한 권으로 읽는 컴퓨터 구조와 프로그래밍: 컴퓨터는 어떤 말을 사용할까?

컴퓨터의 언어 체계

우리는 의사소통을 위해 언어를 사용합니다. 한국어, 영어, 중국어 등 다양한 언아가 존재합니다. 그렇다면 컴퓨터는 언어를 사용할까요? 바로 비트(Bit) 입니다. 이번 포스팅에서는 ‘한 권으로 읽는 컴퓨터 구조와 프로그래밍’의 첫 번째 장을 바탕으로 컴퓨터의 언어 체계에 대해 알아보겠습니다.

1. 언어란 무엇인가?

언어는 정보를 전달하는 수단입니다. 사람은 문자를 통해 언어를 사용하고, 컴퓨터는 0과 1로 구성된 이진법을 사용합니다. 이는 전기 신호가 꺼짐(0)과 켜짐(1) 두 가지 상태만 가질 수 있기 때문입니다.

2. 비트와 논리 연산

비트는 컴퓨터의 가장 작은 단위입니다. 0 또는 1의 값을 가지며, 여러 개의 비트를 사용해 다양한 정보를 표현합니다.
비트로 연산을 수행하려면 논리 연산 이 필요합니다. 주요 논리 연산으로 AND, OR, NOT, XOR 등이 있으며, 불리언 대수를 활용하여 복잡한 연산도 수행합니다.

드모르간의 법칙 드모르간의 법칙은 논리 연산을 쉽게 이해하도록 도움을 줍니다.

• NOT(A AND B) = (NOT A) OR (NOT B)
• NOT(A OR B) = (NOT A) AND (NOT B) 이 법칙을 활용해 논리 연산을 더 쉽게 표현합니다.

3. 숫자를 비트로 표현하기

컴퓨터는 이진법을 사용해 비트로 숫자를 저장합니다.

• 양의 정수 표현: 2진수로 직접 변환하여 표현
• 2진수 덧셈: 일반 덧셈과 유사하지만 올림이 발생
• 음수 표현: 보통 2의 보수를 사용하여 표현
  • 실수 표현: 고정소수점과 부동소수점 방식이 있음 특히, 실수 표현은 IEEE 754 부동소수점 표준을 따릅니다. 이를 통해 부동소수점 연산의 정확성을 보장합니다.

4. 진법 변환과 표현

컴퓨터는 2진수를 다루지만, 사람이 이해하기 쉽게 만들기 위해 8진수와 16진수도 사용합니다.

• 8진수: 3비트씩 묶어서 표현
• 16진수: 4비트씩 묶어서 표현(0-9, A-F 사용)
• 프로그래밍 언어에서는 0b(2진수), 0o(8진수), 0x(16진수) 표기법을 사용

5. 텍스트와 색상 표현

컴퓨터는 문자도 숫자로 저장합니다. 가장 기본적인 문자 인코딩 방식은 아스키코드 입니다. 하지만 다양한 언어를 표현하기 위해 유니코드(UTF-8) 가 등장했습니다. 또한, 색상 표현은 RGB(Red, Green, Blue) 값을 사용하며, 투명도를 추가한 RGBA 방식도 있습니다.