컴퓨터의 저장 단위, 용량

Computer science
2025-01-27
8분

들어가며

컴퓨터의 연산 단위를 모르고 지내는 것보다 이번 기회에 확실히 정리하고 싶다.
또한, 문서들을 볼 때 기본적인 용량 크기의 기준점이 나에겐 필요하다.

비트 (bit)

비트는 "Binary Digit"의 약자로, 컴퓨터에서 가장 작은 정보 단위다.

비트는 0 또는 1 두 가지 값만을 가질 수 있다. 비트는 전자 회로에서 전압의 유무로 나타낼 수 있기 때문에, 두 가지 상태를 구별하는 데 사용된다.

비트의 예시(예/아니오)

  • 0: 전압이 없는 상태 (off)
  • 1: 전압이 있는 상태 (on)

바이트 (Byte)

1 Byte = 8(2³) Bits

바이트는 8개의 비트로 구성된다.

바이트는 더 큰 데이터 단위를 다루기 위해 만들어. 8개의 비트가 모여서 하나의 정보를 표현할 수 있는데, 이는 컴퓨터가 문제 데이터를 8개의 비트 단위로 묶어 한 번에 처리하기 때문이다. ASCII 코드는 한 문자당 최대 7비트(2^7 =128가지)의 문자를, EBCDIC코드는 한 문자당 최대 8비트(2^8=256가지)문자를 표현할 수 있다.

1개당 2개의 정보를 표시 가능한 비트를 8개 묶은 1옥텟으로 2의 8제곱, 즉 256 종류의 정보를 나타낼 수 있어 숫자와 영문자를 모두 표현할 수 있고 남는 공간에 특수문자까지 할당할 수 있다. 7비트보다 다루기 편하기 때문에 1옥텟=1바이트인 CPU가 나온 이래로 1옥텟이 사실상 표준 1바이트로 컴퓨터 세상을 평정했다.

한글은 여러 자모를 조합해 한 글자를 형성하기 때문에 당연히 256자로는 어림도 없다. 공인된 글자 수만도 2500자가 넘으므로 1바이트(256자)로는 이를 모두 표현할 수 없다. 때문에 한글은 한 글자가 최소 2바이트(256 x 256 = 65536자)다. 또한 한글 완성형 중에는 한글 한 글자가 3바이트인 경우도 있다.

바이트의 예시(알파벳과 숫자 한 개)

  • "A"라는 문자는 ASCII 코드 값 65로 표현되며, 1바이트로 저장된다

킬로바이트(KiloByte)

1 KB = 1024 Bytes = 8,192(2¹³) Bits

컴퓨터 데이터의 양 단위중 하나로 Byte의 1024배이다. 앞으로 늘어나는 단위들은 이전 단위의 1024배다.

킬로바이트의 예시

  • 일반적인 텍스트 파일 (예: 메모장 파일)은 보통 몇 KB 정도의 크기를 가진다.
  • 작은 이미지는 50KB에서 200KB 정도일 수 있다.

메가바이트 (MegaByte)

1 MB = 1024 KB = 1,048,576 Bytes = 8,388,608(2²³) Bits

컴퓨터 데이터의 용량 단위. 1KB의 1024배이다. 

혼란을 피하기 위해 MiB[메비바이트]라는 단위를 쓰기도 한다. (1 MiB = 1024 KiB = 1048576 Byte) 리눅스 등의 운영체제를 쓰다 보면 볼 수 있다. 용량을 분명히 해야 할 경우 SI 접두어를 지키고 이진 접두어를 쓴 단위와 구별하여 사용한다.

메가바이트의 예시

  • 음악 파일이나 작은 해상도의 이미지가 보통 1MB에서 몇 MB 정도 크기를 가질 수 있다(흑백이냐 또는 사이즈에 따라 그 양이 달라진다).
  • 예를 들어, MP3 음악 파일 하나가 대개 3MB에서 10MB 정도다.

기가바이트 (GigaByte)

1 GB = 1024 MB = 1,073,741,824 Bytes = 8,589,934,592(2³³) Bits

일반적인 하드 디스크 드라이브의 용량 단위로 표기된다. byte에 10억을 뜻하는 기가를 붙여 만든 용어다

줄임 기호로는 GB라고 쓰는데 뒤의 B를 소문자 b로 쓰면 기가비트(Gb)가 되므로 주의해야 한다.

기가바이트의 예시

  • 최신 스마트폰이나 컴퓨터의 저장 용량은 대개 기가바이트 단위로 표시된다. 예를 들어, 32GB, 64GB, 128GB 등으로 나타낸다.
  • 영화나 고화질 영상 파일은 대개 수 GB의 크기를 가질 수 있다. 4K 영화 한 편은 보통 10GB 이상이 될 수 있다.

테라바이트 (Terabyte)

1 TB = 1024 GB = 1,099,511,627,776 Bytes = 8,796,093,022,208(2⁴³) Bits

기가바이트 다음 단위로. 1테라바이트는 1024기가바이트이다. 현재까지 일반적으로 구할 수 있는 저장장치중에선 가장 큰 용량 단위이다.

테라바이트의 예시

  • 1 TB 또는 2 TB 드라이브는 개인 데이터 저장에 흔히 사용된다.
  • 예를 들어, 1 TB 하드 드라이브는 약 25만 장의 고해상도 사진(4 MB 기준)을 저장할 수 있다.

이후로 페타바이트, 엑사바이트, 제타바이트, 요타바이트 등의 단위도 존재하지만, 실생활에서는 주로 테라바이트 까지 사용된다.

그렇다면 저장장치의 표기 용량과 실제 용량이 다른 이유는 무엇일까?

이유는 이진법이 아닌 십진법으로 용량을 표기하기 때문이다.

보통 1,000B=1KB, 1,000KB=1MB, 1,000MB=1GB, 1,000GB=1TB 라고 표시하는데.

제조업체 기준에서 1TB의 저장장치는 1,000,000,000,000바이트를 저장할 수 있지만, 이것을 이진법을 따르는 컴퓨터의 규칙인 1,024로 나누면 976,562,500KB, 이를 다시 1,024로 나누면 953,674.3MB, 마지막으로 GB로 표시하기 위해 한 번 더 1,024로 나누면 931.32GB가 된다.

따라서 컴퓨터는 1TB를 931GB로 인식하는 것이다.