정보처리 기능사(자료의 내부적 표현)

자료의 내부적 표현 주요 내용

1. 숫자 데이터의 표현

컴퓨터에서 숫자를 저장할 때 사용하는 표현 방식:

1. 정수 표현:
   • 고정소수점 방식을 사용하며, 숫자는 이진수로 변환하여 저장됩니다.
   • 정수의 범위는 비트 수에 따라 달라집니다.
     • 예: 4비트 정수 → −8 ~ +7
   • 음수 표현 방식:
     • 부호-절대값 표현
     • 1의 보수
     • 2의 보수 (현대 컴퓨터에서 가장 널리 사용됨)
2. 실수 표현:
   • 실수는 보통 부동소수점 방식으로 표현됩니다.
   • IEEE 754 표준을 따르며, 부호(S), 지수(E), 가수(M)로 나뉩니다.

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2. 문자 데이터의 표현

컴퓨터는 문자를 숫자로 변환하여 저장합니다. 이를 위해 문자 코드 체계를 사용합니다.

1. ASCII 코드:
   • 7비트로 구성, 영어 알파벳, 숫자, 특수문자를 표현.
     예: 'A' = 65, 'a' = 97
2. EBCDIC 코드:
   • IBM 시스템에서 사용, 8비트로 구성.
3. 유니코드:
   • 다국어를 지원하는 문자 인코딩 표준, 16비트 이상.

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3. 음수와 정수 표현 방식

컴퓨터에서 음수를 표현할 때 주로 2의 보수 방식을 사용합니다.

1. 부호-절대값 방식:
   • 첫 번째 비트(가장 왼쪽 비트)로 부호를 표시 (0: 양수, 1: 음수).
     예: +5 = 0101, −5 = 1101
   • 연산이 복잡하여 잘 사용되지 않음.
2. 1의 보수 방식:
   • 모든 비트를 반전(0 ↔ 1)하여 음수 표현.
     예: +5 = 0101, −5 = 1010
3. 2의 보수 방식:
   • 1의 보수에 1을 더하여 음수를 표현.
     예: +5 = 0101, −5 = 1011

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4. 실수 표현 방식 (부동소수점 표현)

실수는 소수점을 자유롭게 이동시키는 부동소수점(Floating-point) 표현 방식을 사용합니다.

1. 표현 구조:
   • 부호 비트 (S): 양수(0) 또는 음수(1).
   • 지수부 (E): 소수점의 위치를 나타냄.
   • 가수부 (M): 실수의 유효 숫자를 나타냄.
2. IEEE 754 표준:
   • 단정도(32비트)와 배정도(64비트)로 나뉨.
     • 단정도: 1비트(S) + 8비트(E) + 23비트(M)
     • 배정도: 1비트(S) + 11비트(E) + 52비트(M)

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5. 비트와 바이트

• 비트(Bit): 0과 1로 이루어진 가장 작은 데이터 단위.
• 바이트(Byte): 8비트 = 1바이트. 문자 하나를 저장하는 최소 단위.
  • 1KB = 1024바이트, 1MB = 1024KB 등.

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시험 출제 유형

1. 음수 표현 방식:
   • 부호-절대값, 1의 보수, 2의 보수 방식 비교.
2. ASCII 코드:
   • 특정 문자의 ASCII 값 변환 또는 ASCII 코드에서 문자 확인.
3. IEEE 754:
   • 부동소수점 표현에서 부호, 지수, 가수 확인 문제.
4. 비트 연산:
   • 비트 단위의 논리 연산(AND, OR, XOR) 결과 계산.

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예상 문제 및 풀이

문제 1: 음수 표현 방식

다음 이진수를 2의 보수 방식으로 나타낸 값을 구하시오.
7 = 0111, -7의 값을 4비트로 표현하시오.

풀이:

1. 7의 이진수: 0111
2. 1의 보수: 0111 → 1000
3. 2의 보수: 1000+1=1001
   정답: 1001

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문제 2: ASCII 코드

다음 문자 'A'의 ASCII 코드는 무엇인가?
정답: 65

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문제 3: 부동소수점 표현

IEEE 754 단정도 방식에서 숫자 −5.75를 표현하시오.

풀이: