디지털 부품

제 2장 Part-1

집적회로 (Integrated Circuits)

정의

• 디지털 게이트를 구성하는 전자 부품을 포함하는 실리콘 반도체 칩
• 칩 내부에 게이트들이 연결되고, 외부로도 연결
• 칩의 등록 번호로 구분 (dataBook을 통하여 정보 확인 가능)

집적 규모에 따른 분류

• SSI : 소규모, 10개 이하의 게이트들로 구성
• MSI : 중규모, 10~200개의 게이트들로 디코더, 가산기, 레지스터 구현
• LSI : 대규모, 200~1,000개의 게이트들로 프로세서나 메모리 칩과 같은 디지털 시스템 형성
• VLSI : 초대규모, 수천개 이상의 게이트 집적, 대형 메모리나 마이크로컴퓨터 칩 구성

디지털 논리군에 따른 분류

• TTL : Transister-Transistor Logic
  • 일반 로직 회루부품
• ECL : Emitter-Coupled Logic
  • 고속 논리 시스템용 부품(1~2ns 이하), 슈퍼컴퓨터용
• MOS : Motel Oxide Semiconductor
  • 고밀도 집적회로용 부품
• CMOS : Complement Metal Oxide Semiconductor
  • 고밀도 회로, 단순한 제조공정, 저전력 특성

디코더 (Decoders)

N 비트의 이진 정보를 서로 다른 2^N개의 원소 정보로 출력

• 2개의 입력 -> 4가지(2^2) 출력 : 2x4 decoder
• 3개의 입력 -> 8가지(2^3)출력 : 3x8 decoder

NAND 게이트로 이루어진 디코더

• 보수화된 출력이 더 경제적임
• 대부분의 출력신호가 1로 유지
• CMOS 회로의 영향으로 저전력 회로에 유리
• 대부분의 디코더로 NAND 게이트 구졸르 사용한다
• 모든 디코더의 출력은 1이며 내가 선택한 디코더는 0으로 변환된다.

인코더

• 디코더와 반대 동작 수행
• 2^N의 입력에 대하여 N 이진코드 출력
• 한번에 하나의 입력만이 1의 값을 가질 수 있음
• A2 -> A1 -> A0 순서로 출력된다.

멀티플렉서 (Multiplexers)

정의

• N개의 선택 입력에 따라서 2^n개의 출력을 하나의 출력에 선택적으로 연결
• 다중 입력 중 하나를 선택하여 출력으로 연결
• 네트워크 스위치(전화, LAN,WAN)의 기본 구조 요소

레지스터 (Registers)

레지스터의 구성

• N비트 레지스터 : N비트의 이진 정보 저장
• N개의 플립플롭과 조합회로로 구성

기본 레지스터

• 클럭펄스 타이밍에 입력값이 레지스터에 저장
• 레지스터에 저장된 값은 항상 출력에서 참조 가능
• Clear, Clock 입력 제공

병렬로드 가능한 4비트 레지스터

• 4비트의 데이터를 동시에 입력 가능
  • Load, Clock 입력 제공

제 2장 Part-2

시프트 레지스터 (Shift Registers)

정의

• 레지스터에 저장된 이진 정보를 단방향/양방향으로 이동 가능한 레지스터
• 각 FF들의 입력이 출력과 cascade로 연결
• 공통의 clock이 다음 상태로의 이동 제어

병렬로드를 가지는 양방향 시프트 레지스터(General Register)

• 병렬로드, 왼쪽/오른쪽 시프트, 병렬출력 기능
• 동기화된 clock에 의하여 동작
• 범용 레지스터를 지칭

이진 카운터 (Binary Counters)

정의

• 정해진 순서대로 상태 변이 수행
• Clock, 또는 외부 입력에 따른 상태 변이
• 용도
  • 사건의 발생 횟수 카운트
  • 동작 순서 제어 타이밍 신호 발생에 적용

병렬입력을 가진 이진 카운터

• 카운터의 초기값 설정 가능
• 병렬 입력을 통하여 초기값 로드
• Load, Clear, Increment 기능

메모리 장치 (Memory Unit)

정의

• 정보의 입출력 기능을 가지는 저장 요소들의 집합
• Word 단위로 정보를 저장
• Word : 입출력에서 하나의 단위로 취급되는 비트의 그룹
  • 16bit 컴퓨터 : 레지스터/메모리 버스의 크기가 16bit (2byte)
  • 64bit 컴퓨터 : 레지스터/메모리 버스의 크기가 64bit (8byte)
• Byte : 워드의 기본 단위
• MB(10^6 byte), GB(10^9 byte), PB(10^12 byte)

RAM

• Word의 물리적인 위치에 관계 없이 데이터 접근
• 모든 데이터 위치에 대하여 동일한 접근 시간
• N 비트의 입력/출력(word 크기와 동일)
• K개의 주소 라인으로 2^k개 word중 하나를 선택
• 읽기/쓰기 지정(R/W)

ROM

• 한 번 저장된 데이터를 읽기만 가능
• 1 word가 N 비트이고 M워드를 저장하고 N x M ROM
• ROM에 저장된 M word를 접근할 수 있는 K개의 주소 입력(2^k = M)

ROM의 종류

• Mask ROM : 석판화(Lithography) 방식으로 구워져 나오는 ROM
• PROM : 한번만 프로그램 가능
• EPROM : UV에 의한 데이터 삭제 (ROM 초기화) 및 재프로그래밍 가능
• EEPROM : 전기 신호에 의한 데이터 삭제 / 초기화 및 재프로그래밍

ROM의 기능을 하는 RAM

• Flash-RAM : BIOS, USB memory, SD card
• NV-RAM
  • Non-Volatile RAM
  • Battery Backup RAM