컴퓨터 과학에서 비트(bit)란?

비트(bit)란?

비트(bit)는 Binary Digit의 줄임말로써, 컴퓨터 과학에서 가장 작은 단위이며 0과 1의 값으로 구성되어 있다. 이 bit는 컴퓨터에서 가장 기본이 되는 개념으로, 데이터를 표현하고 처리하는 데 사용된다. 

 

bit는 컴퓨터의 데이터를 나타내는 데 중요한 역할을 한다. 여러 개의 bit를 조합하여 숫자, 문자, 이미지, 음성 등의 다양한 데이터를 표현할 수 있다. 그리고 컴퓨터의 처리 속도, 저장 용량, 통신 속도 등을 결정하는 중요한 요소다. 더 많은 bit를 사용할수록 더 많은 정보를 나타낼 수 있으며, 이는 컴퓨터의 성능과 기능에 직접적인 영향을 미친다.

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비트(bit)의 특징

1. 이진 체계

이친 체계는 0과 1 두 개의 값만을 사용하여 모든 데이터를 표현할 수 있는 방법(체계)이다. 컴퓨터는 전기 신호(=전구)나 자기장(=자석) 등의 물리적인 수단을 사용하여 bit를 나타낼 수 있다. 만약 전구 스위치가 꺼져서 전류가 흐르지 않는 상태를 0으로 표현할 수 있을 것이고, 전구 스위치가 켜져서 전류가 흐르는 상태를 1로 표현할 수 있을 것이다. 

 

2. 데이터 표현

bit를 사용하여 다양한 종류의 데이터를 표현할 수 있다. 예를 들면, 숫자, 문자, 이미지, 음성 등의 데이터를 이진 형태로 나타낼 수 있다. 컴퓨터에서 문자를 표현하기 위해서는 문자 인코딩 방식(ASCII, UTF-8)을 사용해서 bit로 매핑한 뒤 문자를 표현한다. 예를 들면, 이진수 101을 인코딩 방식으로 변환하면 숫자 5가 된다.

 

 

3. 비트묶음과 바이트

bit는 컴퓨터에서 가장 작은 단위이며, 컴퓨터의 데이터를 나타내는 데 중요한 역할을 한다. 여러 개의 bit를 조합해서 더 큰 데이터 단위를 표현할 수 있다. 8개의 bit를 묶어서 하나의 단위로 표현할 수 있는데, 이를 바이트(byte)라고 한다. byte가 가장 일반적인 데이터 단위이지만, 다른 단위도 존재한다.

 

① 바이트(Byte)

byte는 많은 컴퓨터 시스템에서 기본적인 데이터 단위로 사용된다. byte가 가장 일반적인 데이터 단위이다.

byte는 256(2의 8승)가지의 서로 다른 값을 나타낼 수 있으며, 문자, 숫자, 그래픽 등을 표현하는데 사용한다. 예를 들면, 파일 크기, 메모리 용량 등을 byte 단위로 표현할 수 있다.

아래는 컴퓨터를 사용하면서 많이 봤을 컴퓨터 단위일 것이다. byte는 bit의 묶음이라 할 수 있으며 byte의 크기가 커질 수록 bit의 수도 많이 포함되어 있다고 생각하면 된다.

1 byte = 8 bits
1 killobyte(KB) = 1024 bytes
1 megabyte(MB) = 1024 kilobyte(KB)
1 gigabyte(GB) = 1024 megabyte(MB)
1 terabyte(TB) = 1024 gigabyte(GB)

 

② 니블(nibble)

니블(nibble)은 4개의 bit를 묶은 데이터 단위이다. 각 nibble은 0부터 15까지의 16개의 값을 나타낼 수 있다. 일반적으로 16진수로 표현된 데이터를 다룰 때 nibble 단위로 처리하는 경우가 많다.

 

 

4. 컴퓨터 구성

컴퓨터의 CPU(중앙 처리 장치), 메모리(Memory), 저장 장치(Storage) 등은 모두 bit를 사용하여 데이터를 처리한다. bit는 컴퓨터의 처리 속도, 저장 용량, 통신 속도 등을 결정하는 중요한 요소다. 컴퓨터의 비트 수는 해당 컴퓨터 시스템이 처리할 수 있는 데이터의 크기와 범위를 결정한다. 일반적으로, 컴퓨터가 처리할 수 있는 비트 수가 많아 질 수록 처리 속도나 저장 용량이 결정된다. (따라서 더 빠른 속도의 성능 좋은 컴퓨터(운영체제)를 사용하고 싶다면 bit가 높은걸 고르면 된다.)

 

 

5. 컴퓨터 아키텍처(Architecture)

컴퓨터 시스템의 아키텍처는 bit의 크기에 따라 결정된다. 예를 들어, 32비트 아키텍처는 각 워드(word)가 32비트로 구성되어 있고, 64비트 아키텍처는 각 워드(word)가 64비트로 구성되어 있다.

- 워드(word)
 : 여기서 워드는 컴퓨터 구조에서 하나의 연산을 통해 저장 장치로부터 프로세서의 레지스터에 옮겨놓을 수 있는 데이터 단위이다. 즉, 컴퓨터에서 저장할 수 있는 데이터(연산)의 단위이다.

 

 

윈도우 운영체제를 사용하는 사람들은 윈도우가 32비트인지, 64비트인지 확인하라는 말을 들어봤을 것이다. 이때 32비트는 데이터를 처리하는 비트가 32비트라는 것이다. 따라서 높은 비트를 사용할수록 처리할 수 있는 연산과 데이터가 많아져서 소프트웨어를 다루는데 더 유용하다고 할 수 있다.

윈도우 32 비트 : 4,294,967,296의 데이터 크기 처리 가능
윈도우 64 비트 : 18,446,744,073,709,600,000의 데이터 크기 처리 가

 

 

 

6. 논리 연산

bit는 논리 연산을 수행하는 데 사용된다. 논리 연산자인 AND, OR, NOT, XOR 등은 bit 단위로 수행되어 다양한 논리 연산을 수행할 수 있다. 논리 연산은 컴퓨터 시스템에서 조건문, 논리회로, boolean 로직 등을 구현하는 데 사용된다.

 

① AND 연산 : 두 개의 bit를 AND 연산하면, 둘 다 1인 경우에만 결과가 1이 된다. 둘 다 1이 아니면 결과는 0이 된다. 예를 들어, 1 AND 0은 0이고, 1 AND 1은 1이다.

② OR 연산 : 두 개의 bit를 OR 연산하면, 하나의 bit만 1이어도 결과는 1이 된다. 두 bit가 모두 0인 경우에만 결과가 0이 된다. 예를 들어, 1 OR 0은 1이고, 0 OR 0은 0이다.

③ XOR 연산 : 두 개의 bit를 XOR 연산하면, 두 bit가 다를 때 결과가 1이 된다. 두 bit가 같으면 결과는 0이 된다. 예를 들어, 1 XOR 0은 1이고, 1 XOR 1은 0이다.

④ NOT 연산 : bit의 값을 반전시킨다. 0은 1로, 1은 0으로 변환된다. 예를 들어, NOT 1은 0이고, NOT 0은 1이다.

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이후 비트 체계에 대해서 더 알고싶다면 아래 글을 참고하자

 

가장 낮은 비트(LSB), 가장 높은 비트(MSB), 부호 비트(Sign Bit)

 

가장 낮은 비트(LSB), 가장 높은 비트(MSB), 부호 비트(Sign Bit)