식이 필요
  • → 소수점의 위치를 통일
  • 소수점을 기준으로 소수점 왼쪽에 1이 오직 하나만 있도록 소수점의 위치를 조정

 

 

 

⭐ 실수 표현 예

💡 정규화 후, 소수점 왼쪽에 있는 1을 저장하지 않는 이유
정규화를 통해 소수점 왼쪽에는 무조건 1만 있다는 걸 알기 때문에이를 저장하지 않고 대신에 다른 데이터를 저장 
※ 23비트에 저장된 값을 사용하기 위해 해석할 때는 앞에 1. 붙여줘야 함!

 

 

 

🔸IEEE 부동소수점 방식의 표준 형식

 

 

 

 

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5. 문자 표현

 

✅ 문자 표현

• 키보드를 통해 입력되는 문자도 2진수로 표현되어 처리
• 각 문자마다 유일한 값으로써 코드를 할당할 수 있는 약속된 문자 체계가 필요
• 문자 체계의 종류: ASCII, 유니코드, ...

 

 

 

✅ ASCII

• American Standard Code for Information Interchange
• 미국표준협회(ANSI)
• 7비트 코드 → 128(2^7)의 서로 다른 문자 표현 가능
• 실제 사용할 때는 8비트로 맞춰주기 위해 왼쪽에 1비트를 추가시켜 1byte를 만듬
  • 확장된 아스키(Extended ASCII): 1비트+7비트
  • 1비트
    1. 그냥 0으로 채워 넣음
    2. 패러티(parity)비트: 데이터를 전송할 때 전송상에서 발생하는 오류를 검출하기 위한 용도로 사용
       • 짝수 패러티: 11001100
       • 홀수 패러티: 01001100

 

 

 

 

✅ 유니코드

• 세계의 모든 문자를 컴퓨터에서 일관되게 표현하고 다룰 수 있도록 설계된 산업 표준
• 1990년 애플 컴퓨터, IBM, MS 등 컨소시엄으로 설립한 유니코드(Unicode)가 첫 버전발표
• 1995년 국제 표준으로 제정 → 공식명칭: ISO/IC 10646-1
• 사용 중인 플랫폼, 프로그램, 언어에 무관
• 16비트 코드 체계 → 65636개(2^16)의 서로 다른 문자 표현

 

 

 

🔸EBCDIC

• Extended Binary Coded Decimal Interchange Code
• IBM 개발, 8비트 코드 → 실제 사용되는 문자 코드는 127개
• IBM 메인 프레임에서만 사용

 

 

 

🔸BCD

• Binary Coded Decimal
•  4비트로 구성된 열 개의 코드로 10진수를 표현 →  '8421 코드'