[Computer Architecture] 데이터와 명령어

3줄 요약
컴퓨터는 데이터와 명령어를 이해하고 처리하며 작동!
데이터: 문자, 숫자, 이미지 등 정보를 표현하는 기본 단위
명령어: 데이터를 어떻게 처리할지 지시하는 명령

💻 컴퓨터 구조 & 운영체제 시리즈

이 시리즈는 『혼자 공부하는 컴퓨터 구조+운영체제』 (강민철 저)
+ 인프런 강의를 기반으로 개인적으로 복습 및 정리한 기록입니다.

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💾 데이터와 명령어

컴퓨터는 눈에 보이지 않는 숫자와 기호들을 처리하면서 돌아가요.
이 글에서는 컴퓨터가 이해하는 정보인 ‘데이터’와 ‘명령어’에 대해 정리해볼게요!

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📦 데이터 (Data)

🔹 정보의 단위

단위	설명
비트(bit)	0과 1을 표현하는 가장 작은 단위 (2ⁿ 표현 가능)
바이트(byte)	8비트
킬로바이트(kB)	1000 바이트
메가바이트(MB)	1000 kB
기가바이트(GB)	1000 MB
테라바이트(TB)	1000 GB
워드(word)	CPU가 한 번에 처리할 수 있는 데이터 단위 (half, full, double word 등)

🔹 이진법과 음수 표현

• 컴퓨터는 2진수(0과 1) 로만 계산
• 음수 표현: 2의 보수 사용
  • 0과 1을 반전하고 1을 더함
  • 예: -5를 표현하기 위해 5의 2의 보수 사용
• CPU는 연산 결과에 따라 flag로 양/음/오버플로우 등을 판단함

🔹 16진법 (Hexadecimal)

• 이진수가 너무 길어지는 것을 방지
• 4비트를 한 자리로 축약 → 예: 1111 → F

🔹 문자 데이터와 인코딩

✅ 문자 집합 (Character Set)

• 컴퓨터가 이해할 수 있는 문자의 모음

✅ 인코딩 & 디코딩

• 인코딩: 문자를 0과 1의 이진수로 변환
• 디코딩: 이진수를 다시 문자로 변환

✅ ASCII

• 초기 문자 인코딩 방식 (7비트)
• 영어, 숫자, 일부 특수문자만 표현
• 8비트 중 1비트는 오류 검출용 패리티 비트

✅ 유니코드 (Unicode)

• 전 세계 문자를 하나의 체계로 표현
• 이모지, 한글 등 다국어 지원 가능
• 인코딩 방식:
  • UTF-8: 가변 길이 (1~4바이트)
  • UTF-16, UTF-32 등

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🧾 명령어 (Instruction)

컴퓨터에게 시키는 일을 구체적으로 표현한 것

🔹 고급 언어 vs 저급 언어

구분	설명
고급 언어	사람이 이해하기 쉬운 언어 (예: C, Python, Java)
저급 언어	컴퓨터가 바로 이해하는 언어 (기계어, 어셈블리어)

• 컴파일 언어: 전체 코드를 기계어로 번역한 후 실행
• 인터프리터 언어: 한 줄씩 바로 실행 (예: Python)

🔹 기계어와 어셈블리어

• 기계어: 0과 1로 이루어진 명령어
• 어셈블리어: 사람이 읽기 쉽게 기계어를 문자로 바꾼 언어

🔹 명령어의 구성

명령어 = 연산코드(opcode) + 오퍼랜드(operand)

• 연산코드: 어떤 연산을 할지
• 오퍼랜드: 연산에 사용할 데이터 or 데이터의 위치

연산코드 예시

1. 데이터 전송 (move)
2. 산술/논리 연산 (add, sub, and, or)
3. 흐름 제어 (jump, call)
4. 입출력 제어

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📍 명령어 주소 지정 방식

🔸 유효 주소 (Effective Address)

• 실제로 데이터를 어디서 가져올지에 대한 주소

🔸 주소 지정 방식 (Addressing Mode)

방식	설명	특징
즉시 (Immediate)	오퍼랜드 필드에 연산에 사용할 값 자체를 직접 명시	실행 빠름, 메모리 접근 없음
직접 (Direct)	오퍼랜드가 데이터가 저장된 메모리 주소	단순하지만 주소 변경 어려움
간접 (Indirect)	오퍼랜드가 데이터의 주소를 저장하고 있는 주소	유연하지만 속도 느림
레지스터 (Register)	오퍼랜드가 레지스터를 직접 명시	매우 빠름, 메모리 접근 없음
레지스터 간접 (Register Indirect)	오퍼랜드가 데이터 주소를 저장한 레지스터	메모리 접근 가능 + 빠른 속도

✅ 일반적으로 레지스터는 메모리보다 훨씬 빠름!

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✅ 마무리 정리

컴퓨터는 단순한 명령어와 데이터를 조합해
우리가 사용하는 복잡한 프로그램을 실행해요.

이해하기 어려울 수 있지만,
기본 개념만 알아도 컴퓨터가 어떻게 작동하는지 감 잡을 수 있어요!

✨ 다음 편에서는 CPU의 구조와 동작 방식을 정리해볼게요!

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📚 참고 자료

• 『혼자 공부하는 컴퓨터 구조+운영체제』 - 강민철 저
• 인프런 강의 - 혼자 공부하는 컴퓨터 구조+운영체제 기반 강의

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