디지털 컴퓨터와 2진법

플립플롭(flip-flop)

• 2진 데이터의 1비트를 저장하는데 사용되는 디지털 논리소자로, 2개의 안정한 상태가 있으며 하나는 2진수 1이고 다른 것은 0임

회로(gate)

• 펄스 회로의 하나로 입력 신호를 다른 입력 신호로 제어하여 출력을 제어하는 회로
• 기본적으로는 AND, OR, NOR, NAND 회로 등이 있으며 이것들은 트랜지스터와 다이오드 등으로 구성

보수(complement)

• 반대로 세어 가는 수로, n에 대한 m의 보수는 n-m을 뜻하는데, 보수는 m에서 n을 만들기 위해 보충해야 하는 수 n-m을 가리킴

디지털과 논리연산

아날로그 시스템과 디지털 시스템

• 아날로그
  • 끊이지 않는 연속성 데이터
  • 소리, 빛, 무게 등과 같은 자연계의 모든 신호
  • 아날로그는 노이즈에 취약하여 아날로그로 저장한 후 사용할 수록 손실 발생
  • 가장 정확한 참 값
  • 압축이 불가능
  • 훼손된 정보는 원래 데이터의 복원이 불가능
  • 연속적인 정보를 입력 받아 처리하여 연속적인 정보를 그래프 형태로 출력하는 시스템
  • 미세한 변화에도 출력 변화가 있게 되므로 신호 값이 연속적으로 처리되어 정확한 구분이 어려움
  • 증폭 회로 사용
• 디지털
  • 일정한 시간 단위로 끊어진 데이터
  • 0과 1로 이루어지는 이진법 논리를 사용해서 0과 1의 각종 조합을 만든 후 그것의 조작과 처리를 통해 여러 가지 정보를 생산,유통,전달할 수 있도록 만듦
  • 현대에 사용되는 대부분의 정보 시스템에서 사용
  • 압축이 가능
  • 일정 수준 이하의 훼손일 경우 100% 복원이 가능
  • 측정 오차가 없이 정확도가 높아, 신뢰도가 높음
  • 디지털 집적 회로의 제작이 용이하고 경제성이 높음
  • 집적 회로의 발달로 저렴한 비용 고용량 저장이 가능
  • 잡음에 강하고 손실이 거의 없음
  • 통신 및 자료처리, 자동제어, 의료기 분야에 이르기까지 다양하게 사용
  • 논리 회로 사용

논리회로

• 컴퓨터는 '0'(거짓, OFF 상태)과 '1'(참,ON상태)이라는 두 가지 상태만을 다루는 2진법 체계인데, 내부의 회로들은 이러한 두 상태 간의 어떤 논리에 의해서 작동이 됨
• 2진 정보 체게로 작동되는 어떤 논리를 가진 회로를 논리회로라고 하고, 그 구성소자로는 회로와 플립플롭이 있음
• 기본 논리 회로
  • 논리를 가진 논리 회로의 기본소자로서 기본 회로는 AND, OR, NOT 회로 3가지가 있으며, 하나 더 추가시키면 NOND, NOR, XOR가 있음
  • AND(논리곱)회로 : 둘 다 참(1)일 때, 결과도 참(1)
  • OR(논리합)회로 : 둘 중 하나가 참(1)일 때, 결과도 참(1)
  • NOT(부정)회로 : 참(1)이면 결과가 거짓(0), 거짓(0)이면 결과가 참(1)
  • NAND(논리곱 부정)회로 : 둘 다 참(1)일 때, 결과는 거짓(0)
  • NOR(논리합 부정)회로 : 둘 다 거짓(0)일 때, 결과는 참(1)
  • XOR(배타적 논리합)회로 : 둘의 논리값이 다를 때, 결과는 참(1)

진법과 연산 방법

진법과 변환

• 진법
  • 수를 표기하는 기수법의 하나로 임의의 숫자를사용하여 수를 표현하는 방법
  • 일반적으로 사용하는 0부터 9까지의 숫자를 사용하여 수를 나타내는 방법은 10진법이라고 부름
• 2진법
  • 컴퓨터 정보 표현 방법
  • 0과 1, 두 개의 숫자만으로 수를 표현하는 방법
  • 컴퓨터에서는 2진수의 한 자리를 비트(bit)라는 용어를 사용하여 가리키며, 이러한 비트가 8개 모여 1바이트(byte)를 구성
• 8진법
  • 0 ~ 7, 8개의 숫자만으로 수를 표현하는 방법
  • 2진수를 3자리씩 묶어서 표현할 수 있어, 초창기 컴퓨터에서 많이 사용
• 10진법
  • 0 ~ 9, 10개의 숫자만으로 수를 표현하는 방법
  • 일상 생활에서 주로 사용하는 숫자 표기 방법
• 16진법
  • 0 ~ 9의 숫자와 A ~ F까지의 문자를 함께 사용하여 수를 표현하는 방법
  • 2진수를 4자리씩 묶어서 표현할 수 있음
  • 1개의 16진수는 4자리 2진수로 표현됨
  • A ~ F의 문자는 10 ~ 15를 의미함

컴퓨터에서의 데이터 표현

• Bit7은 MSB(부호 비트(양수 = 0, 음수 =1)

• Bit 7 ~ Bit0

• 크기 : Bit(1bit) -> Nibble(4bit) -> Byte(8bit) -> Word(2byte) -> Paragraph(16byte) -> Page(256byte)

• 뺄셈 연산

  • 가장 먼저 자릿수를 맞추는 것이 가장 중요
  • 2진수 음수를 표시하는 방법

  방법	설명
  부호화 절대치	부호 비트를 제외한 값에 - 부호를 붙임
  1의 보수	부호 비트를 제외한 값을 1의 보수: 0은 1로, 1은 0으로 바꾸고, -부호를 붙임
  2의 보수	부호 비트를 제외한 값의 1의 보수 +1에, -부호를 붙임(가장 일반적으로 사용하는 방법)