디지털 정보의 표현

1. 디지털 정보의 전압레벨

시스템에서 사용하는 정보를 신호라고 하며, 이러한 전기신호는 일반적으로 전압이나 전류로 나타낸다. 디지털 정보를 표현하는 데 사용하는 2진수 체계는 0과 1 모두 디지트를 사용하기 때문에 정보를 가장 간단한 형태로 나타낼 수 있다. 출력신호의 전압이 2.7~5V 범위에 있으면 High 레벨, 즉 2진수의 1을 나타내고, 0~0.4V의 범위에 있으면 Low 레벨, 즉 2진수의 0을 나타낸다. 이와 마찬가지로 입력신호도 전압레벨의 변화에 따라 Low, High 또는 2진수 0,1로 표현한다. 이때 입력신호 전압의 변동 범위가 출력신호 전압의 변동범위보다 큰 이유는 신호 전송 과정 중에 발생하는 잡음에 대해 좀 더 강하도록 하기 위해서이다.

 

2. 디지털 정보의 표현 단위

디지털 정보의 단위로는 비트, 바이트 등이 있는데, 비트는 컴퓨터의 정보를 나타내는 가장 기본적인 단위다. 컴퓨터는 일종의 전자 장치로, 전압이 높고 낮음의 두가지 상태만을 감지할 수 있으며, 이를 간단히 2진수로 표현한다. 2진수 한자리는 두 가지 상태의 정보를 표현할 수 있다. 비트1개는 단순히 2가지 상태만 저장할 수 있기 때문에 매우 단순한 정보만 표현할 수 있다. 예를 들어, 2자리 비트는 4가지 상태의 정보를 표현할 수 있다. 그런데 컴퓨터에서는 보통 비트 8개를 모은 8비트를 사용하며 이를 1바이트라고 한다. 한편 1바이트의 반, 4비트 단위는 니블이라고 한다. 1바이트를 1캐릭터라고도 한다. 이는 1바이트로 영어 한 문자를 표현할 수 있기 때문이다. 반면 한글과 같은 동양권의 문자를 표기하려면 한 문자당 2바이트가 필요하다. 한글 코드를 2바이트 조합형 혹은 완성형이라고 하는 말은 이러한 이유 때문이다. 사실 정확하게 말하면 영어권의 문자는 8비트가 아닌 7비트만으로도 표현이 가능하다. 6비트는 0~127까지 128개의 정보 표현이 가능하며, 알파벳과 특수문자를 표현하고 남는다. 1워드는 특정 CPU에서 취급하는 명령어나 데이터의 길이에 해당하는 비트 수다. 컴퓨터 하드웨어에서 한 단위로 취급하는 비트 벡터이다. 워드의 길이는 보통 8의 배수로 나타내는데, 일반적으로 워드의 기종에 따라 8, 16, 32, 64비트 등이 될 수 있다. 대용량인 경우 IEC 단위인 Ki, Mi, Gi, Ti 등을 사용하여 나타내며, bit는 소문자 b, byte는 대문자 B를 용량 단위 뒤에 붙여 사용한다. 4Mib는 4Mebbit, 4MiB는 4Mebibyte다. 초기에는 컴퓨터 용량의 단위로 SI단위인 K, M 등을 사용하였지만, 컴퓨터 산업이 발달하고 용량 단위가 커짐에 따라 SI 단위를 그대로 사용하면 큰 오차가 발생할 수 밖에 없다. 

3. 전자소자를 이용한 논리 표현

디지털 정보를 0, 1 또는 Low, High로 표현하는 방법 외에도 다이오드나 트랜지스터의 off,on 저닉 스위치의 open, close 논리학의 false, true 등 여러가지 표현이 같은 의미로 사용되고 있다. 디지털 시스템에서 0과 1의 2진 상태를 전자회로를 사용하여 표현할 때 쌍극성, 트랜지스터나 MOS 트랜지스터를 주로 이용한다. 디지털 시스템에서 두 전압레벨은 두 2진 숫자인 0과 1을 나타낸다. 예를 들어, 논리 레벨 전압으로 0V와 +5V가 있다고 가정하자. 두 전압레벨에서, 0V인 Low레벨을 0으로 나타내고 +5V인 High 레벨을 1로 나타내는 것을 양논리 또는 정논리라고 한다. 반대로 Low 레벨인 0V를 1로 나타내고, High 레벨인 +5V를 0으로 나타내는 것을 음논리 또는 부논리라고 한다. 정논리와 부논리는 모두 디지털 논리 시스템에서 이용되고 있으며, 일반적으로 정논리를 많이 사용한다.