데이터의 표현과 저장

데이터와 정보

데이터(Data)는 어떤 현실이나 사물에 관한 내용을 숫자, 문자, 기호 등을 이용하여 일반적으로 형상화한 것을 말하며, 정보(Information)는 특정한 상황을 감안하여 평가한 데이터를 말합니다.  사람이 어떤 의사 결정을 할 때 데이터보다는 정보에 의존한다고 말하는 것이 옳습니다.

데이터의 구성

정보의 표현은 보통 문자로 이루어지는데, 특히 컴퓨터 시스템에 의하여 정보를 표현하기 위해여 0과 1의 이진수를 조합한 부호를 사용하고 있으며 정보를 표현하는 단위는 아래와 같습니다.

① 비트 (bit : binary digit) : 0과 1을 나타내는 기본 단위로, 기억장치에 자료를 기억하고 표현하기 위한 최소단위입니다.

② 바이트 (byte) : 8비트를 묶어서 1바이트라 하고, 1바이트는 256개 이내의 상태를 표현할 수 있습니다.  또한 1바이트는 문자와 일대일로 대응됩니다.

③ 단어 (word) : 컴퓨터 내부에서는 바이트 단위로 처리되기 때문에 편리하지만, 수치를 처리할 경우에는 바이트의 비트수가 적기 때문에 큰 수를 처리할 때에는 몇개의 바이트를 묶어서 처리하는데, 보통 4바이트를 묶어서 워드(word)라는 단위를 사용합니다.  보통 2바이트는 Half word(16비트), 4바이트를 Full word(32비트), 8바이트를 Double word(64비트)라고 합니다.

④ 필드 (field) : 어떠한 의미를 가지는 최소의 문자 집단을 의미합니다.

⑤ 레코드 (record) : 하나 이상의 연관성이 있는 필드들이 모여서 구성된 정보의 기본 단위를 말합니다.

⑥ 파일 (file) : 레코드의 집합으로 보조기억장치에 저장되어 있는 저장 단위를 의미합니다.

⑦ 데이터베이스 (database) : 파일의 집합으로 중복된 데이터를 제거한 통합 데이터의 모임을 의미합니다.

수치자료의 표현

수치자료는 부호, 크기, 소수점을 사용하여 표현되며 사칙연산을 수행할 수 있는 수를 의미합니다. 표현되는 방법에 따라서 고정소수점 방식과 실수 표현인 부동 소수점 방식으로 구분됩니다.

① 고정소수점 방식 (Fixed point representation) : 주로 정수를 표현하는데 사용되며, 1비트의 부호비트와 나머지 수치의 절대값을 표현한 비트들로 구성됩니다. 부호비트는 데이터 값이 양수면 0, 음수이면 1로 표시됩니다.

② 부동 소수점 방식 : 주로 실수를 표현할 때 사용되며, 정밀도를 요하는 과학, 공학, 수학등의 이공분야에서 주로 사용됩니다.

문자자료의 표현

컴퓨터시스템에서 정보를 표현하기 위하여 표준화된 문자 체계가 개발되었는데, 최근에는 UNICODE가 많이 사용되고 있습니다.

① EBCDIC (Extended Binary Coded Decimal Interchange Code : 엡시딕) : 미국의 IBM사에서 사용하는 문자체계로 IBM이 과거 전세계 컴퓨터계의 대부 역할을 했던 만큼 그 영향력도 커서 IBM에서 개발한 프로그래밍 언어인 Fortran(포트란), PL/I(피엘원) 등은 프로그래밍할 때 엡시딕 문자 체계를 사용했습니다. 8비트로 모든 문자를 표시하였으나 문자 사이에 일정한 체계가 없어 복잡한 것이 흠입니다.

② ASCII (American Standard Coded Decimal Interchange Code : 아스키) : 세계 표준으로 제정된 문자 체계로 7비트를 사용합니다. 나중에 1비트를 패리티 비트로 사용하여 결국 엡시딕처럼 8비트를 사용하게 되었습니다. C나 C++같이 요즘 많이 쓰는 프로그래밍언어나 유닉스 운영체제등에서는 아스키 문자체계를 사용합니다.

③ UNICODE (유니코드) : 전세계 모든 언어를 일관성 있게 표현하기 위하여 사용한 문자체계로 2바이트(16비트)를 사용합니다. 중국어와 한글이 많은 영역을 차지하지만 모두 동일한 유니코드 체계로 표현할 수 있다는 점에서 의미가 큽니다. Java, XML과 같은 새로운 언어들은 유니코드 문자체계를 사용합니다.

화상자료의 표현

컴퓨터 화면은 점들의 집합이고, 이러한 각각의 점을 픽셀(Pixel : Picture element)이라고 합니다. 이러한 픽셀은 화면상의 명암이나 색을 지정할 수 있는 화상구성의 최소 단위로 '0'은 밝음, '1'은 어둠을 나타내어 화면의 밝기 및 전체 그림의 형태를 표현합니다. 초기에는 1개의 픽셀에 1개의 비트를 할당하였지만, 현재는 1개의 픽셀에 3개의 비트가 할당되어 다양한 영상을 표현할 수 있습니다. 만약, 한 화면이 512×512개의 픽셀로 이루어져 있다면 1개의 픽셀당 3개의 비트가 주어지므로 1개의 화면은 512×512×3개의 비트로 이루어집니다.

컴퓨터의 구성

소리가 가지고 있는 주파수와 진동주기, 세기를 이용하여 데이터화하여 인식하는 방법을 소리자료 표현이라고 하며, 시간당 소리 에너지의 크기를 나타내어 인식하는 방식이 이용되고 있습니다.  이러한 방법은 장비의 제약과 큰 기억장소가 필요하므로 효율성은 낮지만 현재 많은 연구들이 이루어지고 있습니다.

자료의 저장

파일은 하나의 저장단위로 간주하되 컴퓨터 사용자는 파일 이름을 통해 자신이 필요로 하는 것의 저장장소를 알 수 있고, 컴퓨터는 지정된 파일의 내용을 읽어 볼 수 있습니다. 모든 컴퓨터 시스템 내에 저장된 파일은 2진 형태로 기록되고, 이진 부호가 의미하는 바에 따라서 텍스트 파일이거나 그림파일이거나 실행 파일등으로 각기 구분되어 집니다. 이와 같은 파일의 성격에 따라 각각의 파일을 구분하기 위하여 확장자를 사용하기도 합니다.

<파일이름>.<확장자>
확장자	파일종류	확장자	파일종류
TXT	텍스트파일	HWP	한글 문서 파일
EXE	실행파일	DOC	MS-워드문서파일
OBJ	오브젝트파일	JPG	그림파일
COM	실행파일	WAV	소리파일

	프로그램의 개발과 실행

프로그래밍 언어

현재까지 수많은 프로그래밍 언어가 존재하지만 몇가지 의미있는 것들을 중심으로 알아보겠습니다.

① FORTRAN (FORmula TRANslator) : 최초로 개발된 고급 언어, 자연과학이나 공학에 필요한 수학적인 문제를 해결하는데 사용

② COBOL (COmmon Business Orientied Language) : 사무적인 업무의 처리를 위하여 개발, 영어와 유사한 구문으로 정보처리에 적합한 구조를 가지고 있으나 지난해 큰 문제로 대두되었던 Y2K(2000년도 인식 문제)의 주범으로 꼽히고 있습니다.

③ BASIC (Beginner's All-purpose Symbolic Instruction Code) : 대화식 프로그래밍 언어로 사용이 간단하고 배우기가 쉽습니다. 별도의 컴파일 과정이 없이 인터프리터를 통해 수행합니다.

④ PASCAL : 구조적인 프로그래밍 기법을 구현하여 간결한 구조로 교육용 언어로 많이 사용되었습니다.

⑤ C : 유닉스 운영체제를 개발하면서 함께 개발한 프로그래밍 언어로 효율성, 이식성 등이 매우 좋아 현재 가장 널리 사용됩니다.

⑥ Java : 최근 WWW의 발전과 함께 새로 탄생한 언어로 객체지향 프로그래밍 언어입니다. 얼핏 보기에 C++과 많은 유사점을 가지고 있으나 C나 C++에서의 어려운 특성을 제거하여 초보자들도 쉽게 소스를 작성할 수 있도록 하였습니다.

프로그래밍 번역

프로그래밍 언어로 작성한 파일들을 컴퓨터가 인식하여 실행하기 위해서는 컴퓨터가 알아들을 수 있는 기계어 코드로 변환하여야 하는데, 그 번역 형태에 따라 3가지로 구분됩니다.

① 어셈블러 : 어셈블리언어로 작성한 프로그램을 기계어로 번역하여 줍니다.

② 컴파일러 : 고급언어로 작성된 프로그램을 기계어로 변환합니다.

③ 인터프리터 : BASIC과 같은 고급언어로 작성된 프로그램을 한 줄씩 받아들여 프로그램의 내용을 해석, 번역함과 동시에 실행시키는 프로그램입니다.

2.컴퓨터의 개념