컴퓨터 과학의 기초

컴퓨터과학의 시작과 끝은 표현에 대한 약속입니다. 이는 컴퓨터를 이루는 하드웨어인 논리회로가 전기신호를 기반으로 구성되어 있다는 것에서 시작됩니다. 논리회로는 전기신호를 하드웨어가 인식하는 일정 역치에 따라 두 가지 상태로 분류합니다. 이를 전기적으로는 On/Off 인 두 가지의 상태로 분류하게 되는데, 우리는 이를 가장 작은 데이터 단위인 비트라고 부릅니다. 이는 두 가지 상태, 즉 두가지 경우의 수만 인식할 수 있다는 얘기와 같습니다. 컴퓨터과학에서는 이 두가지 상태를 나타내는 저장공간을 데이터의 가장 작은 단위인 Bit 라고 부릅니다. 이 비트를 이용하여 우리가 사는 자연계를 표현하기 위해서 여러 Bit 에 저장된 경우의 수를 데이터의 유형에 따라 해석방식하도록 약속하게 됩니다.

데이터의 유형

데이터의 유형은 크게 논리, 숫자, 문자로 나뉘게 됩니다. 위 세가지 유형의 해석방식을 간단하게 설명하면 다음과 같습니다.

Boolean, 논리적 표현

논리적 표현은 단일 Bit 에 의해 해석되는 가장 작은 규모의 표현방식입니다. 논리값은 True/False 로 나뉘며, 논리적인 연산을 위해 사용됩니다. 우리가 사용하는 하드웨어는 사실상 논리적인 연산을 기반으로 여러 유형의 데이터를 다루게 됩니다.

Number, 수학적 표현

다음으로 Boolean 의 True/False 는 두 가지의 표현이므로 수학적으로 0 과 1 로 대체될 수 있습니다. 수학에서는 N 개의 표현에 의해 나타는 표기법을 N-진수라고 정의하는데, 컴퓨팅은 0 과 1 이므로 2진수라 표현할 수 있습니다. 즉 컴퓨터과학에서는 숫자를 2진수 기반으로 저장하여 사용하게 됩니다.

Character, 언어적 표현

마지막으로 자연계의 문자는 나라별 지역별로 다양하기에 0 과 1 이란 두 가지 경우의 수로 표현하기에는 무리가 있습니다. 그렇기에 컴퓨터과학에서는 이를 2진수 기반으로 표현된 수에 대해 매칭하여 문자를 인식하도록 합니다. 우리는 이 숫자를 Code Point 라고 부르게 됩니다. Code Point 는 실제로 문자가 할당되거나 공백 또는 컴퓨팅 신호로 지정될 수 있습니다. 초기의 컴퓨터과학에서 이러한 문자의 매칭이 나라별로 지역별로 상이했습니다. 하지만 국제적인 표준을 정의하고 가장 많이 쓰는 표현을 분류하여 약속하게 됩니다. 우리는 이러한 언어적 표현의 약속을 문자의 집합(Character Set)이라 정의했고, 이러한 문자의 집합은 같은 Code Point 에 대해 서로 다른 해석결과가 나타날 수 있는 이유가 됩니다.

결론

이렇듯 컴퓨터의 데이터는 일련의 약속에 따른 해석방식에 따라 서로 상이한 결과를 갖게 됩니다. 그렇게 우리는 해당 데이터를 어떻게 처리할 지를 하드웨어적인 관점에서 이해할 필요가 있습니다. 다음 포스팅부터는 이 데이터 유형에 대한 하드웨어적인 제약사항과 이를 해결하기 위한 컴퓨터과학관점의 이야기를 이어나가겠습니다.