데이터 시스템
시스템의 정의
① 입력과 출력이 있는 검은 상자
② 목적을 달성하기 위해 상호작용하는 구성요소의 집합 (연구 관점에 따라 같은 시스템도 다른 구성요소나, 목적, 상호작용을 가질 수 있음)
디지털 논리 회로: 컴퓨터 시스템의 가장 기본적인 구성 요소 (2진 디지털 논리를 논리게이트로 구현)
아날로그: 데이터를 연속적인 값으로 표현
디지털: 데이터를 이산적인 값으로 표현 (아날로그 데이터의 근사치 표현)
아날로그 시스템: 입력과 출력이 아날로그 데이터
디지털 시스템: 입력과 출력이 디지털 데이터
디지털 시스템의 장점
- 숫자 입출력으로 데이터 인식 및 조작이 편리
- 외부의 조건이 변하면 시스템의 실행 순서 조정 가능
- 디지털 회로에서는 두 가지 상태만 취급하여 설계가 용이
- 0/1의 신호만 유지하면 되므로 안정성이 높음
- 잡음에 대해 견고성
- 신호가 이산신호가 바뀌어 결과의 정확성이 높음
디지털 시스템의 설계
- 회로 설계 단계 circuit
- 논리소자(gate, flip-flop) 만들기 위해 능동소자와 수동소자 연결
- 논리 설계 단계 logic
- 조합논리회로 또는 순서논리회로를 만들기 위해 논리소자 연결
- 시스템 설계 단계 system
- 조합논리회로, 순서논리회로, 기억장치 등을 연결하여 프로세서, 입출력 제어장치 등 설계
- 실제적 설계 단계 physical
- 시스템 설계 단계에서의 부품을 기판에 배치
조합논리회로
- 저장요소 없음 → 입력만으로 출력 결정
- 가산기, 감산기, 코드변환기, 디코더 등
순서논리회로
- 저장요소 있음 → 입력 + 저장요소의 상태로 출력 결정
- flip-flop(1비트의 데이터 저장)을 저장요소로 주로 사용
프로세서: 연산장치 + 제어장치
프로그래밍: 컴퓨터가 수행할 명령의 종류와 순서 결정
컴퓨터가 프로그램을 수행하는 과정
- 기억장치의 기계어 프로그램을 명령별로 프로세서로 읽어
- 순서대로 처리
집적 회로
디지털 회로는 집적 회로 Integrated Circuit, IC로 구성
집적 회로: 디지털 게이트의 기능을 수행하는 전자소자를 포함한 작은 실리콘 반도체 크리스털, 칩chip이라고도 함
집적도: 단위 실리콘 칩에 집적할 수 있는 게이트의 수
- SSI Small Scale Integration
- 내장 게이트 수 10개 이하
- MSI Medium
- 10~100개
- 디코더, 가산기, 레지스터 등
- LSI Large
- 수백~수천
- 프로세서, 메모리 칩 등
- VLSI Very Large
- 수천 개 이상
- 마이크로컴퓨터칩 등
디지털 논리 계열: 어떤 회사에서 어떤 형식으로 만들었는지 등, 제조기술에 따른 분류
특정 논리 계열을 따랐다면 이후로도 그것을 따라가는 것이 운영 측면에서 좋음
표준 특성
- fan-in, fan-out
- fan-in: 논리게이트가 가질 수 있는 최대 입력 수
- fan-out: 최대로 연결할 수 있는 표준 부하 수
- 전력 소모 power dissipation
- 게이트 동작 위해 필요한 전력
- 전파 지연 시간 propagation time
- 입력에서 출력까지 신호 변화 전달 시간
- 총전파지연시간: 여러 단계로 구성된 디지털 회로의 전파지연시간의 합
- 잡음 여유 noise margin
- 잡음이 얼만큼까지 와도 견딜 수 있는지
양논리: 높은 값이 1
음논리: 낮은 값이 1