정보) 컴퓨터공학과 과목 맛보기 - 2. 시스템프로그래밍(1)
게시글 주소: https://hpi.orbi.kr/00066046560
어제 쓴 글이 별 반응은 없었으나.. 일단 적기 시작했으니까 계속 가보려고 합니다.
오늘은 '시스템프로그램'이라는 과목입니다.
(다른 학교에서는 어떻게 부르는지 잘 모르겠네요.)
필자가 이 과목을 수강했던 학기는 2020년(2학년) 1학기, 평점은 A+였습니다.
자료구조는 솔직히 전공이라고 봐주기에는 애교 수준이고
이 과목을 듣기 시작해야 '아 내가 컴퓨터공학과에 왔구나'하는 느낌이 좀 듭니다.
'시스템프로그램 - 컴퓨터구조 - 운영체제'로 이어지는 시스템 과목 중 가장 앞 과목입니다.
이 과목에서는 뒤의 두 과목을 듣기 위한 기본 지식을 배운다고 보시면 됩니다.
시스템이 도대체 뭐냐?고 물으신다면 마지막에 있는 '운영체제'를 떠올리시면 됩니다.
윈도우, 안드로이드, iOS 같은 운영체제 또한 소프트웨어이고,
흔히 우리가 앱이라고 부르는 어플리케이션 소프트웨어는 시스템 소프트웨어 위에서 동작하기 때문에
시스템에 대해 아는 것이 굉장히 중요하다고 볼 수 있습니다.
우리가 많이 쓰는 프로그램들도 시스템 단에서 최적화되어있는 부분이 많습니다.
시스템에 대해 잘 알아야 다른 소프트웨어도 잘 만들 수 있다는 것이죠.
-------------------------------------------
컴퓨터하면 뭐가 떠오르시나요? 아무래도 2진법 아닐까요?
컴퓨터는 모든 정보를 0과 1로만 저장합니다.
이 과목에서는 이런 비트에 관한 내용을 먼저 배웁니다.
비트에 관해서는 signed와 unsigned의 차이, 2의 보수,
& / | / ~ / ^ / << / >>와 같은 비트 관련 연산자, overflow 등 매우 많은 것을 배우지만,
여기서는 숫자를 어떻게 저장하는 지에 대해서 살펴보죠.
근데 우리가 주로 쓰는 체계는 10진법입니다.
근데 컴퓨터는 이러한 10진법 숫자를 어떻게 저장하고 계산할 수 있을까요?
또한 정수가 아닌 소수들은 어떻게 저장할까요?
정수는 다들 어떻게 바꾸는 지는 대충은 아시니까.. (2로 계속 나눠서..)
소수를 2진법으로 바꾸는 방법을 보면, 이것도 정수를 바꾸는 것과 크게 다르지 않습니다.
소수점에서 멀어질 수록 1/2배가 되도록 바꾸면 됩니다. (정수와 반대로 2를 계속 곱합니다.)
예를 들어 7/8은 1/2+1/4+1/8과 같으므로 2진법으로 쓰면 0.111이 되는거죠.
그럼 이렇게 2진법으로 바꾼 숫자를 어떻게 저장할까요?
C언어를 배우다 보면 float라는 자료형을 배우게 됩니다.
이건 소수점을 저장하기 위해 사용하는데요.. 근데 왜 이름이 float일까요?
그것은 바로 컴퓨터가 소수점을 저장하는 방식과 관련 있습니다.
바로 부동소수점(floating point)라는 방식을 사용하거든요.
영문을 보시면 아시겠지만 뜰 부(浮), 움직일 동(動)입니다.
떠다니면서 움직인다는 건데요, 과연 무엇이 떠다닌다는 뜻일까요?
바로 소수점이 움직인다는 것입니다. 소수점이 움직인다는 게 무슨 뜻인지 감이 안 오시죠?
부동소수점의 반대 개념인 고정소수점을 먼저 설명해야 이해가 쉬울 듯 합니다.
고정소수점(fixed point) 방식은 말 그대로 아까 바꾼 숫자를 그대로 저장하는 방식입니다.
6.875라는 소수를 저장한다고 예를 들어보죠.
6.875를 2진수로 바꾸면 110.111이 될 것입니다.
이렇게 바꾼 정수부와 소수부를 결과 그대로 110, 111로 저장하는 게 고정소수점 방식입니다.
이러한 방식은 제한적인 메모리 공간을 효율적으로 사용할 수가 없습니다.
만약에 정수부 소수부가 각각 4비트씩 있으면,
정수부는 0000(=0) ~ 1111(=15), 소수부는 0000(=0) ~ 1111(=15/16) 범위 내에서만 사용 가능하거든요.
그래서 이러한 문제를 해결하기 위해 부동소수점이라는 방식을 도입하게 됩니다.
이 방식은 숫자를 저장하기 전에 한 가지 연산을 더 해야해요.
아까 6.875를 다시 끌고 오죠.
얘는 2진수로 110.111인데 이는 11.0111에 2를 곱한 것과 같고,
1.10111에 4를 곱한 것과 같습니다. (10진수 10.1이 1.01의 10배인 것과 같습니다.)
6.875 = 110.111(2) = 1.10111(2) * 2^2 라는거죠. ((2)는 2진수라는 뜻)
이렇게 110과 111 사이에 찍혀있던 소수점을
1과 10111 사이로 옮겨버렸습니다. 이래서 우리는 이 방식을 부동소수점이라고 부릅니다.
이렇게 변형한 숫자를 어떻게 저장하냐면
1.10111이라는 앞에 곱해진 가수(fraction/mantissa)와
2에 붙어있는 지수(exponent)인 2를 저장합니다.
이런 지수를 이용하는 방식으로 저장하기 때문에
매우 큰 범위의 수를 적은 수의 비트로도 저장할 수 있는 거죠.
(로그라고 하기는 뭐한데 비슷하게 생각하시면 됩니다. 스케일을 줄이는 거죠.)
컴퓨터에 관심이 있으신 분들 중에 IEEE라는 곳을 들어보신 적이 있으실 겁니다.
IEEE는 Institute of Electrical and Electronics Engineers라는 조직으로
전자전기공학에 대한 표준을 제정하는 곳입니다.
우리가 많이 쓰는 Wi-Fi 있죠? 그것도 여기서 제정한 표준 규격입니다. IEEE 802.11이라고 부르죠.
부동소수점도 대부분의 컴퓨터가 이곳에서 제정한 방식(IEEE 754)으로 저장합니다.
단, 이 방식에는 단점도 분명 존재합니다.
가장 큰 문제는 아무래도 저장하고 싶은 숫자를 정확하게 저장할 수 없을 때도 있다는 겁니다.
가수부의 비트가 무한정하지는 않기 때문이죠.
또한, 고정소수점 방식에 비해 덧셈/뺄셈이 느릴 수 밖에 없습니다.
-------------------------------------------
반 학기 동안 이것 외에도 비트에 대한 많은 내용을 배우고 씨름하게 됩니다.
글이 너무 길어져서 여기서 끊고 계속 작성해보겠습니다.
제가 적은 글 (클릭하면 연결)
(현재 글) 3. 컴퓨터공학과 과목 맛보기 - 2. 시스템프로그래밍(1)
4. 컴퓨터공학과 과목 맛보기 - 2. 시스템프로그래밍(2)
0 XDK (+0)
유익한 글을 읽었다면 작성자에게 XDK를 선물하세요.
-
남캐일러 투척. 1
음 역시귀엽군
-
수학이재밌다 0
수학좋아
-
끝나기 마지막 15분 전 15,21(약간 풀어놓음),30 남았는데 15,30은 내...
-
아무리 찾아도 안보이네
-
수능이 18일 남은게 체감이됩니다 수능이 끝나고는 다시 돌아오겠죠...
-
아 1
그런 거엿어
-
6시간 잘때보다 개운하죠,,
-
수학 어렵다
-
풀면서 이상할정돈데 2년만에 보는거라 긴장 좀 했는데 공통 45분컷 1개실수 1컷 96이었겠네
-
2년 손놓은 인간이 17일간 준비하면 어디까지 가는지 보여드리겠음 우리학교는 나오려나
-
담주 화욜에 뜨나
-
아데노신3인산~ 아데노신3인산~
-
이번주 종강이었나.
-
난 이거 드렀어
-
기하vs확통 1
수능 과목으로 고민중인데.., 어떤걸 하면 좋을까요? 표점,공부량,난이도등......
-
1/x 는 7
실전미가임? x=0불가인가?
-
자사고 + 현역 서울대 카이스트 학종 동시합격자가 지도하는 생기부 멘토링!! 상담은 쪽지주세요!
-
면도까지 하는건 너무 과한가
-
곧 수능인데 "아파트 아파트"…중독성 강한 인기곡 피하는 고3들 18
집중력 무너질라 '수능 금지곡' 안 들어…카페 안 가고 음악 앱 삭제도...
-
6모 백분위 98이고 수시로도 국어 관련 과만 6개 썼을 정도로 국어를 좋아하고...
-
정확한게 맞나요? 어떻게 63점이 2컷이지...
-
제발아무나… 답좀요…….. 기출 ㅈㄴ 뜯고씹어보는게답인가
-
문돌이라 그런가 반도체 지문이 나한텐 너무 어려웠음.. 그리고 화작 그만 틀려!!
-
2컷 몇 정도로 봄? 41은 좀 낮은 거 같은데
-
급함 ㅠ
-
국어 실모 0
이감 독서는 많이 틀리면 두개정도인데 문학은 우수수수 다 틀림 ..
-
왤케 오래걸리지ㅠ 특히 순열쪽 막 1990~2010 년까지의 기출보면 좀 엿같은...
-
갈 때마다 쪽팔리네
-
성적은 1년내내 그대로인데 왜 공부한건지 이해안됨
-
1컷 어느정도일까요…? 90인데 1등급 안될려나…
-
지2 0
지2 오지훈 인강이랑 독학만으로 만점 가능한가요? 만점 받기 위한 방법 알려주세요
-
깨달아보렸다
-
문학연계 0
지금 벼락치기하면 문학 다보는건 가능한가..
-
인생망했음
-
90 문학 4틀 언매 1틀
-
계속 국어가 3 4 3 4 4 3 이러는데 수능에서 2나 1이 나올수가 있나
-
걍 죽을까 3
일장춘몽
-
친구중 한명은 대학도 안 갔는데 건물이랑 몇억씩이나 가지고있네
-
어떻게 훈련하눈게 죠을까뇨 ㅠ ㅠ 어릴 때부터 책 전혀 안읽어서 글읽는속도가 엄청...
-
그릿 풀고있는데 아주 가끔 다 맞는 지문도 있긴한데 거의 1 2개는 틀리는거...
-
수2 땜질이론 4
어제 강의로 배운거중에 궁금한점이 있습니다. 특이하긴 한데,땜질이론? 이라고 해서...
-
고3 되고 나서 느낀점 15
나포함 애들 진짜 공부 안 하네
-
답 2인데 3은 왜 틀린거지 2랑 3이란 뭐가 다른거야
-
최근 이감중에서는 쉬운편인건가요?
-
계산량 많고 문제 난이도 어려운가요??
-
ㅈㄱㄴ용
-
기숙학원에 있는 화작러 재수생이구요..ㅠㅠ 재수 시작하고 나서 2~3 뜨는데 한창...
꾸준하시네요..
아.. 섰다
끼요옷
1.2 == 1.2
이 과목을 들으면 왜 이렇게 되는지 알 수 있습니다.
제발 갈등 메타 이딴 글 메인으로 올리지 말고
이런 칼럼 좀 메인으로 올립시다!!