컴퓨터 구조 | 비트

비트(Bit)

비트(Bit)는 Binary Digit(이진 숫자)의 줄임말로, 컴퓨터가 데이터를 표현하고 처리하는 가장 작은 정보 단위이다.

• 값: 비트는 0 또는 1의 두 가지 값을 가질 수 있다.
  • 0: 전기가 꺼진 상태(Off)로 표현.
  • 1: 전기가 켜진 상태(On)로 표현.

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비트의 특징

1. 이진수 기반:
   컴퓨터는 이진법을 사용하기 때문에 비트는 데이터를 표현하는 기본 단위로 사용된다. 모든 데이터는 비트의 조합으로 표현된다.
   - 예: 숫자, 문자, 이미지, 소리 등은 모두 비트로 변환된다.
2. 기본 단위에서 확장:
   비트가 모여 더 큰 데이터 단위를 형성한다.
   - 1 비트(Bit) = 가장 작은 정보 단위.
   - 8 비트(Bit) = 1 바이트(Byte) (문자를 표현하기에 충분한 단위).
3. 2진법과의 관계:
   비트는 2진법의 자리값에 해당한다.
   - 예: 3비트는 3개의 자리수로 $2^3 = 8$개의 조합(000, 001, 010, ... 111)을 표현할 수 있다.
   

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비트의 역할

1. 데이터 표현:
   • 모든 데이터는 비트로 변환되어 컴퓨터에서 처리된다.
     • 숫자: 이진수로 표현.
     • 문자: ASCII, 유니코드 등 문자 인코딩을 통해 비트로 변환.
     • 이미지: 픽셀의 색상 정보(RGB 값)를 비트로 표현.
     • 소리: 음파를 디지털 신호로 변환하여 비트로 표현.
2. 데이터 전송 및 저장:
   • 네트워크를 통해 데이터 전송 시, 비트 단위로 데이터를 송수신.
   • 하드디스크, SSD 등 저장 장치에 데이터 저장 시 비트 단위로 저장.
3. 논리 연산:
   • 컴퓨터는 비트 단위로 논리 연산(AND, OR, NOT, XOR 등)을 수행해 계산과 처리를 진행한다.

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비트 단위와 크기

비트는 다른 단위로 확장되며, 이를 통해 컴퓨터 시스템에서 다루는 데이터 크기를 나타낸다.

단위	크기	비고
1 비트 (Bit)	0 또는 1	데이터의 최소 단위
1 바이트 (Byte)	8 비트	일반적으로 1개의 문자 표현 가능
1 킬로바이트 (KB)	$10^3$ 바이트 = 1,000 바이트	메모리/저장 용량 단위로 사용
1 메가바이트 (MB)	$10^6$ 바이트 = 1,000,000 바이트	대형 파일 단위로 사용
1 기가바이트 (GB)	$10^9$ 바이트	현재의 일반 저장 장치 용량

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비트로 표현할 수 있는 값의 범위

비트가 많아질수록 표현할 수 있는 값의 개수가 증가한다.

• n비트로 표현할 수 있는 값의 개수: $2^n$
  • 1비트: $2^1 = 2$ (0, 1)
  • 2비트: $2^2 = 4$ (00, 01, 10, 11)
  • 3비트: $2^3 = 8$ (000 ~ 111)
  • 8비트: $2^8 = 256$ (0 ~ 255)