컴퓨터 구조(0,1숫자 문자표현)

컴퓨터 구조에서 정보는 일정 크기의 단위로 표현되며, 이러한 단위들은 데이터를 저장하고 처리하는 데 사용됩니다. 컴퓨터 구조의 정보 단위는 크게 비트(bit)와 바이트(byte)로 나눌 수 있다

1. 비트 (Bit):

비트는 컴퓨터에서 가장 작은 정보 단위로서 0과 1의 두 가지 값을 가진다. 비트는 컴퓨터의 모든 정보를 표현하는 기본 단위이며, 이진법에서 하나의 숫자를 표현하는 데에 사용된다. 비트는 "binary digit"의 줄임말로서 이진법의 숫자 하나를 의미한다.

2. 바이트 (Byte):

바이트는 일반적으로 8개의 비트로 구성된 정보 단위입니다. 1바이트는 8비트로 구성되어 있으며, 2^8 (또는 256) 개의 서로 다른 값을 표현할 수 있다. 바이트는 일반적으로 문자, 숫자, 기호 등을 나타내는 데에 사용되며, 컴퓨터의 메모리에 데이터를 저장하고 전송하는 기본 단위로 널리 사용된다.

3. 비트와 바이트

컴퓨터에서 데이터의 크기를 나타내는데 사용되며, 데이터의 크기가 클수록 더 많은 정보를 표현할 수 있다. 예를 들어, 1바이트는 8비트이므로 256개의 서로 다른 값을 표현할 수 있다. 또한, 더 큰 데이터 단위인 킬로바이트(KB), 메가 바이트(MB), 기가바이트(GB), 테라바이트(TB) 등이 있으며, 이들은 각각 1024바이트, 1024킬로바이트, 1024메가 바이트, 1024기가 바이트와 같이 2의 거듭제곱을 기반으로 크기가 증가한다.

4. 이진법

컴퓨터 과학이나 디지털 저자 기기에서 사용되는 수의 표현 방법 중 하나로, 모든 숫자와 정보를 0과 1로만 표현하는 방법이다. 이진법은 디지털 시스템에서 데이터를 저장하고 처리하는 데에 기본적으로 사용되며, 컴퓨터의 모든 연산은 이진법을 기반으로 이루어진다.

이진법은 0과 1 두 가지 숫자만 사용하기 때문에, 10진법에서 사용하는 10갸의 숫자 (0부터 9까지) 대신에 2개의 숫자만 사용한다. 이렇게 이진법에서 사용하는 숫자는 0과 1뿐이다.

10진법과 비교하여 이진법의 자릿수는 2의 거듭제곱으로 증가합니다. 예를 들어, 10진 법의 자릿수는 1,10,100,1000, ... 와 같이 10의 거듭제곱으로 증가하지만, 이진법은 1, 10,100,1000, ... 와 같이 2의 거듭제곱으로 증가한다.

이진법의 수를 10진법으로 변환하는 방법은 간단하다. 각 자릿수의 값을 2의 거듭제곱을 사용하여 구하고 이를 모두 더하면 된다.

반대로 10진법의 수를 이진법으로 변환하는 방법은 주어진 10진수를 2로 나누고 나머지를 기록하며 계속해서 2로 나누어 가는 방법을 사용한다. 마지막에 기록된 나머지들을 역순으로 나열하면 해당 수의 이진 표현이 된다.

이진수의 음수를 표현하는 방법에는 여러 가지 방법이 있다. 가장 일반적인 방법으로는 2의 보수를 사용하는 방법이다.

1. 2의 보수 표현:

2의 보수는 음수를 표현하는 가장 흔한 방법으로 음수의 이진수 표현을 얻기 위해 다음과 같은 단계를 거친다.

• 먼저 해당 양수의 이진수 표현을 구한다.
• 모든 비트를 반전시킨다.(0은 1로 바꾼다)
• 1을 더한다

ex) 4비트 이진수에서 -3을 보수로 표현하려면

• 3의 이진수 표현 : 0011
• 모든 비트를 반전 : 1100
• 1을 더한다 : 1101

따라서 -3은 4비트 2의 보수로 1101이 표현된다.

이 방법은 컴퓨터에서 음수를 표현하는 데에 매우 효과적이며, 덧셈과 뺄셈 연산을 동일한 방법으로 처리할 수 있습니다. 또한, 2의 보수 방법을 사용하면 0을 포함한 모든 음수와 양수를 표현할 수 있으며, 오버플로 문제도 해결할 수 있다.

십육진법

컴퓨터 과학과 디지털 전자 기기에서 자주 사용되는 수의 표현 방법 중 하나로, 16개의 숫자를 사용하여 수를 나타내는 방법이다. 이를테면 10진법은 0부터 9까지 10개의 숫자를 사용하는 반면, 16진법은 0부터 9까지의 숫자와 A부터 F까지의 알파벳 문자 6개를 사용한다. 16진법은 각 자릿수를 16의 거듭제곱으로 증가시키며 표현하며 가장 낮은 자릿수는 16^0, 다음 자릿수는 16^1, 그다음 자릿수는 16^2,16^3.. 순으로 증가한다. 이와 같은 방식으로 숫자를 표현하면, 더 큰 숫자를 더 짧은 자릿수로 표현할 수 있어서 특히 컴퓨터에서 주로 사용된다.

십육진법은 컴퓨터에서 주로 사용되는 이유는 2진법과의 관련성 때문이다. 2진법으로 표현된 숫자를 16진법으로 변환하면, 숫자의 길이가 훨씬 짧아지므로 보다 효율적으로 수를 표현할 수 있다. 컴퓨터의 메모리 주소나 데이터를 표현할 때에도 16진법을 사용하며, 디버깅과 데이터 분석에도 자주 사용된다.

아스키코드

영문 알파벳, 숫자, 특수 문자 등을 컴퓨터에서 표현하기 위해 사용되는 문자 인코딩 방식 중 하나이며, 미국 정보 교환 표준 코드를 의미한다.

7비트로 이루어져 있으며, 0부터 127까지의 총 128개의 문자를 나타낼 수 있다. 각 숫자는 2진수로 표현되며, 이진수의 7비트를 이용하여 각 문자를 대응시킨다. 초기 컴퓨터와 통신 장비에서 주로 사용되었으며, 현재도 컴퓨터와 프로그래밍에서 문자를 표현하고 처리하는 데에 사용되지만, 아스키코드는 주로 영문과 특수 문자를 다루는 것에 적합하다. 다른 언어와 문자들을 지원하기 위해 더 많은 비트를 사용하는 확장 문자 인코딩 방식인 유니코드가 현대보다 널리 사용되고 있다. 아스키코드의 7비트는 총 128가지의 문자를 표현할 수 있으며, 아스키 확장으로 더 많은 문자를 표현할 수 있는 방법들도 존재하다. 하지만 이런 확장 코드는 호환성 문제와 당양한 언어를 지원하기 어렵기 때문에 보다 전 세계적인 무자 지원을 위해 유니코드가 광범위하게 사용되고 있다.