[컴퓨터 구조] 컴퓨터는 왜 이진법을 쓸까?

우리는 일상생활에서 흔히 10진법(0 ~ 9 / 10가지 숫자)을 사용하지만 컴퓨터는 이진법(0,1 / 2가지 숫자)을 이용한다. 이는 대부분이 알고 있지만 왜 익숙한 10진법이 아닌 2진법을 적용하였나 궁금증이 생겨 찾아보았다.

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컴퓨터의 진법

기계로 구현하기에 용이하며, 사용자의 일 처리를 빠르게 하고 오류를 최소화하기 위해서 이진법이 사용된다.

 

컴퓨터는 전기 신호를 통해 트랜지스터라는 스위치를 ON/OFF 시키는 행위를 반복하는데,
이때 들어온 신호를 0과 1, 이진법을 사용하여 처리한다.

만약 3진법 이상의 진법을 사용하는 경우에는 전기적 신호를 3가지 이상의 경우로 구분지어야 한다. 그렇게 되면 처리 소요 시간 및 비용, 오류 발생량이 증가하게 되는 단점이 있다.

 

따라서 컴퓨터는 자릿수가 많다는 단점이 있지만 오류 최소화와 효율적인 운영을 위해 이진법을 사용한다.

 

수학과의 연결

클로드 섀넌(1916 ~ 2001)

1937년 <계전기와 스위치로 이루어진 회로의 기호학적 분석> 논문 발표

• 전기회로의 디지털 작동 방식이 기호 논리학과 정확하게 대응한다는 것을 발견
• 이는 인간의 사고를 수학적으로 전환하여 연산이 가능함을 의미
  • 변수에 대한 참과 거짓을 1과 0로 표기할 수 있고, AND나 OR와 같은 연산자를 통해 다양한 방식으로 연산이 가능
• 해당 연구 결과는 모든 전자식 디지털 컴퓨터의 이론적 기반으로 사용

이 외에도 여러 학자들의 기여를 통해 컴퓨터는 디지털 방식으로 구동될 수 있었다.

(디지털 : 일상 속 아날로그 정보를 숫자의 형태로 변환하는 것)

 

컴퓨터의 미래

현재 사용되는 2진법 컴퓨터를 넘어 더 빠르고 더 많은 정보를 처리할 수 있는 여러 기술들에 대해 간략하게 소개해본다.

3진법 컴퓨터

• 0, 1, 2의 3가지 정보 값을 처리하는 컴퓨터
• 기존 방식보다 계산 속도가 1,000배 이상 빠르고, 소비전력도 적어 반도체 칩을 보다 작게 만들 수 있음
• 실제 제작 비용이 비싸고 기존 장비들과의 호환성 문제로 실용화되기 어렵다는 단점

양자 컴퓨터

• 양자역학에서 양자 얽힘, 중첩 등의 효과를 이용해 자료를 처리하는 계산 기계
• 0과 1의 상태를 동시에 갖는 큐비트(qubit, quantum bit)를 기본 단위로 계산
• 복잡한 계산을 빠르게 처리한다는 장점이 있지만 안정성과 실용적 활용 부분에서 단점이 존재함

 

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참고 사이트

https://yozm.wishket.com/magazine/detail/1403/

[IT 상식사전] 0과 1, 이진수로 구동하는 컴퓨터의 세계 | 요즘IT

https://all-young.tistory.com/6

컴퓨터와 2진법의 관계

https://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%96%91%EC%9E%90_%EC%BB%B4%ED%93%A8%ED%84%B0

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