은근히 헷갈리는 비트, 바이트 단위 정리

1비트는 컴퓨터가 표현하는 정보의 이론적인 최소 단위. 정확하게는 어떤 특정한 정보 안에 들어 있는 정보량을 측정하는 단위다.

 

1바이트는 컴퓨터가 처리하는 정보의 최소 묶음 단위.

물론 비트 하나로 정보를 코딩할 수는 있다... 그러나 우리가 일상에서 컴퓨터로 처리하고 싶은 정보는 복잡한 맥락에 속해 있으므로 하나의 비트만으로는 적절하게 정보를 인코딩할 수 없다. 하나의 비트만으로 표현할 수 있는 정보는 고작 성별(남자 or 여자), 출석 여부(출석함, 안함) 따위에 불과할 것이다.

그렇다고 매번 정보를 표현하기 위해 하나의 비트들을 여러개 모아서 코딩하는 것은 보통 귀찮은 일이 아닐 것이다. 따라서 비트를 세트로 모아 미리 묶어서 처리하는 것이며, 보통 1바이트(8비트)를 한 단위로 묶어 사용하는 것이 관례다.

물론 이렇게 하면 1바이트로 고작 1비트 정보량만 가지고 있는 정보를 표현하게 되는 단점이 있을 수 있다. 남자인지 여자인지 성별 유무를 저장하는 데이터를 코딩할 때 대부분 1바이트 타입, 혹은 심지어 4바이트(int) 용량의 저장소를 사용하곤 한다. 이런 현상 자체를 보면 비트의 낭비가 심한 것 같다... 하지만 컴퓨터가 단순히 저장 장치가 아니라 복잡한 처리 장치임을, 그리고 다양하고 새로운 맥락에서 정보를 매핑해야 하는 소프트웨어 개발 환경임을 고려하면 이런 낭비는 충분히 감당 가능한 것이다.

( ※ 왜 하필 8개의 비트인가? 명확한 설명은 없지만, 아마 초기 컴퓨터가 영어 알파벳과 특수 기호를 표현하기 위해 필요한 개수를 맞추기 위해 8비트로 설정했다는 설이 유력하다. 하지만 7비트(128)로도 알파벳에 충분한데도 한 개의 비트가 더 추가된 이유는 아마 컴퓨터가 2진법을 사용하기 때문에 8비트(2의 3제곱)로 만들었다는 썰이 있다. )

 

1KB, 1MB, 1GB는 바이트의 1,000 단위 곱이다. 헷갈릴 수 있는 것이 1KB = 1,024byte 라고 착각하는 것이다. 1,024가 아니라 1,000이다. 킬로바이트, 메가바이트라고 하면 1,000 단위다.

따라서 만약 하드 디스크의 용량이 8GB라고 적혀있다면, 이것은 8,000,000,000개의 바이트를 가지고 있다는 뜻.

 

그런데 32비트 컴퓨터는 이론적으로 4GB 메모리에 접근할 수 있다고 말한다. 왜냐하면 2의 32제곱은 2^30 * 4이기 때문이란다.

그래서 기묘한 문제가 발생한다. 2의 32제곱이 왜 4GB냐는 것이다. 방금 GB나 MB 단위가 1,000 단위라고 말했으면서도, 왜 여기서는 1,024를 기준으로 사용했을까?

관례적으로 컴퓨터의 자원을 계산하고 논할 때 컴퓨팅 시스템은 2의 10제곱(1024)를 활용한다. 그것은 컴퓨터가 내부적으로 이진법을 사용하기 때문일 것이다.

그런데 인간에게 단위 표준은 1000단위이므로 KB, MB, GB를 1,000단위로 사용한다. 여기서 단위의 충돌이 벌어지는 것이다.

따라서 굳이 따지자면, 32비트 컴퓨터가 접근할 수 있는 메모리의 규모를 4GB라고 하면 안 된다. 1,024단위는 KiB, MiB, GiB 단위로 불러야 한다. 정확하게는 4GiB이다.

 

그러나 관례와 표준의 충돌로 인해 맥락에 따라 그 의미가 천차만별인 것이 문제다. 예를 들어, 외장 하드디스크를 구매할 때의 킬로나 메가, 기가는 1,000 단위다. 따라서 쿠팡에서 100GB 외장 디스크를 구매하고 그 크기를 보면 100,000,000,000 bytes가 있다.

이것을 컴퓨터 시스템은 관례에 따라 용량을 1,024 단위로 계산한다. 100GB 디스크를 구매하면 컴퓨터는 100,000,000,000 bytes를 읽고 이것을 1,024 단위로 해석해 최종 93GB로 해석한다. (정확한 표현은 93GiB이다.)

컴퓨터는 메모리와 관련해서는 1,024단위로 파악한다. 그런데 관례적으로 표현을 MB, GB로 출력한다. 그러나 정확하게 따지자면 MiB, GiB로 표현해야 옳다.

 

그러나 표현이 이리저리 뒤섞여 있으므로 용량을 읽을 때는 결국 스스로 주의를 기울일 수 밖에 없다...