[컴퓨터 구조] 5. 디지털 논리 (1)

1. 조합 논리 회로

1) 조합 논리 회로의 정의

• 디지털 논리 회로의 한 유형

• 입력 신호에 기반하여 출력을 결정하는 논리적인 연산을 수행하는 회로

 

2) 조합 논리 회로의 이해

출력

• 출력은 현재의 입력에만 의존

• 과거의 입력이나 회로의 상태에는 영향을 받지 않음

 

출력 생성 과정

• 논리 게이트(AND, OR, NOT 등)를 사용하여 입력 값들을 조합해 원하는 출력을 생성함

 

입력과 출력

• 입력: 0 또는 1의 값을 가질 수 있음

• 출력: 동일하게 0 또는 1로 나타남

 

논리 게이트를 통한 연산 수행

• 논리 게이트는 입력 신호를 조작하여 출력 값을 생성

• 논리 게이트들은 전기 회로에서 구현되는 경우가 많음

 

장점

• 단순성, 신뢰성

 

특징

• 입력 값들의 조합에 따라 정확하게 출력이 결정됨

• 예측 가능하고 안정적인 동작 제공

• 다양한 조합 논리 회로를 결합하여 복잡한 디지털 시스템 구축 가능

 

응용 분야

• 컴퓨터 구조, 디지털 신호 처리, 통신 시스템, 자동차 제어, 가전 제품 등

 

 

2. 논리 게이트

1) 논리 게이트의 정의

• 디지털 컴퓨터와 논리 회로에서 사용되는 기본적인 전자 소자

• 논리학의 기본 원리를 기반으로 불리언 대수(Boolean Algebra)의 논리 연산자를 회로로 구현

 

2) 논리 게이트의 이해

기본 논리 게이트 종류

• AND 게이트: 두 개의 입력이 모두 참일 때만 출력이 참

• OR 게이트: 두 개의 입력 중 어느 하나라도 참이면 출력이 참

• NOT 게이트: 입력 값을 반대로 뒤집어 출력

 

기타 논리 게이트 종류

• BUFFER, NAND, XOR, NOR, XNOR 게이트 등

 

복잡한 논리 회로 구성 예

• NAND 게이트 → 여러 개의 게이트를 조합하여 구현 가능

 

3) 기본 논리 게이트 종류

AND 게이트 (논리곱 연산)

• 기호: "∧" 또는 "·“

 

OR 게이트 (논리합 연산)

• 기호: "∨" 또는 "+"

 

NOT 게이트 (부정 연산)

• 기호: "¬" 또는 "~"

 

4) 기타 논리 게이트 종류

BUFFER 게이트

• NOT 게이트와 반대 개념으로 입력 신호를 변경하지 않음

 

기능

• 출력 신호를 보존하고 전송 지연을 줄임

• 감쇠된 신호를 회복

 

XOR 게이트 (배타적 논리합 연산)

• 기호: "⊕"

• 입력 신호 중 하나만 참일 때 출력이 참

 

NAND 게이트 (AND 게이트 + NOT 연산)

• 입력이 모두 참일 때만 출력이 거짓(False)

• 기호: "↑"

 

NOR 게이트 (OR 게이트 + NOT 연산)

• 입력 신호 중 하나 이상이 참이면 출력이 거짓(False)

• 기호: "↓"

 

XNOR 게이트 (XOR 게이트 + NOT 연산)

• 입력 신호 중 하나만 참일 때 출력이 거짓(False)

• 기호: "≡"

 

 

3. 정논리와 부논리

1) 정논리와 부논리란?

• 논리 게이트의 동작 원리와 출력 값의 차이에 따른 구분

 

2) 정논리 (Positive Logic)

• 입력 신호들의 논리 연산 결과에 따라 출력 신호 결정

 

예제

• AND 게이트: 입력이 모두 1일 때만 출력이 1

• OR 게이트: 입력 중 하나 이상이 1이면 출력이 1

• NOT 게이트: 입력과 반대되는 값을 출력

 

3) 부논리 (Negative Logic)

• 정논리 게이트의 연산 결과에 NOT 연산을 적용한 것

 

예제

• NAND 게이트 (AND 게이트 + NOT 연산)

- 입력이 모두 1일 때만 출력이 0

 

• NOR 게이트 (OR 게이트 + NOT 연산)

- 입력 중 하나 이상이 1이면 출력이 0

 

• XNOR 게이트 (XOR 게이트 + NOT 연산)

- 입력 신호 중 하나만 참일 때 출력이 0

 

논리 방식에 따른 차이

• 정논리 (Positive Logic): 신호 레벨이 HIGH(1)일 때 사건 발생

• 부논리 (Negative Logic): 신호 레벨이 LOW(0)일 때 사건 발생

 

 

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이 내용은 휴넷사회복지평생교육원의 컴퓨터 구조 강의를 듣고 정리한 것입니다.