컴퓨터를 만듭시다. 어때요~ 참 쉽죠? (1)

#1. 영과 일

이 책을 읽는 사람들 중 디지털이 무언지 모르는 사람이 과연 있겠냐만은 나는 이 장대한 이야기의 처음에는 꼭 디지털에 대한 이야기를 하고 싶다. 디지털 기술이니 IT 기술이니 하는 많은 복잡한 기술들이 결국엔 영과 일로 표현되는 아주 단순한 개념에서 부터 출발한다는 것을 말하고 싶기 때문이다.

흔히 디지털을 이진수와 동일한 개념이라고 생각하는 사람들도 있다. 디지털을 표현하는 가장 적합한 수 체계가 이진법이기 때문에 그렇게 생각할 수도 있다. 하지만 디지털은 그런 형상적인 개념이 아니라 보다 추상적인 개념이다. 디지털은 어떤 존재의 상태를 확실히 구분되는 두 개의 상태로 인식한다. 전등의 경우 켜짐과 꺼짐으로 구분하고 숫자는 0과 1로 구분한다. 전등은 전원이 들어와서 어느 정도 수준의 밝기에 도달할 때까지 분명 순차적으로 전등은 밝아진다. 전원이 들어오자마자 중간 단계없이 한번에 밝아지지 않는다. 미세하게 구분하자면 전등이 완전히 밝아 질 때까지 밝기 구분을 수십 단계에서 수백 단계까지 나눌 수도 있다. 하지만 디지털은 꺼짐과 켜짐으로만 구분한다. 마찬가지로 0과 1사이에도 0.1, 0.2421, 0.33838293 등 무한히 많은 수가 존재한다. 하지만 디지털은 오로지 0과 1만 존재한다.

분명히 존재하는 중간 상태를 무시하고 오로지 아무것도 없는 상태와 있는 상태에만 의미를 부여한다는 것이 디지털을 이해하는데 가장 중요한 요소라고 생각한다. 전자 회로에서 디지털은 특정 전압값은 1, 전압이 없거나 접지에 연결되면 0으로 인식되는 것을 기본으로 삼기 때문이다. 예를 들면 일반적으로 5V나 3.3V의 전압을 1로 인식하고, 0V를 0으로 인식한다. 5V를 1로 인식할 때는 3.3V도 0이다. 중간 상태를 무시하기 때문이다. 하지만 3.3V를 1로 인식할 때는 3.3V라는 전압 값이 1이라는 의미를 가지게 된다. 즉 디지털이란 체계는 절대적인 것이 아니라 설계자가 정해 놓은 특정 조건에 맞을 때 0과 1을 인식하는 상대적인 것이다.

위 그림은 간단히 전등을 스위치로 켜는 회로도다. 스위치를 누르면 전등이 켜지고 스위치에서 손을 떼면 전등이 꺼진다. 나는 전등이 켜졌을 때를 1, 전등이 꺼졌을 때를 0으로 간주하도록 하겠다. 스위치를 눌렀다 뗏다를 반복해서 그 결과를 그래프로 표현하면 아래 그림과 같을 것이다.

그 래프가 위로 올라갔을 때를 전등이 켜졌을 때, 1로 볼 수 있고, 그래프가 아래에 있을 때가 전등이 꺼졌을 때, 0으로 볼 수 있다. 디지털로 인식했을 때 전등에 걸리는 전압 값도 위 그래프와 일치한다. 전등이 1.5V가 걸렸을 때 켜진다면(보통 AA 배터리는 1.5V다.) 그래프 높은 값은 1.5V가 될 것이고 그래프의 낮은 값은 0V가 될 것이다. 하지만 실제 회로에서 전압 값을 측정하면 위 그림과는 약간 다른 그래프가 그려진다.

전 압은 위 그래프처럼 서서히 상승했다가 서서히 떨어진다. 분면 중간 값이 존재한다. 다시 강조하지만 디지털 세상에서 중간이란 없다. 오로지 있다/없다만 존재 할 뿐이다. 0과 1이 존재할 뿐 0.5는 디지털 세계에서 존재하지 않는다. 물론 이진법으로 0.5를 표현할 수는 있다. 하지만 지금 내가 이야기하고 있는 것은 이진법이 아니라 디지털이란 개념 그 자체다.

디지 털 세상에서 중간을 인식하지 않는 다는 것이 언뜻 생각하면 현상을 보다 자세하게 표현하지 못할 수도 있을 거란 의문을 가지게 된다. 당연히 가질 수 있는 의문이다. 분명히 존재하는 중간 상태를 모조리 싸잡아 0으로 표현해 버리는 것이 어찌 정확할 수 있단 말인가. 하지만 이렇게 중간을 인식하지 않는 것이 디지털이 가지는 가장 큰 장점이라는 것을 앞으로 내가 계속 이야기 해나가는 과정에서 여러분을 스스로 알게 될 것이다.

중간을 모두 인식하는 아날로그에서 생기는 문제를 디지털은 아주 간단한 방법으로 해결해 버렸고 그 과정에서 생겨난 많은 기술들이 발전을 거듭하여 지금 이 글을 보고 있는 컴퓨터 시스템을 이루게 되었다.

정 리해보자. 디지털은 이진법이 아니다. 디지털은 하나의 개념이다. 디지털은 중간을 인식하지 않는다. 디지털은 오로지 두 개의 상태만 존재하는 체계다. 그 두 개의 상태는 있다/없다, 켜다/끄다, 0/1, 진실/거짓같이 완전히 구분되는 개념이다.

우리는 실생활에서 많은 디지털적 요소들을 접하고 산다. 그리고 그런 요소들은 아주 오래 전부터 우리와 함께했다. 디지털은 결코 최신 기술이나 개념이 아니다. 인간의 오랜 수수께끼중 하나인 남과 여 조차도 결국 디지털이다.