프로그래밍기능사 · 정보시스템 기초기술 과목
프로그래밍기능사 컴퓨터 구조와 자료 표현 개념 정리
중요도 ★★★★☆ · 40% (추정)
AI가 새로 쓴 글 가운데, 작성과 분리된 AI 검증(다시 읽고 사실·수치 확인)을 통과한 단원만 싣습니다. 틀린 곳을 발견하면 알려 주세요.
개요
이 단원은 컴퓨터가 어떻게 생겼고 자료를 어떻게 나타내는지 다룹니다. 중앙처리장치와 기억장치의 구조, 2진수·8진수·16진수 사이의 변환, 자료의 단위, 그리고 AND·OR 같은 논리 연산이 차례로 나옵니다.
중앙처리장치(CPU)는 명령을 해석하고 순서를 지시하는 제어장치, 실제 계산을 하는 연산장치, 값을 잠깐 담아 두는 레지스터로 이루어집니다. 기억장치는 빠른 순서로 레지스터, 캐시, 주기억장치, 보조기억장치입니다. 빠를수록 값이 비싸고 용량이 작습니다. 주기억장치 가운데 RAM 은 전원이 꺼지면 내용이 사라지고, ROM 은 전원이 꺼져도 내용이 남습니다.
컴퓨터는 모든 자료를 0과 1, 곧 2진수로 나타냅니다. 2진수를 10진수로 바꿀 때는 오른쪽부터 1, 2, 4, 8 처럼 두 배씩 커지는 자리값을 곱해 더합니다. 자료의 단위는 비트가 가장 작고, 8비트가 모여 1바이트가 됩니다. 논리 연산에서 AND 는 둘 다 1일 때만 1, OR 는 하나라도 1이면 1, XOR 는 두 값이 다를 때만 1 입니다.
핵심 개념
중앙처리장치(CPU)
명령을 해석하고 지시하는 제어장치, 산술·논리 계산을 하는 연산장치, 값을 잠깐 담는 레지스터로 이루어진 컴퓨터의 두뇌입니다.
외우는 요령제어장치는 지휘자, 연산장치는 계산기.
기억장치 계층
빠른 순서로 레지스터, 캐시, 주기억장치, 보조기억장치입니다. 빠를수록 비싸고 용량이 작습니다.
외우는 요령CPU 에 가까울수록 빠르다.
RAM 과 ROM
RAM 은 읽고 쓸 수 있지만 전원이 꺼지면 내용이 사라집니다. ROM 은 주로 읽기만 하며 전원이 꺼져도 내용이 남습니다.
외우는 요령RAM 은 칠판(지우면 사라짐), ROM 은 새겨 둔 글씨.
진법 변환
2진수를 10진수로 바꿀 때는 오른쪽부터 1, 2, 4, 8, 16 자리값을 곱해 더합니다. 1010 은 8 + 2 = 10 입니다. 2진수 네 자리는 16진수 한 자리, 세 자리는 8진수 한 자리가 됩니다.
외우는 요령16진수에서 A~F 는 10~15 입니다.
논리 연산
AND 는 두 값이 모두 1일 때만 1, OR 는 하나라도 1이면 1, NOT 은 0과 1을 뒤집고, XOR 는 두 값이 서로 다를 때만 1 입니다.
외우는 요령XOR 는 '다르면 1'.
자료의 단위
비트는 0 또는 1 하나를 담는 가장 작은 단위입니다. 8비트가 모여 1바이트, 4비트는 니블이라고 합니다.
외우는 요령'바이트는 비트 여덟 개'.
자주 나오는 포인트
- 2진수·10진수·16진수 사이의 변환 문제를 대비하세요.
- 기억장치를 속도 순서로 바르게 나열한 것을 고르는 문제가 나옵니다.
- 전원이 꺼지면 내용이 사라지는 기억장치(RAM)를 묻습니다.
- AND·OR·XOR 의 결과를 구하는 문제가 나옵니다.
헷갈리는 것 비교: RAM 과 ROM
| 구분 | RAM | ROM |
|---|---|---|
| 전원이 꺼지면 | 내용이 사라짐 | 내용이 남음 |
| 읽기·쓰기 | 자유롭게 읽고 씀 | 주로 읽기만 함 |
| 쓰임 | 실행 중인 프로그램과 자료 | 부팅 프로그램 같은 기본 정보 |
대표 문제 3개
검수를 마친 예상문제 가운데 이 단원의 대표 문제입니다.
문제 1. 2진수 1101 을 10진수로 바꾼 값은?
- ① 11
- ② 1101
- ③ 13
- ④ 14
▼ 정답과 해설 보기▲ 정답과 해설 접기
정답: ③ 13
핵심: 2진수는 자리마다 8·4·2·1 을 곱해 더한다
오른쪽 자리부터 1, 2, 4, 8 의 값을 가집니다.
- 1101 → 8 + 4 + 0 + 1
- 합계: 13
- 확인: 13 = 8 + 4 + 1 이므로 2진수 1101 이 맞습니다.
틀린 선지
- ① 11: 1011 을 바꾼 값입니다.
- ② 1101: 2진수를 그대로 읽은 것입니다.
- ④ 14: 1110 을 바꾼 값입니다.
문제 2. 다음 기억장치 중 접근 속도가 가장 빠른 것은?
- ① 레지스터
- ② 주기억장치(RAM)
- ③ 하드디스크
- ④ 캐시 메모리
▼ 정답과 해설 보기▲ 정답과 해설 접기
정답: ① 레지스터
핵심: 속도: 레지스터 > 캐시 > 주기억장치 > 보조기억장치
레지스터는 CPU 안에 있는 아주 작은 기억장소로 가장 빠릅니다. CPU 에서 멀어질수록 느려지고 용량은 커집니다.
틀린 선지
- ② 주기억장치(RAM): 주기억장치는 캐시보다 느립니다.
- ③ 하드디스크: 하드디스크는 보조기억장치로 가장 느립니다.
- ④ 캐시 메모리: 캐시도 빠르지만 CPU 안의 레지스터보다는 느립니다.
문제 3. 1 바이트(Byte)는 몇 비트(bit)인가?
- ① 16비트
- ② 1024비트
- ③ 8비트
- ④ 4비트
▼ 정답과 해설 보기▲ 정답과 해설 접기
정답: ③ 8비트
핵심: 1 바이트 = 8 비트
비트는 0 또는 1 하나를 나타내는 가장 작은 단위입니다. 비트 8개를 모은 것이 1 바이트이고, 보통 영문자 한 글자를 나타냅니다.
틀린 선지
- ① 16비트: 16비트는 2 바이트입니다.
- ② 1024비트: 1024 는 1 KB 가 몇 바이트인지 나타내는 수입니다.
- ④ 4비트: 4비트는 니블(nibble)이라고 부르며 바이트의 절반입니다.