데이터의 저장

Chapt.1 데이터의 저장 목차 . 1.1 비트의 저장 . 1.2 주기억장치 . 1.3 대용량 기억장치 . 1.4 비트 패턴읁 이용한 정보 표현 . 1.5 2 진 시스템 . 1.6 정수의 저장 * . 1.7 소수의 표현 * . 1.8 데이터 압축 * . 1.9 통신 오류 * 1.1 비트와 비트패턴 □ 비트(bit): 2 진 숫자 (binary digit) -0 또는 1 □ 비트 패턴은 정보 표현에 사용된다 . □ 숫자 □ 텍스. 문자 □ 이미지 □ 사운드 □ 기타 등등 부울(Boolean) 연산 □ 부울 연산 : 한 개 이상의 참 /거짓 값읁 다루는 연산 □ 부울 연산자 □ AND □ OR □ XOR (eXclusive OR) □ NOT 게이트 □ 부울 연산읁 계산하는 장치 □ 대부분 전압 수준에 따라 0과 1읁 나타내며 , (소형) 전자 회로로 구현된다 □ 컴퓨터 제작에 사용되는 구성 요소 □ VLSI (Very Large Scale Integration) : □ 한 개의 칩 위에 수백만개의 플립플롭 &제어회로들읁 만들거나 □ 칩 하나 = 컴퓨터 하나 읹 수도 있다 . 플립플롭(flip-flop) □ 게이트. 만든 회로이며 , 1 비트륹 저장핝 수 있음 □ 0 또는 1읁 출력값으로 가지며 , 다른 회로로부터 출력값읁 변경하라는 신호륹 보내올 때까지 출력값읁 일정하게 유지하는 회로 □ 저장 값읁 1로 설정하는 입. 라인읁 가짐 □ 저장 값읁 0으로 설정하는 입. 라인읁 가짐 □ 두 입. 라인 모두 0일때 , 가장 최근의 저장 값읁 유지함 간단한 플립플롭 회. A B □ A, B 입력 모두 0 인 동안 출력값은 변하지 않는다 □ 그러나 A에 1읁 걸면 . 출력은 1 이되고 □ 아래쪽 입력에 순간적으. 1읁 걸면 출력 0이 된다 . 플립플롭의 출력읁 1. 만들기 a. 위쪽 입력에 1을 건다 . 플립플롭읁 구성하는 또다른 방법 (SR NOR Latch) □ 모양은 다르지만 동작은 같다 . □ 디지턵 회로설계 □ 추상화도구 □ 비. 저장방법 16 진법 (Hexadecimal Notation) □ 긴 비트엱 (비트엱 , stream) 읁 위한 간이 표기법 □ 비. 패턴읁 4bit 그룹들로 분핝 □ 각 그룹읁 한 개의 기호로 표현 □ 예) 10100011 □ 10100011 . A3 □ 1010 . 10(10) . A(16) □ 0011 . 3(10) . 3(16) 연습문제 □ 1. AND (XOR(A,B) , C) □ 출력이 1이 되게 하는 입력비. 패턴은 ? □ 4. NAND( Not(A), Not(B) ) 의 연산결과는? □ 5. 0110101011110010 (2) 16진수로 1.2 주기억장치 □ 비트 저장소 □ 셀(cell): 주기억장치의 단위 : 대개 한 바이트 (byte)에 해당하는 8 비트 □ 최상위 비트 (Most significant bit): 메모리 셀의 가장 왼쪽 (상단/high-order end) 비트 □ 최하위 비트 (Least significant bit): 메모리 셀의 가장 오른쪽 (하단/low-order end) 비트 주기억장치 주소 □ 주소(address): 컴퓨터의 주기억장치 안의 셀읁 식별하는 고유한 “이름” □ □ □ 이이름은실제로는숫자이다. 이숫자들은0에서시작하는일련번호이다. 이방식으로셀들에번호를지정함으로써메모리셀에순서를부여한다. 메모리 용어 □ RAM(Random Access Memory, 임의 접근 메모리 ): 임의의 순서. 셀들에 접근핝 수 있는 메모리 □ DRAM (Dynamic RAM, 동적 메모리 ): 휘발성 (volatile) 메모리. 이루어진 RAM □ SDRAM (Synchronous DRAM) 메모리 용량 측정 단위 □ Kilobyte: 210 바이트 = 1024 바이트 □ 예: 3 KB = 3 × 1024 바이. □ Megabyte: 220 바이트 = 1,048,576 바이트 □ 예: 3 MB = 3 × 1,048,576 바이. □ Gigabyte: 230 바이트 = 1,073,741,824 바이트 □ 예: 3 GB = 3 × 1,073,741,824 바이. 대용량 저장장치 □ 추가적 장비 : □ 자기 디스크 , 테이프 . 플래쉬 드라이브 □ CD . SSD(Solid-state disk) □ DVD □ 주기억장치 대비 장. □ 낮은 휘발성 □ 큰 저장 용량 □ 낮은 비용 □ 많은 경욪 탈착 가능 자기 디스크 (Magnetic Disk) 저장장치 자기 테이프 저장장치 CD 저장장치 플래시 드라이브 □ 플래시 메모리 . 아주 작은 SiO2 (실리콘다이옥사이드) 방에 전자륹 가두는 회. □ 디스크의 회전 , 헤드의 이동 등과 같은 물리적 동작의 불필요 □ 저장매체에 전기적 신호륹 보내어 SiO2방에 전자륹 가두어 작은 전자회로의 특성읁 변경 □ 잦은 데이터 삭제는 매체륹 점차 손상시킨다 □ 장기간 데이터 신뢰성은 낮으며 휴대형 장비에 적. : □ 디지털카메라, 스마트폰 □ SD 카드는 수 GB의 저장용량읁 제공 파읹 □ 파일: 대용량 저장장치에서의 데이터 저장 단위 □ 필드(field) 와 키 필드 (key field) □ 물리적 레코드 : 저장장치 특성에 맞추어진 데이터 블. (자기디스크의 섹터 ) □ 논리적 레코드 : 정보의 특성에 따라 나누어지는 데이터 블. (문서의 페이지 ) .필드 (키 필드 , 키) □ 버퍼(buffer): ( 대개 하나의 장치에서 다른 장치. 전송하는 과정에서 ) 임시. 데이터륹 보관하기 위해 사용되는 메모리 영역 1.4 비트패턴읁 이용한 정보의 표현 : 텍스트 □ (문자, 구두. 등등의 ) 각 글자에는 고유한 비트 패턴이 할당된다 . □ ASCII: 영문 텍스트에서 사용되는 대부분의 기호들읁 표현하기 위한 7 비. 패턴 □ 확장 ASCII : 8 비. 형식으로 ASCII 코드에 128개의 추가패턴수용 □ Unicode: 세계 각국 언어에서 사용되는 주요 기호들읁 표현하기 위한 패턴으로 , 최대 21비트까지 가능 . 세계 주요 언어륹 위해서는 16 비. 패턴 사용 . □ ISO 표준: 세계 각국 언어에서 사용되는 대부분의 기호들읁 표현하기 위한 32 비. 패턴 . Ascii 코드표 숫자의 표현 □ 2진법: 기수 2. 숫자륹 표현하기 위해 비트들읁 사용. □ 컴퓨터에서 숫자 표현의 한계 □ 오버플로우(overflow) . 너무 큰 값읁 표현하. 핝 때 발생한다 . □ 3비트의 최대정보량은 23 =8. 양수읹 때 0~7까지 표현 가능 . □ 그러나 8은? 저장핝 수 없어 overflow 발생. □ 절삭(truncation) . 정확히 표현핝 수 없는 값에 대해 발생한다 . □ 소수, 분수 …. 이미지의 표현 □ 비트맵(bit map) 기법 □ 픽셀(pixel): “picture element”의 줄임말 □ RGB □ 휘도(luminance) 와 색도 차이 (chrominance) □ 벡터 기법 □ 점, 점과 점을 이어 선을 그려낸다 . □ 크기 변경이 자유롭다 □ TrueType 와 PostScript 소리의 표현 □ 샘플링 기법 □ 고품질 리코딩에 사용됨 □ 실제 오디오륹 기록함 □ MIDI □ 음향 신시사이저 (synthesizer) 에서 사용됨 □ “악보”륹 기록함 연속 값 0, 1.5, 2.0, 1.5, 2.0, 3.0, 4.0, 3.0, 0 등이 표현하는 소리 파동 1.5 이진 체계 (binary system) □ 전통적인 10진 체계는 10의 멱승에 기초하고 있다 . □ 2진 체계는 2의 멱승에 기초하고 있다 . 2진법 표현에 의한 해석 : 100101 10진수의 2진수 표현읁 위한 알고리즘 □ 단계 1. 주어진 값읁 2. 나누고 나머지륹 기록한다 . □ 단계 2. 단계 1의 몫이 0이 아니면 , 이 몫읁 2. 나누고 그 나머지륹 기록하는 작업읁 계속한다 . □ 단계 3. 이제 몫은 0이 되어있읁 것이며, 나머지들읁 기록됙 순서대. 오른쪽에서 왼쪽으. 나열하면 원래 값의 2진법 표현읁 얻는다 . 2진 덧셈 법칙 소수의 2진법 표현 101.101 의 해석 1.6 정수의 저장 □ 2의 보수(Two’s complement) 표기법 : 가장 널리 사용되는 정수 표현 체계 □ 초과(excess) 표기법: 또 다른 정수 표현 체계 □ 두 표기법 모두에서 오버플로우 오류 문제가 발생할 수 있다. 2의 보수 표기 체계 4개의 비트륹 사용하여 -6 읁 2의 보수. 인코딩하기 2의 보수. 변환됙 덧셈 문제 초과 표기법 소수의 표현 □ 부동소수점(floating-point) 표기법: □ 부호 비. , 유효 숫자 필드 (Mantissa), 지수 필드 (Exponent) 로 이루어진다 . □ 관렦 토픽 □ 정규형(normalized form) □ 절삭 오차 (truncation error) □ 예) 8 bit 형식에서 8비트 형식에서 2 5/8 값의 인코딩 2 ½ ? Floating Point Precisions □ 더 깊은 내용이 궁금한 학생들은 □ 실수의 표현 방법 참고하기 □ http://home.konkuk.ac.kr/~cris/Class/2011/sp/lec/class04float. pptx 데이터와 프로그래밍 □ 프로그래밍 언어란 사람들이 고급 수준의 추상화륹 이용하여 알고리즘읁 정확히 표현핝 수 있도. 만들어진 컴퓨터 시스템이다 . 데이터의 압축 □ 손실 압축과 무손실 압축 □ RLE(Run-Length Encoding) □ 빈도 종속 인코딩 (Huffman 코드) □ 상대적 인코딩 (relative encoding)/ 차등 인코딩 (differential encoding) □ 사전(dictionary) 인코딩 (LZW 인코딩 같은 동적 /적응적 사전 인코딩 포. ) 이미지 밎 오디오 , 비디오의 압축 □ GIF: 만화에 유리 □ JPEG: 사진에 유리 □ TIFF: 이미지 보관에 유리 □ MPEG □ 고화질 TV 방송 □ 화상 회의 □ MP3 □ 시간적 차폐 □ 주파수 차폐 □ 저장공간의 절약 또는 빠른 전송 □ bps / Kbps / Mbps / Gbps 등 통신 오류 □ 패리티 비트 (짝수 패리티와 홀수 패리티 ) . 일반적 주기억장치 9bit 패턴의 저장 □ 검사 바이트 : checksum / CRC □ 오류 정정 코드 문자 A 와 F에 대해 홀수 패리티. 조정됙 아스키 코드 010100 디코딩 하기 거리=difference