전자캐드기능사 필기 개념 정리 11 — 자료의 표현과 연산

전자캐드기능사 필기 개념 정리 11 — 자료의 표현과 연산

 

출제기준 "8. 자료의 표현과 연산" 단원입니다.
컴퓨터가 숫자를 표현하고 계산하는 방식을 알아봐요.

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자료의 표현

08편(논리회로)에서 2진수의 기본을 배웠어요.

이번 편에서는 더 구체적으로 들어가요.

 

 

자료의 구조

 

컴퓨터에서 데이터는 다음과 같은 단위로 구성돼요.

비트(bit) — 가장 작은 단위, 0 또는 1
바이트(byte) — 8비트 묶음
워드(word) — CPU가 한 번에 처리하는 단위 (보통 32비트 또는 64비트)

 

 

자료의 표현방식

 

숫자를 컴퓨터 내부에서 표현하는 방식에는 여러 가지가 있어요.

정수 표현 — 부호와 크기, 1의 보수, 2의 보수
실수 표현 — 부동소수점 (소수점 위치가 고정되지 않음)

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2의 보수 — 왜 쓰는가

컴퓨터에서 음수를 표현할 때 가장 많이 쓰는 방식이 2의 보수예요.

 

2의 보수를 구하는 방법:

1. 1의 보수 구하기 — 모든 비트의 0과 1을 반전
2. 1의 보수에 1을 더하기 — 그게 2의 보수

 

예를 들어 5를 4비트로 표현하면:

5  = 0101
1의 보수 (반전) = 1010
2의 보수 (+1) = 1011  → 이게 -5를 의미

 

 

왜 이렇게 복잡한 방식을 쓸까요?

 

컴퓨터 회로는 덧셈 회로를 만들기는 쉬운데, 뺄셈 회로를 별도로 만들기는 번거로워요.

2의 보수를 쓰면 뺄셈을 덧셈으로 바꿔서 처리할 수 있어요.

A - B = A + (B의 2의 보수)

 

즉, 뺄셈 회로를 따로 만들지 않고 덧셈 회로 하나로 더하기와 빼기를 모두 처리할 수 있게 되는 거예요.

회로가 단순해지고 부품도 줄어듭니다.

 

2의보수

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연산 — 산술연산과 논리연산

산술연산

숫자를 다루는 계산이에요.

가산(더하기), 감산(빼기), 곱셈, 나눗셈

 

앞서 배운 2의 보수를 활용하면 가산기 하나로 가산과 감산을 모두 처리할 수 있어요.

 

논리연산

08편에서 배운 AND, OR, NOT 게이트를 활용한 연산이에요.

AND 연산 — 두 비트 모두 1일 때 1
OR 연산  — 두 비트 중 하나라도 1이면 1
NOT 연산 — 비트를 반전
XOR 연산 — 두 비트가 다를 때만 1

 

논리연산은 단순히 게이트 동작뿐 아니라, 실제 산술연산(특히 가산기)을 만드는 데도 활용돼요.

 

예를 들어 XOR 게이트는 두 비트를 더할 때 "받아올림 없는 합"을 계산하는 데 쓰여요.

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자료표현과 연산 핵심 정리

항목	내용
비트/바이트/워드	데이터 표현 단위 (작은 것부터 큰 것 순)
2의 보수	1의 보수(비트반전) + 1, 음수 표현 방식
2의 보수를 쓰는 이유	뺄셈을 덧셈으로 처리, 회로 단순화
산술연산	가산, 감산, 곱셈, 나눗셈
논리연산	AND, OR, NOT, XOR

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전자캐드기능사 출제 포인트

✅ 자료 단위 — 비트 < 바이트(8비트) < 워드(32/64비트)
✅ 2의 보수 구하는 법 — 1의 보수 + 1
✅ 2의 보수 쓰는 이유 — A-B = A+(B의 2의보수), 덧셈회로로 뺄셈 처리
✅ 산술연산 vs 논리연산 구분
✅ XOR — 두 비트가 다를 때만 1 (가산기 핵심 원리)

 

💡 실무에서는?
네트워크 서브넷마스크 계산, IP 주소 비트 연산이 결국 이 2진수·논리연산의 실무 버전입니다. 방화벽 정책에서 IP 대역을 AND 연산으로 매칭하는 원리를 알면 서브넷 설계나 ACL(접근제어목록) 작성이 훨씬 직관적으로 이해됩니다.

 

다음 편에서는 소프트웨어 일반으로 이어갑니다!

 

궁금한 점은 댓글로 남겨주세요!

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