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자료의 표현과 처리에 대해 알아봅니다.

자료의 표현과 처리

I. 자료 구성의 단위

  1) 자료의 표현 - 자료의 구성단위는 컴퓨터 내부에서 사용하는 물리적 단위인 비트, 바이트, 워드와 사람이 인식하여 사용할 수 있는 논리적 단위인 필드, 레코드, 파일, 데이터 베이스 등이 있습니다.

    * 비트 (bit) - 정보표현의 최소단위로 두가지 상태 0과 1를 표시하는 2진수 1자리.

    * 니블 (Nibble) - 4개의 bit가 모여 1개의 니블을 구성하며, 16진수 1자리를 표현하기에 적합합니다.

    * 바이트(Byte) - 8 bit 의 모임으로 문자 표현의 기본 단위입니다. 1Byte는 영문 1글자를 표현할 수 있으며, 2byte는 한글 1글자를 표현합니다. 주소지정의 단위로 사용되며 1byte는 256가지 정보를 표현할 수 있습니다.

    * 워드(word) - CPU 가 한번에 처리할 수 있는 명령단위로 Half Word는 2Byte, Full Word 는 4Byte, Double Word 는 8 Byte 입니다.

    * 필드(Field) - 자료를 구성하는 개별적인 항목단위(열개념)으로 파일구성의 최소 단위입니다.

    * 레코드 (Record) - 하나이상의 필드로 구성된 자료(행개념) 으로 논리레코드는 관련된 필드의 집합을 말하며, 자료처리의 기본단위가 됩니다. 물리레코드는 한개 혹은 한개 이상의 논리 레코드로 구성된 입출력 단위로 블록이라고 합니다.

    * 파일 (file) - 관련된 레코드의 집합을 말합니다. 문서 저장할때의 기본단위입니다.

    * 데이터 베이스 (Database) - 상호 관련된 파일들의 집합입니다.

    ※ 비트의 표현 가지수 ※

   2의 n 승 의 공식으로

         - 1비트 = 2의 1승으로 2가지를 표현

         - 2비트 = 2의 2승으로 4가지를 표현

          - 3비트 = 2의 3승으로 8가지를 표현

II. 수의 표현 및 연산

  1) 진법

  2) 진법 변환

  3) 보수 - 컴퓨터가 기본적으로 수행하는 덧셈 연산을 이용하여 뺄셈을 수행하기 위해 사용

      ① 보수의 의미

          - 컴퓨터가 기본적으로 수행하는 덧셈 연산을 이용하여 뺄셈을 수행하기 위해 사용

          - r 진법에는 r의 보수와 r-1의 보수가 존재

          - 10 진법에는 10의 보수와 9의 보수가, 2진법에는 2의 보수와 1의 보수가 있습니다.

      ② 보수의 계산

          - 1의 보수는 주어진 각 자리값을 0 일때는 1로, 1일때는 0으로 변환함

             (예 - 10101의 1의 보수 - 01010 )

          - 2의 보수는 1의 보수를 구한 뒤 결과값에 1을 더해줍니다.

             (예 - 10101의 2의 보수 - 01010 + 1 = 01011 )

  4) 연산 - 단항연산, 이항연산, 수치적 연산, 비수치적 연산이 있습니다.

      * 단항연산 - 피연산자가 한개 

      * 이항연산 - 피연산자가 두개

      * 수치적 연산 - 이항연산자가 필요함

         산술shift >>

          2진수 1000 <<2 : 왼쪽으로 2자리 이동하라 : 10진수로 1000은 8 이므로 8 x 2x 2 의 값이 나온다.

          2진수 1000 >>> 2 : 오른쪽으로 3자리 이동하라 : 10진수로 8 을 2로 3번 나눈값이 나온다.

III. 자료의 표현방식

  1) 내부적 표현방식 - 10진수 데이터에 의한 표현, 고정 소수점 표현, 부동 소수점 표현방법이 있습니다.

      * PACK 형식  

                양수 : C , 음수 : D

               +12345 ==> 12345C

               -12345 ==> 12345D     

      * UNPACK 형식

               +12345 => F1F2F3F4C5

               -12345 => F1F2F3F4D5

    ※ 고정/부동 소수점 표현 ※

     * 고정 소수점 표현  : 정수를 표현하는 방법으로 왼쪽의 비트부호는 양수일 경우는 0, 음수일 경우 1로 표현

     * 부동 소수점 표현 : 과학이나 공학, 수학적인 응용에 사용되는 실수표현방법으로 부호부, 지수부, 가수부로 나뉨

2) 외부적 표현방식 -

    *  문자 자료의 표현, 

     ① BCD 코드 (6bit) -2의 6승 bit로 구성 (최대 64개의 문자표현 ) - 10진수 1자리를 2진수 4자리로 표현함.

     ② ASCII 코드 (7bit) - 2의 7승bit로 구성 (최대 128개의 문자 표현) - 데이터 통신이나 개인용 컴퓨터에서 사용됨

     ③ EBCDIC 코드 (8bit) -2의 8승 bit로 구성 (최대 256개의 문자 표현) - 범용 컴퓨터의 정보처리용으로 사용

     ④ KS X 1005 -1 (유니코드) - 모든 문자를 16bit(2byte)로 구성

    *  오류 검출 코드

     ① 패리티 코드 (Parity Code) - 자료송,수신시 오류를 검출하는 코드

     ② 해밍코드 (Hamming Code) - 자료 송, 수신시 오류를 검출 및 정정하는 코드

    * 그레이 코드

      - 아날로그 - 디지털 변환, 데이터 전송 등에 사용되는 코드입니다.

      - 입출력 장치 코드로 사용됩니다.

      - 비가중치 코드로 연산에는 부적당합니다.

     - 그레이 코드와 2진수의 변환

◎ 2진수를 그레이 코드로 변환할 경우

1)가장 왼쪽의 숫자는 그대로 내려쓰고,

2)가장 왼쪽숫자와 그 다음수를 XOR 계산 한다 (두수가 같은 경우 0, 다르면 1 로 계산)

예> 1001 2진수를 GRAY 코드로 변환하면 --> 1101

◎ 그레이 코드를 2진수로 변환하는 방법

가장 왼쪽의 숫자는 그대로 내려쓰고,

내려쓴 숫자와 그레이코드의 다음수를 XOR 계산한 후 내려쓴다. (같으면 0, 다르면 1)

1101 그레이 코드를 2진수로 변환하면 --> 1001

 ※ 부울대수 ※

  1854년 논리적인 판단을 수학적으로 해석하기 위해 영국의 수학자 조지 부울이 제안한 이론으로 AND, OR, NOT이라는 연산자를 사용해 이진 정보를 처리할 수 있는 모델입니다. 정보를 참, 또는 거짓의 두가지 논리로 표현하며, 참은 1, 거짓은 0, 신호의 유 1, 또는 무 0, 스위치의 ON (1), OFF(0) 으로 결과를 표현합니다. 

<출처: ebs 컴퓨터 활용 능력평가 박길식 교수님 강의>