[컴퓨터 구조] 2의 보수법, 부동 소수점, 문자 인코딩과 디코딩

 

컴퓨터는 0과 1만을 이해한다

• 모든 양수를 1과 0으로 표현하는 방법: 이진수 binary
• 모든 음수를 1과 0으로 표현하는 방법: 2의 보수
• 모든 소수(분수)를 1과 0으로 표현하는 방법: 부동 소수점
• 모든 문자를 1과 0으로 표현하는 방법: 문자 집합(컴퓨터가 이해할 수 있는 문자들의 모음) & 인코딩 -> 이 방법은 컴퓨터마다 다를 수 있다.

 

2의 보수법 (2's compliment)

현재는 대표적으로 음수를 나타내는 방법이다. (0과 1만으로 음수를 표현하는 방법 중 하나)

2의 보수값은 이진수 값에 모든 0과 1을 뒤집은 뒤(여기까지는 1의 보수) 1을 더한 값이다

 

이걸 왜 사용하는가?

컴퓨터 내부에서는 음수 기호를 모르기 때문에 모든 숫자가 0과 1만으로 이루어져 있기 때문이다.

 

  💡 근데 0과 1만으로 이게 음수인지 양수인지 어떻게 판단하는가?

이건 cpu 내부의 플래그(cpu가 명령어를 실행하는 과정에서 참고할 정보의 모음) 레지스터를 이해하면 된다. 음수 플래그는 1, 양수일때는 1이 아닌 값 정도로만 이해하고 넘어가자

부동 소수점 (floating point)

부동 소수점 설명

 

더 쉽게 이해하자면, n이 양수면 소수점을 뒤로 이동시키고, n이 음수면 소숫점을 앞으로 이동시킨다고 생각하면 된다.

 

컴퓨터 내부의 소수 표현 방식으로

이진수를 m * 2^n꼴로 나타내고, 가수 부분은 1.XXX 꼴로 저장하기로 통일했다. 근데 모든 소숫점 가수 부분은 1.XXX로 통일하자고 했으니 어차피 모든 가수는 1.으로 시작하니까 1. 을 떼고 XXX로 저장한다.

 

1/3이나 1/10 같이 m*3^n, m*10^n 꼴로 표현하면 딱 나눠 떨어지는데 m*10^n, m*2^n꼴로 표현하면 무한히 많은 가수가 필요하다.
👉 일부 십진수 소수를 표현하는 데 있어서 무한히 많은 가수가 필요한 이진수 소수꼴이 있을 수 있다. 그래서 메모리의 한계 때문에 일부 가수를 버릴 수 있기 때문에 일부 소수는 컴퓨터가 정확히 판단 못할 수 있다.

 

문자 인코딩과 디코딩

• 문자 집합: 표현 가능한 문자들의 집합 character set
• 문자 인코딩: (문자 집합에 속해있는) 문자를 0과 1로 이루어진 문자 코드로 변환
• 문자 디코딩: 0과 1로 이루어진 문자 코드를 (사람이 이해할 수 있는) 문자로 변환

아스키 문자 집합(알파벳, 아라비아 숫자, 일부 특수문자, 제어 문자)

👉  아스키 문자는 대응이 곧 인코딩인 문자다.
97을 10진수로 알아차리면 97이고 문자로 알아차리라고 하면 a라고 인식한다. a를 숫자로 인식하라고 하면 97로 인식한다는 뜻이다.

유니 코드 문자 집합(대부분의 언어, 특수문자, 이모티콘, 화살표 등) + utf-8, utf-16...

u+27BB 가 유니코드의 예시이다. 

u+: 유니코드에서 이거 16진수예요.라고 표시하는 용도

27BB: 네 자리 16진수(코드 포인트)

 

유니코드 문자 집합을 인코딩하는 다양한 방법들이 있다. utf-8, utf-16 등이 있는데 얘네가 인코딩하는 대상은 코드 포인트이다.