[컴퓨터 구조] 데이터, 명령어, 부동 소수점, 핵심 부품

컴퓨터의 핵심 부품

 

컴퓨터가 이해하는 정보

• 데이터: 숫자, 문자, 이미지, 동영상 등 정적인 정보
• 명령어: 수행할 동작과 수행할 대상으로 이루어져있음

비트

• CPU가 이해할 수 있는 0과 1을 나타내는 가장 작은 단위
• N비트는 2^N개의 정보를 표현할 수 있음

바이트

• 8비트를 묶은 단위.
• 2^8 = 256

단위	이전 단위	단위	이전 단위
1 Byte	8 Bit
1 kB	1,000 Byte	1 kiB	1,024 바이트
1 MB	1,000 kB	1 MiB	1,024 kiB
1 GB	1,000 MB	1 GiB	1,024 MiB
1 TB	1,000 GB	1 TiB	1,024 GiB

 

 

명령어

• 연산 코드 (opcode): 명령어가 수행할 동작
  • ex) MOVE, STORE, LOAD(FETCH), PUSH, POP, …
• 오퍼랜드 (operand): 동작에 사용될 데이터 또는 동작에 사용될 데이터가 저장된 위치

어셈블리어

• 기계어를 사람이 읽기 편한 형태로 단순 번역한 언어
• 구체적인 연산 코드의 종류나 레지스터의 이름, 명령어의 생김새가 CPU마다 다를 수 있음

 

명령어 사이클

• CPU가 명령어를 처리하는 과정에서 프로그램 속 각각의 명령어들이 반복적으로 실행되는 주기
• 인출 사이클 fetch cycle: 메모리에 있는 명령어를 CPU로 가져옴
• 실행 사이클 execution cycle: CPU로 가져온 명령어를 실행
• 간접 사이클 indirect cycle: 메모리 주소가 명시된 경우 명령어 실행을 위해 한번 더 메모리에 접근하는 단계
• 인터럽트 사이클: 인터럽트 서비스 루틴에 접근하는 단계

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부동 소수점 (floating point)

• 소수점이 고정되어 있지 않은 소수 표현 방식
• 필요에 따라 소수점의 위치가 이동할 수 있고 유동적(floating)

 

용어	한자/어원	문자적 의미
지수(指数, exponent)	‘지(指)’는 가리킬 지, ‘수(數)’는 수	“수를 가리키는 값”, 즉 **기수(base)**를 몇 번 곱할지를 가리키는 값
가수(仮數, mantissa/significand)	‘가(仮)’는 임시/거짓/붙여놓은, ‘수(數)’는 수	“임시로 붙인 수”, 즉 실제 유효 숫자 부분, 크기(scale)를 지수로 조정하는 형태

10진수 123,123를 m x 10^n 꼴로 나타낼 수 있음

→ 1.23123 x 10^2

지수 = 2

가수 = 1.23123

→ 1231.23 x 10^-1

지수 = -1

가수 = 1231.23

 

 

 

변환 과정

단계	내용	값	설명
1	십진수 입력	107.6640625₁₀
2	정수 부분 → 이진	107₁₀ = 1101011₂
3	소수 부분 → 이진	0.6640625₁₀ = .1010101₂
4	전체 이진 표현	1101011.1010101₂
5	정규화	1.1010111010101₂ × 2^6	1.○○○⋯ x 2^지수 형태로 정규화. IEEE 754 부동소수점 표준에서 정한 규격
6	부호 비트 (Sign)	0 (양수)
7	지수 (실제값)	6
8	바이어스 적용 (bias = 127)	6 + 127 = 133	메모리엔 음수 저장이 까다롭기 때문에 bias를 더해서 지수의 음수여부 구분. bias = 2^(k-1)- 1
9	지수 비트 (8비트)	133₁₀ = 10000101₂
10	가수 (정규화된 소수부, 소수점 뒤 23비트 채움)	10101110101010000000000 (총 23비트)
11	최종 32비트 배열	0 10000101 10101110101010000000000

 

 

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참고: 이것이 취업을 위한 컴퓨터 과학이다 with CS 기술 면접 (https://product.kyobobook.co.kr/detail/S000214014967)