1-1 Introduction to Digital 1s and 0s
digit
binary digits(2진 디지트) == bits(비트)
logic levels
(논리 레벨)
HIGH / LOW
timing diagram
(타이밍도)
시간에 따른 논리 레벨의 변화를 나타내는 것
1-2 디지털 신호
edge
1에서 0으로 바뀌거나 0에서 1로 바뀌는 천이(transition)
negative edge
1 → 0
positive edge
0 → 1
주기/주파수
periodic
(주기)
T = 1/F
frequency
(주파수)
F = 1/T
event
시스템이 상태를 바꾸는 것
LOW → HIGH / HIGH → LOW
1-3 논리회로와 진화하는 기술
logic circuit
(논리회로)
디지털 회로가 입력에 응답하는 방식은 그 회로의 논리로 설명되기 때문에
디지털 회로를 논리회로라고 한다.
IC(디지털 직접 회로)
최근에는 CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor)가 사용된다.
1-4 수의 표현
Analog representation
양이 연속적으로 변화하면서 비례하는 표시기에 의해 표현된다.
⇒ 연속적(continuous)
Digital representation
양이 연속적으로 변하는 표시기에 의해서가 아니라 자릿수(digit)라는 기호에 의해 표현된다.
⇒ 이산적(discrete)
1-5 디지털과 아날로그 시스템
Digital System
디지털 형태로 표현되는,
이산적인 값의 형태만을 띨 수 있는 물리적인 양이나 정보를 다루기 위해 설계된 장치들의 조합
Analog System
아날로그 형태로 표현되는 물리적 양을 다루는 장치들을 포함
연속적인 볌위에 걸쳐 변화한다.
디지털 기술의 장점
- Ease of design
설계하기 쉽다.
→ 회로의 전압이나 전류의 정확한 값은 중요하지 않고, 단지 개략적인 범위(HIGH, LOW)가 중요하다. - Well suited for storing information.
정보 저장이 용이하다.
→ 디지털 정보를 원하는 시간 동안 유지할 수 있고 적은 공간에 수십억 비트를 저장할 수 있다. - Accuracy and precision are easier to maintain.
정확성과 정밀도를 시스템 전체를 통해서 유지하기 쉽다.
→ 외부 환경에 영향을 받지 않는다. - Programmable operation.
동작을 프로그램할 수 있다. - Less affected by noise.
디지털 시스템에서 전압의 불필요한 변동(잡음)은 회로 레벨을 구별하지 않을 만큼 충분히 크지 않는 한 중요하지 않다. - Ease of fabrication on IC chips.
디지털 기술의 한계
- 실세계는 아날로그이다.
- 디지털화된 신호를 처리하는데 시간이 걸린다.
아날로그 ↔ 디지털
- 물리적인 변수 → 전기적인(아날로그) 신호로 변환
- 전기적인(아날로그) 신호 → 디지털 형태
- 디지털 정보를 처리(조작)한다.
- 디지털 출력을 실세계의 아날로그 형태로 다시 변환한다.
ADC(Analog-to-Digital Converter)
아날로그 디지털 변환기
DAC(Digital-to-Analog Converter)
디지털 아날로그 변환기
정밀 디지털 온도 재어 시스템의 블럭도
1-6 디지털 수 체계
hexadecimal
16진수는 인간인 2진수를 쉽게 처리할 수 있도록 해주는 수 체계이다.
MSB(Most Significant Bit)
- 최상위비트
- 가장 왼쪽의 비트
- 가장 큰 가중치
LSB(Least Significant Bit)
- 최하위비트
- 가장 오른쪽 비트
- 가장 작은 가중치
1-7 신호를 숫자 양으로 표현
Sample
신호가 일정한 간격을 두고 측정한 값들의 리스트
자주 샘플을 취할 수록 신호의 정확도가 올라가게 된다.
quantization error
(양자화 에러)
측정한 값은 샘플을 취한 시점의 실제 값을 정확히 표현하지 못한다.
→ 측정 소자의 한계(10도 간격) 때문이다.
1-8 병렬과 직렬 전송
병렬은 전송 속도가 빠르고 직렬은 신호선이 적다.
Parallel transmission
– all bits in a binary number are transmitted simultaneously.
A separate line is required for each bit.
Serial transmission
– each bit in a binary number is transmitted, per some time interval.
1-9 기억장치
memory
(기억장치)
1. 기억장치가 없는 회로
입력 신호가 장치나 회로에 가해졌을 때 그 출력은 입력에 반응하여 어떤 형태로든 변화하며 입력신호가 제거되었을 때 그 출력은 원래 상태로 돌아간다.
- 기억장치가 있는 회로
디지털 회로에서는 기억장치가 있으면, 입력이 가해질 때 출력의 상태가 변하며, 입력이 제거된 후에도 출력의 상태가 유지된다.
1-10 디지털 컴퓨터
Major parts of a computer
- Input
unit—Processes instructions and data into
the memory. - Output
unit—presents information from the memory to the operator or process. - Memory
unit—Stores data and instructions. - Control unit
—Interprets instructions and sends
appropriate signals to other units as instructed. - Arithmetic/logic unit
—arithmetic calculations and logical decisions are performed.
