Kimjuryeong

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1. 0과 1로 숫자를 표현하는 방법

1.정보단위

  • 비트(bit) : 0과 1을 나타내는 가장 정보 단위

    • n비트는 image가지 정보를 표현할 수 있다.

  • 바이트(byte) : 여덟 개의 비트를 묶은 단위

    • 1바이트(1byte) = 8비트(8bit)
    • 1킬로바이트(1kB) = 1,000바이트(1,000byte)
    • 1메가바이트(1MB) = 1,000킬로바이트(1,000kB)
    • 1기가바이트(1GB) = 1,000메가바이트(1,000MB)
    • 1테라바이트(1TB) = 1,000기가바이트(1,000GB)

    ✔️ 1kB = 1,024byte, 1MB = 1,024kB.. 이런식으로 표현하는 것은 잘못된 관습

    ​ 이전 단위를 1,024개씩 묶어 표현한 단위는 kB, MB..가 아닌 KiB, MiB..이다.

  • 워드(ward) : CPU가 한 번에 처리할 수 있는 데이터 크기

    • CPU가 처리할 수 있는 비트 수에 따라 1워드 크기는 달라질 수 있다.
    • Ex) CPU가 처리할 수 있는 비트 수 : 16비트 ➡ 1워드 = 16비트
    • 하프워드(half word) : 정의된 워드의 절반 크기
    • 풀 워드(full word) : 1배 크기, 더블워드 : 2배 크기
    • 현대 워드 크기의 대부분은 32비트 or 64비트이다.

​

2. 이진법

  • 이진법(binary) : 0과 1만으로 모든 숫자를 표현하는 방법

    • 숫자가 1을 넘어가는 시점에서 자리 올림한다.

      Ex) 8 ➡ 1000

    • 숫자 10은 십진수로 읽으면 10이지만, 이진수로 읽으면 2이다.

      ➡ 이런 혼동을 예방하기 위해 이진수 끝에 (2)를 붙이거나 이진수 앞에 0b를 붙인다.

  • 이진수의 음수 표현

    • 2의 보수 : 0과 1만으로 음수를 표현하는 방법

      • 사전적 의미 : 어떤 수를 그보다 큰 image에서 뺸 값
      • 쉬운 버전 : 모든 0과 1을 뒤집는다 ➡ 거기에 1을 더한다.
      • Ex) 1011 ➡ 0100 ➡ 0101

    • 플래그 : 컴퓨터 내부에서 수의 음수와 양수를 구분하기 위해 사용하는 것

      • 실제 이진수만 봐서는 음수인지 양수인지 구분하기 어렵기 때문

        ex) -1011 = 0101; 5(10)= 0101

3. 십육진법

  • 십육진법(hexadecimal) : 15를 넘어가는 시점에 자리 올림하여 수를 표현하는 방법

    • 이진수와 십육진수 간에 변환이 쉽기 때문에 이진수와 더불어 십육진수도 많이 사용한다.

    • 십육진법 체계에서는 10, 11, 12, 13, 14, 15를 A, B, C, D, E, F로 표기한다.

    • 왜 굳이 십육진법을 사용할까? ➡ 십육진수는 이진수와 서로 변환하기 쉽기 때문

  • 십육진수 ➡ 이진수

    • 십육진수 한 글자를 4비트의 이진수로 간주

      Ex) 1A2B(16) = 0001101000101011

      • 1 A 2 B ➡ 0001 1010 0010 1011

    • 이진수 ➡ 십육진수는 해당 과정을 반대로 적용하면 된다

4. 확인 문제

  1. 2000MB = 2GB
  2. 1024bit는 1byte와 같습니다. ➡ 8bit는 1byte와 같습니다.
  3. 1101(2)의 음수를 2의 보수 표현법으로
    • 1101 ➡ 0010 ➡ 0011
  4. DA(16)를 이진수로 표현
    • D(16) = 1100(2), A(16) = 1010(2)
    • DA(16) = 11001010(2)
  5. 이진수와 더불어 십육진수가 많이 사용되는 대표적인 이유
    • 이진수와 십육진수 간의 변환이 쉽기 때문이다

2. 0과 1로 문자를 표현하는 방법

1. 문자 집합과 인코딩

  • 문자집합(character set) : 컴퓨터가 인식하고 표현할 수 있는 문자의 모음
    • 컴퓨터는 문자 집합에 속해 있는 문자를 이해할 수 있고, 속해 있지 않은 문자는 이해할 수 없다.
    • 문자 인코딩 : 문자 집합에 속한 문자를 컴퓨터가 이해할 수 있는 0과 1로 변환하는 과정
    • 문자 디코딩 : 인코딩의 반대, 0과 1로 이루어진 문자 코드를 사람이 이해할 수 있는 문자로 변환하는 과정

2. 아스키 코드

  • 아스키 (ASCII) : 초창기 문자 집합 중 하나로, 영어 알파벳과 아라비아 숫자, 일부 특수 문자를 포함
    • 아스키 문자(아스키 문자 집합에 속한 문자)들은 각각 7비트로 표현된다.
      • 7비트로 표현할 수 있는 정보의 가짓수 : image= 128개
      • 아스키 문자들은 128(0~127)개의 숫자 중 하나의 고유한 수에 일대일로 대응된다.
    • 아스키 코드 : 아스키 문자에 대응된 고유한 수
      • 아스키 문자를 아스키 코드로 인코딩해 0과 1로 표현할 수 있다.
      • 한글 뿐만 아니라 아스키 문자 집합 외의 문자, 특수문자도 표현할 수 없다는 단점이 있다.
    • 확장 아스키 : 다양한 문자 표현을 위해 아스키 코드에 1비트를 추가한 것(8비트)
      • 표현 가능한 문자의 수는 256개여서 다양한 문자 표현을 하기엔 부족했다.

3. EUC-KR

  • 한글 인코딩

    • 한글은 각 음절 하나하나가 초성, 중성, 종성의 조합으로 이루어져 있기 때문에 한글 인코딩에는 두 가지 방식이 존재한다.

    • 완성형 인코딩 : 하나의 글자에 고유한 코드를 부여하는 인코딩 방식

      Ex) ‘가’ = 1, ‘나’ = 2 …

    • 조합형 인코딩 : 초성, 중성, 종성에 해당하는 코드를 합하여 하나의 글자 코드를 만드는 인코딩 방식

      Ex) ‘ㄱ’ + ‘ㅏ’ + ‘ㅇ’ ➡ 0010 + 0011 + 0011 00011 ➡ 0010 0011 0001 00011

  • EUC-KR : 한글을 2바이트 크기로 인코딩할 수 있는 완성형 인코딩 방식

    • 초성, 중성, 종성이 모두 결합된 한글 글자에 2바이트 크기의 코드를 부여한다.

    • EUC-KR로 인코딩한 한글 한 글자를 표현하려면 16비트가 필요하다.

    • 모든 한글을 표현할 수 없기 때문에 글자 깨짐 현상이 발생하기도 한다.

      ➡ 이런 문제를 해결하기 위해 EUC-KR의 확장된 버전으로 마이크로소프트의 CP949가 등장했으나 한글 전체를 표현하기에 넉넉한 양은 아니다.

    • image

출처 : https://blog.naver.com/bbmobile/221360230141

4. 유니코드와 UTF-8

  • 유니코드 : 여러 나라의 문자를 광범위하게 표현할 수 있는 통일된 문자 집합

    • 유니코드 문자 집합에서는 각 문자마다 고유한 값이 부여된다.
      • 유니코드 글자에 부여된 값 앞에 U+D55C처럼 U+ 문자열이 붙는 것은 십육진수로 표현할 때 사용
    • 글자에 부여된 값 자체를 인코딩된 값으로 삼지 않고 다양한 방법으로 인코딩한다.
      • UTF-8, UTF-16, UTF-32… ➡ 유니코드 문자에 부여된 값을 인코딩하는 방식

  • UTF-8 방식

    • 유니코드 문자에 부여된 값의 범위에 따라 1바이트부터 4바이트까지의 인코딩 결과를 만들어 낸다.

    image

출처 : 혼자 공부하는 컴퓨터 구조 + 운영체제 73p

5. 확인 문제

  1. 아스키 코드 디코딩
    • 104 111 110 103 111 110 103 ➡ hongong
  2. EUC-KR 인코딩에 대한 설명이 틀린 것
    • 조합형 인코딩 방식입니다. ➡ 완성형 인코딩 방식입니다.
  3. 유니코드 문자 집합에서 ‘안녕’을 UTF-8로 인코딩한 값
    • 3byte 인코딩
    • ‘안’ ➡ C548(16) = 1100 0101 0100 1000(2) ➡ 11101100 10010101 10001000
    • ‘녕 ‘ ➡ B155(16) = 1011 0001 0101 0101(2) ➡ 11101011 10000101 10010101

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참고