bit, byte, Byte ordering

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1. 비트와 바이트 

bit, byte는 컴퓨터 데이터를 측정하는 기본 단위로써, 데이터의 크기나 저장 용량을 나타내는 데 사용됩니다.

 

▶ 비트(bit)

비트는 이진 데이터의 가장 작은 단위로, 0 또는 1의 값 하나를 저장할 수 있는 용량을 가집니다. 

컴퓨터는 모든 종류의 데이터를 비트의 조합으로 처리합니다. 

 

▶ 바이트(byte)

8개의 비트가 모이면 바이트가 되고, 컴퓨터 메모리와 저장 공간의 기본 단위로 사용 

 

 

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2. 최상위 비트(MSB), 최하위 비트(LSB)

가장 왼쪽에 있는 비트를 Most Significant Bit(MSB)라고 하고, 가장 오른쪽 비트를 Least Significant Bit(LSB)라고 합니다. 

 

▶ 부호 비트란?

부호 비트는 정수와 같은 데이터 타입의 부호를 나타내는데 사용되는 비트입니다. 컴퓨터에서는 보통 MSB를 사용하여 부호를 나타냅니다. 만약 부호 비트가 0이면 양수이고, 1이면 음수입니다. 

 

▶ 2의 보수 

컴퓨터는 2의 보수 방식을 사용하여 음수를 표현합니다. 2의 보수는 각 비트를 반전시킨 후 1을 더하는 방식을 사용합니다. 2의 보수를 사용하는 이유는 덧셈, 뺄셈 등의 연산을 간단하고 올바르게 만들어 주기 때문입니다. 
만약 2의 보수가 적용된 2진수 bit를 10진수 형태로 표현하려면 다시 2의 보수를 적용하고 1을 더합니다. 이후 10진수로 변환합니다. 

 

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3. 표현 가능한 수의 범위 

▶ 부호가 없는 경우(unsigned)

비트의 자리수에 따라 표현할 수 있는 수의 범위는 2의 거듭제곱을 기반으로 결정됩니다. 

각 비트는 0 또는 1을 가질 수 있으므로, n비트로 표현 가능한 최대 수는 (2^n)-1 입니다. 

ex) 8비트는 (2^8)-1 = 255
즉, 0 ~ 255까지의 수를 표현할 수 있습니다. 

 

▶ 부호가 있는 경우(signed)

최상위 비트가 부호 비트로 사용이 되고 최상위 비트가 0이면 양수, 1이면 음수를 나타냅니다. 

양수의 최대값 = (2^{n-1}-1) 

음수의 최소값 = (-2^{n-1}) 입니다. 
ex) 8비트 부호 있는 정수 

양수 최대값 = (2^{8-1}-1) = 127

음수 최소값 = (-2^{8-1}) = -128

-128 ~ 127 까지의 수를 표현할 수 있습니다.

 

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4. Byte ordering 

2바이트 이상의 데이터가 메모리에 연속적으로 저장될 때 정렬 방법을 바이트 오더링이라고 합니다. 

바이트 오더링은 크게 빅 엔디안(Big Endian)과 리틀 엔디안(Little Endian)으로 나누어 집니다. 

바이트 오더링은 비트의 순서가 아닌 바이트 순서가 달라집니다.

 

▶ 빅 엔디안(Big endian)

MSB 부터 메모리의 낮은 주소에 저장되는 방식입니다. 

보통 네트워크에서 데이터 전송을할 때 사용하는 방식입니다.

 

▶ 리틀 엔디안(Little endian)

LSB 부터 메모리의 낮은 주소에 저장되는 방식입니다.

대다수의 개인용 컴퓨터와 서버가 사용하는 방식입니다.

 

 

 

 

출처

https://www.researchgate.net/figure/Basic-fundamentals-of-LSB-and-MSB_fig1_375252948

https://www.javatpoint.com/2s-complement-in-c