우리가 매일 사용하는 컴퓨터는 어떤 원리로 작동할까?

컴퓨터로 수행하는 다양한 작업은 어떻게 가능한 것일까?

컴퓨터 과학은 종종 어렵게 느껴질 수 있지만,

실제로는 문제 해결의 학문이다.

입력을 받아 처리하여 출력을 생성하는 과정을 컴퓨터 과학이라고 한다.

우리가 일상에서 사용하는 10진법과 달리,

컴퓨터는 0과 1, 두 가지 숫자만을 사용하는 2진법으로 데이터를 표현한다.

이러한 2진법은 컴퓨터가 데이터를 저장하고 처리하는 데에 매우 적합한 방식이다.

컴퓨터에서 가장 기본적인 정보 단위는 비트이다.

비트는 0과 1 두 가지 상태만을 가질 수 있으며,

여러 비트들이 모여서 더 복잡한 데이터를 표현한다.

8비트가 모여 바이트를 형성하며,

바이트는 기본적인 문자 하나를 나타낼 수 있다.

바이트들이 모여 더 큰 단위를 이루며,

이를 통해 컴퓨터는 다양한 형태의 데이터를 저장하고 처리할 수 있게 된다.

하나의 비트로는

매우 제한적인 정보만 표한할 수 있지만

비트들을 조합함으로써

문자, 숫자, 이미지, 오디오 등

다양한 형태의 데이터를 표현하고 처리할 수 있다.

주로 영문 알파벳을 표현하기 위한 인코딩 방식이다.

예를 들어,

알파벳 A는 10진수로 65로 표현된다.

A를 2진법으로 변환하면 1000001이 된다.

26x1 + 25x0 + 24x0 + 23x0 + 22x0 + 2x0 + 1x1 (64+1)

그래서 컴퓨터는 이 값을 A로 인식한다.

ASCII로 표현할 수 있는 문자의 수는 한정적이기 때문에,

더 많은 문자를 포함하기 위한 인코딩 방식으로 유니코드가 사용된다.

유니코드는 이모티콘 같은 문자도 표현할 수 있다.

예를 들어 😅 이모티콘은 10진법 으로 128,514이며

2진법 으로는 11111011000000010이다.

그림

스크린에 표시되는 이미지는 수많은 작은 점으로 구성되며,

각 픽셀은 빨간색, 초록색, 파란색의 조합으로 특정 색을 나타낸다.

예를 들어, 빨간색 72, 초록색 72, 파란색 33의 조합은 노란색을 나타낸다.

이러한 색상 표현 방식을 RGB 라고 한다.

영상

영상은 많은 수의 이미지를 빠르게 연속적으로 표시함으로써 만들어지므로,

각 이미지를 숫자로 표현할 수 있다.

이러한 방식으로 컴퓨터는 다양한 형태의 정보를 숫자로 변환하여 처리할 수 있다.

이는 컴퓨터가 우리가 인지하는 세상의 다양한 정보를 저장, 전송, 처리할 수 있는 기반을 제공한다.

컴퓨터는 문자를 숫자로 저장하고 처리한다.

더 복잡한 과정이 있지만 위의 과정은 컴퓨터의 실제 컴파일러와 내부의 동작을 매우 간단하게 요약한 것이다.

문자 처리 과정

문자 -> ASCII 코드

ASCII 코드 -> 이진법 변환

이진법 코드 저장 및 처리

실제로는 더 복잡한 최적화와 다양한 명령어들이 존재하지만

기본적인 원리는 이렇게 이해할 수 있다.