글자도 그림도 소리도, 컴퓨터 안에서는 모두 0과 1

스마트폰으로 찍은 사진, 좋아하는 노래, 친구와 나눈 메시지, 시험 점수… 우리가 컴퓨터에 담는 모든 것은 결국 단 두 개의 숫자, 0과 1로 바뀌어 저장됩니다. 전혀 달라 보이는 글자·그림·소리·숫자가 어떻게 똑같이 0과 1이 될까요? 그 원리를 그림과 함께 천천히 따라가 봅시다.

컴퓨터는 0과 1, 두 가지 상태만 압니다

컴퓨터 안에는 아주 작은 전기 스위치가 셀 수 없이 많이 들어 있습니다. 전기가 꺼진 상태를 0(OFF), 켜진 상태를 1(ON)이라고 약속하죠.

컴퓨터는 이 두 가지 신호만으로 세상의 모든 정보를 표현합니다. 이것을 이진법(binary)이라고 합니다.

그런데 사진이나 음악을 컴퓨터가 다루려면, 먼저 0과 1로 ‘번역’하는 과정이 필요합니다. 사람이 쓰는 데이터를 0과 1로 바꾸는 일, 이것을 인코딩(encoding)이라고 해요. 그림 가운데 모니터에 ‘인코딩 하는 중’이라고 적힌 이유가 바로 이것입니다.

반대로, 컴퓨터가 처리한 0과 1을 다시 사람이 알아볼 수 있는 글자·그림·소리로 되돌리는 과정도 필요합니다. 0과 1을 사람의 데이터로 되돌리는 일은 디코딩(decoding)이라고 합니다. 모니터에 글자가 뜨고 스피커에서 음악이 나오는 것도, 컴퓨터가 0과 1을 디코딩해서 보여 주기 때문이에요.

정리하면, 인코딩과 디코딩은 서로 정반대 과정입니다. 들어올 때 0과 1로 바꾸고, 보여 줄 때 다시 사람의 데이터로 바꾸는 것이죠.

데이터는 어떻게 0과 1이 될까요?

글자, 그림, 소리, 숫자는 종류가 다르지만, 모두 0과 1로 바꿀 수 있어요. 종류마다 바꾸는 방법은 조금씩 다릅니다. 그림 오른쪽 창에서 각각이 0과 1로 바뀐 모습을 확인해 보세요.

• 글자 — 글자마다 정해진 번호가 있어요. 그 번호를 0과 1로 바꿔 저장합니다. (예: A → 01000001)
• 그림 — 그림을 아주 작은 점으로 잘게 나눠요. 칠해진 점은 1, 빈 점은 0으로 나타냅니다.
• 소리 — 소리의 크기를 숫자로 적은 다음, 그 숫자를 0과 1로 바꿉니다.
• 숫자 — 숫자는 0과 1로만 다시 적어서 저장합니다. (예: 365 → 101101101)

방법은 달라도, 결국 모두 0과 1이 된다는 점은 똑같죠. 각각을 어떻게 바꾸는지는 다음 시간에 하나씩 자세히 배워 봅시다.

0과 1은 컴퓨터 안에서 이렇게 흐릅니다

데이터가 0과 1로 바뀌고 나면, 컴퓨터 속 장치들을 차례로 거치며 처리됩니다. 그림 아래쪽 6단계가 그 흐름이에요.

• ① 입력장치 — 키보드·마우스·마이크가 사람의 입력을 전기 신호로 바꿉니다.
• ② 주기억장치(메모리) — 그 데이터를 0과 1로 저장합니다. 작업을 위한 임시 공간이에요.
• ③ 중앙처리장치(CPU) — 메모리에 있는 0과 1을 가져와 계산하고 처리합니다.
• ④ 주기억장치(메모리) — 처리한 결과를 다시 메모리에 저장합니다.
• ⑤ 보조기억장치(HDD·SSD) — 오래 보관할 데이터를 저장합니다. 전원이 꺼져도 사라지지 않아요.
• ⑥ 출력장치 — 0과 1을 다시 사람이 보고 들을 형태로 바꿔 모니터·스피커로 보여줍니다.

정리하며

우리가 보는 세상의 모든 데이터 — 글자, 그림, 소리, 숫자 — 는 컴퓨터 안에서 0과 1로 바뀝니다. 그렇게 저장되고 처리된 뒤, 다시 사람이 알아볼 수 있는 형태로 출력되죠. 표현하는 방법만 조금씩 다를 뿐, 결국 모두 같은 0과 1인 셈입니다.

단 두 개의 숫자만으로 세상의 모든 정보를 담아내는 것. 이것이 바로 컴퓨터의 가장 놀라운 출발점입니다.