[디지털 논리 3강] 문자 인코딩 방식(ASCII,Unicode,BCD 바이너리 인코딩,Gray Code,Parity Bit)

 

숫자 표현은 부동소수점과 sign비트등을 이용해서 공부하였다.

이번강에서는 문자 인코딩에 대해서 다뤄보겠다.

문자의 인코딩은 숫자를 문자로 일대일로 맵핑한다.

문자 인코딩

ASCII Code : 아주 오래된 미국의 표준이다.

• 아스키코드는 7비트 인코딩이다!! (시험문제 ox문제) 8비트 아니다!

• 33개의 컨트롤 문자와, 95개의 읽을 수 있는 문자를 가지고 있다.

• 컨트롤 문자들은 몇개를 제외하고는 거의 사용되고 있지 않다.(역사적 이유때문에 남아있다.)

• 아스키코드는 다른 문자 인코딩의 기본이다. (UTF-8은 아스키를 능가하지만 아스키 기반임)

사진을 보면 undefine가 있는데 이건 국가마다 다르다고 한다.

Extended ASCII Code(확장 아스키)

• 8비트만 사용 (1바이트) - 부호비트 삭제됨.

• 예시로 ISO/IEC 8859인데 이런 국가마다 다른 언어로 바꿨다.
  • ISO/IEC 8859-1 ~ ISO/IEC 8859-16 : 라틴계언어부터 불어 등등 까지.

Extended UNIX Code (EUC) (확장 유닉스 코드)

• 이후 시간이 지나면서 아시아권 언어들이 들어오게 되면서 변화를 요구하게 됐다.
  • ex) 한국어, 중국어, 일본어 등
  • 한중일 인코딩에 주로 사용되는 멀티바이트 문자 인코딩시스템이다.

• The structure of EUC is based on the ISO/IEC 2022 standard

• EUC-KR은 완성형 (조합형과 대립이 있었지만 완성형으로 결정됨) (94*94 태이블 #:8836 으로 배열된다.)
  • 기호 및 숫자는 #1222
  • 미리 작성된 한글

• 이제 UTF-8이 일반적이지만 EUC-KR은 여전히 사용되고 있어서 가끔 불일치 문제가 발생한다. (한글 깨지는 경우 발생)
  • 2021년 3월 기준 한국 웹페이지 10.8% 가 여전히 사용중.

DOS/Windows Code Pages

 

• 윈도우95에서부터 사용된 문자 인코딩 세트이다.
  • 윈도우 95부터는 많은 공부를 하지 않고도 사용을 할 수 있게 됐다.
  • 윈도우 GUI에서 사용되는 코드페이지이다.

• 한글이 확장완성형이 됐다. (#94 *94 이상)
  • 조합해서 모든 한글을 나타낼 수 있게 됐다.
  • 유니코드 2.0에서 사용할 수 있는 한글 세트에 영향을 미쳤다.

Unicode

• 전세계 대부분 문자 체계에서 표현되는 텍스트의 이로간된 인코딩, 표현처리를 위한 국제 표준이다.

• 현재 사용하는 유니코드 3.0에서는 총 143859개의 문자가 있다.
  • 이모티콘과 역사문자, 기호세트등이 포함돼있다.

• 유니코드는 효율성을 위해 다양한 문자 인코딩으로 구현이 된다.
  • 유니코드 변환 방식 : UTF-8(1~4바이트) UTF-16 (2~4바이트) ,UTF-32(4바이트 고정폭)

• 바이트 순서 표시(BOM) (유니코드 서명이라고도 한다.)
  • 엔디안을 알려주는 매직넘버이다.
  • BOM은 UTF-8뿐 아니라 UTF-16, 32에서도 선택사항이다.
    • 따라서 가끔 텍스트 파서나 편집자를 혼란스럽게 한다.

유니코드 식별 방법

어떻게 우리는 바이트의 길이가 항상 일정한게 아닌데 인코딩을 알 수가 있을까에 대한 대답은 각 바이트별로 규칙이 존재한다.

1바이트 일때는 시작비트가 0이고,

2바이트일때는 110/10

3바이트일때는 1110/10/10

4바이트일때는 11110/10/10/10 이런방식으로 인코딩 되기 때문

UTF인코딩 기호보기

UTF-8 Encoding:	0xEF 0xBF 0xBF
UTF-16 Encoding:	0xFFFF
UTF-32 Encoding:	0x0000FFFF

예시

한글에서는 많은 사람들이 \을 돈(원)모양으로 사용을 해서 살짝 다르다.

\ (in Times New Roman) vs. (in Malgun Gothic)

이것은 두개의 폰트차이 때문에 생긴 현상이다.

BCD 바이너리 인코딩

10진수 숫자를 바이너리로 인코딩 하는것.(Binary-coded Decimal)

BCD방식에서는 각 자리별로 숫자를 메긴다.

한 자리당 4비트를 제공한다.

e.g. 3 2 9 → 0011 0010 1001

이런 방식을 쓰는장점

• BCD는 십진수를 표기하는 방법이 자연스럽다.

• 소수점을 (분수 등) 을 정확하게 표현할 수가 있다

• 니블(4비트)를 사용해서 소수점 한 자릿수를 나타낼 수 있다. (추가 코드 6개를 쓰지 않는다는 장점)
  • e.g. 0.7 vs. 0.1011001…(2) vs. 0000.0111(SBCD)

• 10의 거듭제곱 반올림을 쉽게 계산할 수 있다.

• 3 2 9 → 0011 0010 1001

단점

• 컴퓨터는 2진수 기반으로 작동하기 때문에 BCD를 사용하려면 다른 알고리즘을 적용해야 사용이 가능하다.(순수 이진수를 위한 ALU만으로는 사용불가)

• 순수 2진수보다 더 많은 비트 필요.

계산기 디지털시계 같은 간단한 전자기기에 사용이 된다.

Gray Code

인접한 두 값이 한 비트만 다른 2진수 시스템이다.

• 각 자리가 증가할 때마다 비트가 하나만 바뀐다는 특징이 존재한다.

이건 디지털 통신의 오류를 수정해줬고

스위치나 인코더에 사용된다

별명 : Reflected binary code (RBC), reflected binary (RB)

왜 Gray code가 노이즈랑 에러에 강한가?

0과 1은 늘 100퍼센트지만

0 → 0: 0 (100%) – 0 → 1: 1 (90%), 0 (10%) – 1 → 0: 0 (90%), 1 (10%) – 1 → 1: 1 (100%)

스위치에서 이렇게 정확하지 않다.

따라서 일반 아스키를 사용하면 비트를 여러개를 동시에 바꿔야 하는 경우가 계속해서 생기는데, Gray code에서는 오로지 1개만 바꾸기 때문에 에러 가능성이 더 줄어든다.

하지만 컴퓨터에서는 자주 사용되지는 않고 로보틱스쪽에서 많이 사용된다.

 

Parity Bit

• 가장 간단한 방식의 에러 감지 코드형식이다.

• 7비트로 데이터를 표현하고 1비트로 데이터가 에러인지 아닌지를 감지한다.

패리티 비트는 1의 총 수가 짝수 또는 홀수인지 확인합니다.

• 짝수(even) 패리티 비트: 1의 개수(패리티 비트 포함)가 짝수이면 수정한다.

• 홀수(odd) 패리티 비트: 1의 개수(패리티 비트 포함)가 홀수이면 수정한다.

한계

• 패리티는 1비트 오류만 감지할 수 있다(2비트 이상 오류는 감지 불가)

• 패리티는 1비트 오류가 어디서 발생했는지 위치를 알 수가 없다.

사용되는 곳

RAID(하드디스크 드라이버를 여러개로 나누는 기술)배열 같은 느낌이다.

이건 드라이브의 장애를 쉽게 해결 할 수 있다.

4테라의 하드디스크가 있다면 1개는 Parity Disk로 작동한다.

나의 데이터가 뭔가 문제가 있는지를 파악하는데 도움이 된다.

이게 없다면 하드디스크에 장애가 생겨도 모른다?

즉 복구가 쉽다. 무엇이 고장났는지 쉽게 알 수가 있다.

 

RAM 패티티를 사용하면 추가 정보로 데이터 오류를 감지할 수 있다.

이 개념은 ECC메모리 (오류 수정코드 메모리, 해밍코드)로 계승된다.

체크 섬

체크섬을 오류를 감지하는 작은 크기의 블록이다. ( 패이티 블록과 다르다.)

체크섬을 매우 복잡한 알고리즘을 사용한다.

Hash functions • Cyclic redundancy checks (e.g. CRC-32) • Message-Digest algorithms (e.g. MD5) • Secure Hash Algorithm 2 (e.g. SHA-256, SHA-512)

체크섬의 특징은 아주 작은 변화만 있어도 큰 숫자값의 변화가 생긴다는 것이다.

해쉬함수는 해쉬태이블의 인덱스를 사용하는 알고리즘이다.

체크섬은 체크섬 알고리즘에 의해 생성된다.

 

Bom을 지원하지 않는 에디터에서는 Bom을 문자를 이상하게 나타낼 수도 있다.

(Bom은 엔디안 정보를 줌.)

 

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