CODE: 하드웨어와 소프트웨어에 숨어있는 언어(1)

Prologue

레지스터를 이용하는 폰 노이만 아키텍처 기반의 컴퓨터들은 거의 비슷한 명령어들을 가지고 있습니다.

- 대부분의  프로세서는 어떤 프로세서를 이용하더라도:

(1) 외부 메모리 > 내부 레지스터로 접근하는 로드 명령어를 보유

(2) 내부 레지스터 > 외부 메모리로 데이터를 옮기는 저장 명령어를 보유

(3) 레지스터를 이용하는 여러 가지 연산 명령과 다양한 분기 명령어를 보유

 

컴퓨터의 '파일'의 개념에 대해서 제대로 아는 것은 중요합니다.

- 저장 장치에 있는 파일이 어떤 방식으로 메모리로 로드 되는지

- 메모리에 있는 파일이 어떻게 저장장치로 저장되는지

 

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Chapter 1 ~ 6. 손전등으로 대화하기: 이진(Binary)형태를 가진 부호의 속성에 대한 통찰력 가지기

손전등을 켜고, 끄는 횟수로 자음 모음을 표현하여 의사소통을 시도 (A=1, B=2.. Z=27... )

> 간단한 문장 전달에도 100번에 달하는 on/off가 필요함

>> 모스부호를 통해 각 문자별로 부호 속성(점,선)이 부여된 부호(Code)를 할당하여 짧은 조합으로 표현

>>> 점자의 부호 속성: 평평하거나 / 볼록하거나의 상태를 6개의 점으로 조합하므로 2^6=64개의 부호 표현 가능

+ 특정 부호 뒤에 나오는 부호의 의미를 문자에서 숫자로, 숫자에서 문자로 변환하는 부호: 시프트 부호

+ 특정 부호 뒤에 나오는 부호를 대문자로 해석하는 부호: 이스케이프 부호

>>>> 전기회로의 스위치 속성: 스위치로 전기가 흐르게 했다면 켰다(회로가 닫혔다)/반대라면 껐다(회로가 열렸다)

+ 전선으로 연결 된 한 쪽 끝에서 어떤 일을 하면 그것이 전선의 맞은 편에서 어떤 일을 유발시킬 수 있다 라는 개념에서 착안

>>>>> 150여년 전 이러한 전신(telegraph)시스템을 장거리로 연결하는데 저항으로 인한 물리적 거리 한계가 발생

>>>>>> 일정 거리마다 음향기와 전신의 키를 관리하는 사람을 두고, 음향기로 수신된 메시지를 다시 키로 전달해주는 릴레이 방식 채택

>>>>>>> 키와 음향기 사이에 다시 중간 기계를 두어 수신된 메시지를 자동으로 전송하도록 개선(중계기, 즉 릴레이 장치)

 

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Chapter 7 ~ 8. 우리가 사용하는 10개의 숫자들

- 숫자는 문자에 비해 비교적 문화의 영향을 덜 받는 부호입니다.

- 숫자는 아마도 우리가 일반적으로 다루는 부호들 중 가장 추상화 된 형태의 부호일 것입니다.

--> 3이란 숫자를 보면 사과 세 개, 채널 번호, 게임 점수, 생일과 같이 여러 가지를 나타낼 수 있습니다.

--> five(다섯)과 fist(주먹)이 같은 어원을 가지고 있다는 점은 결코 우연이 아닙니다.

--> 인간의 모든 수체계는 두 손을 합친 10 이라는 숫자에 기반을 두게 되어 십진수라 이야기 합니다.

 

이진수에서는 가장 높은 자릿수가 항상 1이고, 그 뒤는 0으로만 이루어집니다.

그래서 이진수는 항상 2의 거듭제곱수가 됩니다. 아래는 이진수와 십진수로 표현한 2의 거듭제곱표 입니다.

 

2^0 = 1 = 1(10진수)

2^1 = 10 = 2

2^2 = 100 = 4(

2^3 = 1000 = 8

2^4 = 10000 = 16

2^5 = 100000 = 32

2^6 = 1000000 = 64

2^7 = 10000000 = 128

2^8 = 100000000 = 256

2^9 = 1000000000 = 512

2^10 = 10000000000 = 1024

2^11 = 100000000000 = 2048

2^12 = 1000000000000 = 4096

 

101101011010을 십진수로 표현하려면

 

1 x 2048 +

0 x 1024 +

1 x 512 +

1 x 256 +

0 x 128 +

1 x 64 +

0 x 32 +

1 x 16 +

1 x 8 +

0 x 4 +

1 x 2 +

0 x 1

 

즉, 2906이 됩니다. 이를 다시 이진수로 표현하면

 

2^11 = 2048이므로 첫 번째 자리수는 1,

1024 제외이므로 0 = 2048

512는 1 = 2048 + 512 = 2560

256는 1 = 2560+265 = 2816

128은 제외

64는 1 = 2816+64 = 2880

32는 제외

16은 1 = 2880+16 = 2896

8은 1 = 2896 + 8 = 2094

4는 제외

2는 1 = 2094+2 = 2906

1은 제외 = 2906

 

즉, 101101011010으로 동일한 결과를 도출할 수 있다는 것을 알 수 있습니다.

 

이와 같이, 우리가 일반적으로 사용하는 숫자 체계를 0과 1만 사용하는 이진수 체계로까지 단순화 시켰으며, 이진수 체계는 산술 연산과 전기와의 차이를 채워줄 수 있는 연결고리가 됩니다. 앞서 살펴본 스위치, 전선, 전구, 릴레이 그리고 이와 유사한 모든 것들은 모두 이진수인 0과 1로 표현할 수 있기 때문입니다.

 

1948년 경 미국의 수학자인 존 와일더 터키는 이진수 라는 긴 음절 대신 보다 짧은 음절을 사용하기로 결정함에 따라 bit(비트)라는 용어가 탄생하게 되었습니다.