디지털 컴퓨터
- 아날로그
- 연속적. 실수를 표현할 수 있다. ex) 계산자 - 디지털
- 이산적. 정수만 표현할 수 있다. ex) 손가락 - 디지털 장치
- CPU의 회로 간의 거리는 매우 가깝기 때문에 신호 간섭이 일어날 수 있다. (잡음 내성이 필요하다.)
- 문턱값(threshold)을 통해 안정성과 잡음 내성을 얻을 수 있다. (인공 신경망의 단위인 퍼셉트론과 비슷한 것 같다. 입력값에 가중치를 곱한 값이 임계치(threshold)를 넘으면 1, 아니면 0을 출력한다.)
- 비트를 사용하면 전이 함수를 간단하게 구현 가능하기 때문에 10진수 대신 비트를 사용한다.
전기 회로
- 직렬 연결(AND연산)과 병렬 연결(OR 연산)
- 옴의 법칙 V = R * I
비트 관련 하드웨어
- 트랜지스터
- p(positive), n(negative)물질로 이뤄진 반도체이다.
- 쌍극 접합 트랜지스터(BJT), 필드 효과 트랜지스터(FET) 등이 있다.
- 현대 컴퓨터에서는 필드 효과 트랜지스터의 일종인 금속산화물 반도체 전계 효과 트랜지스터(MOSFET)를 많이 사용한다. - 집적 회로(IC. Integrated Circuit)
- 전기 회로와 반도체 소자(주로 트랜지스터)를 하나의 칩에 모아 구현한 것.
- 컴퓨터를 소형화 할 수 있고, 전력 소모를 줄일 수 있다.
논리 게이트
- 논리 연산을 수행하는 집적 회로
- NAND, NOR 게이트는 가장 단순하고, 표현할 수 있는 수가 많아서 기본으로 사용한다.
- 동그라미는 NOT을 나타낸다.
- 드모르간의 법칙 활용 - 이력 현상
- 입력은 천천히 들어오는 경우가 많은데, 입력에 잡음이 생기면 임계치를 왔다 갔다 하면서 글리치(glitch. 작은 오류)가 생긴다.
- 이력 현상을 사용해 이를 방지한다. 출력이 0인 경우 오른쪽 곡선, 1인 경우 왼쪽 곡선을 사용해 임계값을 높인다.
- 슈미트 트리거는 이력 현상을 사용한다. - 차동 신호(뜨라이버 -> 리시버)
- 이력 현상을 사용해도 잡음을 잡을 수 없는 경우, 반전관계를 사용하는 차동 신호를 사용
- 드라이버 : 입력 신호를 반전관계 출력으로 변환
- 리시버 : 반전관계 입력을 단일 신호로 만든다.
- 연선(twisted pair)에 사용된다. ex) STP, UTP케이블
출처
조너선 스타인하트, 한 권으로 읽는 컴퓨터 구조와 프로그래밍(2022)
나무위키 트랜지스터(https://namu.wiki/w/%EC%A7%91%EC%A0%81%20%ED%9A%8C%EB%A1%9C)
