2진법으로 이해하는 컴퓨터 용량

컴퓨터는 0과 1만으로 작동한다는 이야기를 들어봤을 것이다. 실제로 컴퓨터는 0과 1만으로 숫자, 글자, 사진, 영상, 소리 등을 모두 저장할 수 있다. 컴퓨터의 언어는 0과 1로 구성된다. 이것을 2진법이라고 부른다. 한편 현실 세계에서는 10진법을 사용한다. 4를 "사"라고 읽는 게 10진법이다. 4를 컴퓨터의 언어인 2진법으로 표현하면 100이다. 원리가 뭐냐 하면

 

1 = 001 (0*1)
2 = 010 (2*1 + 1*0)
3 = 011 (2*1 + 1*1)

4 = 100 (4*1 + 2*0 + 1*0)

출처=부스트코스

이런 식이다. 오른쪽에서 왼쪽으로 갈수록 2의 n승으로 자릿수가 형성되고 거기에 0 또는 1을 곱해서 숫자를 만든다. 각 자릿수에서 나온 숫자를 모두 더하면 그 값이 10진수로 표현된다.

 

이런 작업은 마치 원하는 자리에 1이라는 스위치를 켜거나 끄는 것이라고도 표현할 수 있다. 컴퓨터에는 이러한 작은 스위치가 수십억 개 있다. 이를 트랜지스터라고 부른다. 트랜지스터를 목적에 맞게 켜주는 방식으로 수많은 정보를 표현하는 것이다.

 

데이터의 단위가 bit → byte → KB → MB → GB → TB 순으로 늘어나는 건 컴퓨터 과학을 모르는 사람도 대부분 안다. 이제 2진법을 알았으니 좀더 깊숙이 이해할 수 있다. 단위의 근본이 되는 bit는 0 또는 1, 언어로 표현하자면 예 또는 아니오다. 이런 비트를 줄지어 늘어놓으면 비트열이 된다. 8개를 늘어놓은 8bit가 바로 1byte다. 경우의 수를 따져보면 8개로 1 또는 0을 표현하면 2^8 =256 가지가 나온다. 1byte에는 알파벳 한 개 정도를 저장할 수 있다.

출처=부스트코스

눈치챘겠지만 byte가 늘어날수록 표현 가능한 경우의 수는 기하급수적으로 증가한다. 그렇게 바이트는 킬로바이트, 메가바이트, 기가바이트, 테라바이트 등으로 커진다. 비트열이 길어지면 표현하거나 저장할 수 있는 경우의 수가 늘어난다. 때문에 컴퓨터가 저장할 수 있는 용량도 늘어난다.