[파이썬프로그래밍기초] 1강. 컴퓨터의 이해

방송통신대학교 파이썬프로그래밍기초 강의 정리 자료입니다.

 

1. 데이터와 정보

데이터의 개념

: 어떤 현상이나 사실에 대한 설명 또는 설명의 집합으로 국립국어원  표준국어 대사전에서는 ① 관찰이나 실험, 조사로 얻은 사실, ② 이론을 세우는데 기초가 되는 사실 또는 바탕이 되는 자료로 정의하고 있음. 즉, 데이터는 관찰이나 측정을 통해 얻은 수치, 문자 형태의 표현할 수 있는 질적(quality) 또는 양적(Quantity)값임. '붉다', '밝다', '뜨겁다'와 같은 것들이 질적 데이터의 예시이고, '3500도'라는 것들이 양적 데이터의 예시임.

 

정보의 개념

: 문제 또는 질문을 해결하기 위해 사용할 수 있는 데이터와 데이터의 집합으로 국립국어원 표준국어 대사전에서는 ① 어떤 데이터나 소식을 통하여 얻은 지식이나 상태의 총량, ② 관찰이나 측정을 통하여 수집한 자료를 문제 해결에 도움이 될 수 있도록 정리한 지식으로 정의하고 있음. 즉, 관찰과 측정을 통해 얻은 데이터를 처리(정렬, 합산, 군집화 등)하여 실제 문제 해결에 도움이 되는 데이터 또는 결과물임.

 

정보처리과정

: 데이터는 현상에 대한 관찰과 측정으로 생성되고, 처리와 가공을 통해 정보로 변환되어 문제해결에 사용됨. 데이터는 기록된 사실이지만, 직접적으로 문제를 해결하는데 도움이 되지 않음. 

관찰과 측정

: 관찰은 사물 또는 현상을 파악하는 행위로 '뜨겁다'와 같은 데이터들이 대표적 예시이고, 측정은 절대적인 기준에 맞춰 현상을 수치로 나타내는 과정으로 '3500도'와 같은 연속적 데이터와 'A급 화염'과 같은 범주적 데이터로 나누어질 수 있음.

 

처리와 가공

: 불의 온도에 따라 나타나는 색상을 나열하면 각각의 불에 대한 궁금증을 해결할 수 있는 데이터가 될 수 있는데, 처리와 가공은 이와 같이 수집된 데이터의 집합을 정렬, 군집화, 계산 또는 표현방법 변경 등의 데이터를 변환하여 정보를 생산하는 과정임.

 

2. 컴퓨터의 개념

컴퓨터의 정의

: 정의된 방법에 따라 입력된 데이터를 자동으로 처리하여 정보를 생산하는 기계

 

데이터의 단위

- 비트(bit, binary digit)

데이터의 기본단위는 두개의 상태만을 가지는 가장 작은 단위의 이진수임. 컴퓨터는 두 가지의 상태값을 표현하는 기본단위인 비트를 여러 개 중첩시켜 데이터를 표현 또는 처리함.

 

- 바이트(byte)

: 8개의 bit가 중첩된 형태의 단위임.

 

컴퓨터와 2진법

: 트랜지스터에 전류를 흘려보내고 베이스에서 조작하면 전류가 흐르게 할 수 있는데 전류가 흐르는 상태를 1, 흐르지 않는 상태를 0으로 볼 수 있음. 2개 이상의 신호를 처리할 수 있는 트랜지스터도 만들 수는 있으나 크기의 문제가 있음. 대부분의 전자기기에 2가지 상태를 갖는 트랜지스터가 들어가 있기 때문에 2가지 상태를 활용하여 데이터를 처리할 수 있는 비트 단위로 데이터를 처리하게됨. 즉, 컴퓨터는 트랜지스터를 통해 2진법 숫자로 데이터를 표현하여 저장 및 처리함.

 

아날로그와 디지털

- 아날로그(Analog)

: 사물이나 개념을 연속적인 물리량 값으로 표현하고, 질적 데이터 또는 양적 데이터로 표현함.

 

- 디지털(digital)

: 사물이나 개념을 이산값(discrete value)으로 근사하여 표현하고, 양적 데이터로 표현함.

 

숫자 데이터의 표현

: 현실상에서 쓰이는 10진수는 컴퓨터가 이해할 수 없기 때문에 컴퓨터가 이해할 수 있게 2진수로 변환하여 넣어주고, 컴퓨터는 사람이 이해할 수 있게 10진수로 변환하여 반환해줘야하는데 이 과정에서 진법 변환이 이루어짐.

 

문자 데이터의 표현

: 한글,  알파벳 등과 같은 경우는 진법 변환이 아닌 사전에 정의된 인코딩 체계를 활용하여 데이터를 넣고 반환해줌. 대표적으로 ASCII 코드가 있으며, ASCII코드는 특정 코드를 통해 정보를 교환하기 위한 미국 표준임.

 

3. 컴퓨터와 프로그램

프로그램의 이해

: 컴퓨터는 정보를 처리하기 위한 방법과 과정을 자의적으로 결정이 불가능하기에 처리 방법과 과정이 정의된 프로그램을 사용함. 즉, 프로그램이란 컴퓨터가 어떤 작업을 자동으로 처리할 수 있도록 처리방법 및 순서를 컴퓨터가 이해할 수 있는 언어 형태로 기술한 것으로 유사한 유형의 여러 문제를 추상화시킨 알고리즘(algorithm)을 구현한 결과물임.

 

알고리즘의 정의

: 문제를 풀기 위한 단계별 절차를 체계적 명령의 형태로 기술한 것으로 주어진 명령어를 처리하는 컴퓨터에게 문제를 해결하도록 만드는 정형화된 절차임.

프로그래밍 언어

: 사람과 컴퓨터 사이의 의사소통 도구

 

프로그래밍 언어의 분류

: 프로그래밍 언어는 0과 1로 표현하는 기계어에서 시작하여 점차 사람이 쓰기 편한 형태로 진화해왔음. 컴퓨터의 언어에 가까운 언어들을 저급언어, 사람의 언어에 가까운 언어를 고급언어라고 하며, 저급과 고급은 특정 언어가 무조건 좋은 것은 아님. 고급 언어는 그 자체로는 컴퓨터가 이해 및 실행할 수 없으므로 중간 컴파일러나 인터프리터와 같이 고급언어를 컴퓨터가 이해할 수 있는 언어로 변환해주는 매개체를 이용함.