Week 5 - Computer Science 기초

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🖥 이진법, 십진법 & ASCII에 대해

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🎯 십진법(Decimal) vs 이진법(Binary)

• 십진법: 0~9까지 10개의 수를 사용해 수를 나타내는 진법
• 이진법: 0과 1, 두 개의 숫자를 사용해서 수를 나타내는 진법

🎯 십진법 표현 방법

⬆️ 사람은 위 숫자를 보고 '백이십삼'이라고 읽는다.

• 위의 숫자를 10진법 개념으로 식을 적자면 (100*1) + (10*2) + (1*3)의 형태 입니다.

• 100이 1개, 10이 2개, 1이 3개라고 표현합니다. 이것을 10진법 표기법으로 하면 (10²1) + (10¹2) + (10⁰*1)으로 표기될 수 있습니다.

🎯 이진법 표현 방법

⬆️ 2진법에서 숫자 1101은 10진법으로 표현하면 13입니다.

🎯 컴퓨터와 이진법의 관계

디지털 회로는 오로지 두 가지 값으로만 동작할 수 있습니다. '하이(1)’와 ‘로우(0)’로만 동작합니다. 그래서 디지털 회로는 이진법의 숫자만 이해할 수 있고 이진법에서는 0과 1, 두 개의 값만 의미가 있습니다.

🎯 전자 컴퓨터의 선구자

📇 "Data used to be physical" - Patrick Fry

컴퓨터가 처음 만들어졌을 때는 스위치를 켜고 끄거나 천공된 카드를 입력하여 데이터를 입력했습니다.

1800년대 말에 전자 컴퓨터의 중요한 선구자인 표 작성 기계의 미국 발명가 Herman Hollerith는 기계가 읽을 수 있는 매체에 데이터를 기록하는 천공 카드(punched cards)와 천공카드 작성 기계(tabulating machine) 발명했고 New York City Board of Health와 여러 주의 행정 업무에서 중요한 통계표 작성에 처음 사용되었습니다.

이 시험 사용 후 천공 카드가 1890년 인구 조사에 사용되었습니다. 그의 표 작성기는 천공 카드에 저장된 데이터를 읽고 요약하여 정부 및 상업 데이터 처리에 사용하기 시작했습니다. (데이터 프로세싱 시스템)

• 현대 컴퓨터에는 손 대신 전기로 작동되는 "트랜지스터"라고 불리는 수십억 개의 스위치가 있습니다.

• 트랜지스터는 전기 신호로 작동하는 스위치이고, 전기 신호가 들어오면 켜지고 들어오지 않으면 꺼집니다.

• 전기 신호가 들어오면 ON 또는 TRUE 상태이고, 컴퓨터는 이것을 1로 인식합니다. 반대로 전기 신호가 없으면 OFF 또는 FALSE 상태이고, 컴퓨터는 이것을 0으로 인식합니다.

• 컴퓨터는 트랜지스터를 통해 전기 신호를 0과 1로 구분하여 처리합니다.

📱 fun fact: iPhone 13 탑재된 A15 Bionic 프로세서에 15,000,000,000개 이상의 트랜지스터가 있습니다.

🎯 컴퓨터가 이진법을 사용하는 이유

오류의 최소화와 비용과 시간을 절감하기 위해서이다. 앞에서 배웠듯이 컴퓨터는 ON & OFF 시스템을 사용하는데 3개 이상의 n진수를 사용하면 전기적 신호는 n개 이상이 되어버려 오류의 확률이 높고 그만큼의 시간과 비용이 따르게 됩니다. 연산 속도가 빨라질 수 있더라도 전기적 신호를 구분하는데에는 비효율적이다.

21세기 지금, 3진법 반도체 구현과 양자컴퓨터 개발이 진행되고 있지만 현재까지는 2진법을 이용한 컴퓨터의 정확성이 가장 높고 효율적이어서 사용되고 있습니다.

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사진 및 자료 출처:

https://m.post.naver.com/viewer/postView.naver?volumeNo=10059808&memberNo=29381200
https://93jpark.tistory.com/34
https://all-young.tistory.com/6
https://www.creativeboom.com/features/print-punch-artefacts-from-the-punch-card-computing-era-/
https://patrickfry.co.uk/printpunch/
https://venturebeat.com/2021/09/14/apples-iphone-13-features-a15-bionic-processor-with-15b-transistors/
https://www.youtube.com/watch?v=17On5ItcrBA