01. Digital Systems and number systems

트랜지스터가 회로 내에서 수행하는 역할은 크게 두 가지로 나눌 수 있는데, 하나는 증폭, 다른 하나는 스위치 기능이다.

예를 들어 스피커가 있다고 하자. 스피커를 그냥 쓰면 당연히 소리가 크지 않을 것이지만 스피커에는 소리를 증폭시키어 주는 수 없이 많은 제품이 활용된다. 이러한 증폭기능을 돕는 제품들을 analog system이라고 부른다.

스위치 기능은 전기가 통할때를 1 끊기었을때를 0이라고 하였을 때 이 0과 1을 수십 수억가지로 구성하여 우리가 원하는 여러 동작을 처리해 주는 시스템을 개발할 수 있다. 이것을 digital system이라고 부른다.

Digital system이 갖는 장점은 고속 연산에 유리하고 노이즈 즉 원하지 않는 값이 들어오는 것을 막는데에 매우 강한 특징을 갖는다.

1.4 Types of digital systems

디지털 시스템에는 두가지 종류의 시스템이 존재한다고 함
두 시스템을 나누는 기준은 저장장치가 존재하는가에 있다고 함

Combinational Circuit

메모리가 없는 회로를 이야기 하며 저항,다이오드, 트랜지스터 등의 소자로 구성되어 기본적인 연산을 수행

Output = Function(Input)
사실상 입력 넣는데로 출력이 나오는 Combinational 회로

Sequential Circuit

메모리가 있는 회로

Sequential 회로는 두가지로 나뉘는데 Synchronous 와 Asynchronous 임

두개로 나뉘는 이유는 클럭에 맞추어 동기화를 하느냐 아니면 아날로그 신호에 맞추어 하느냐임

그럼 클럭이 뭐냐? 클럭은 회로에 가해지는 전기적 전도율의 속도를 나타내는 단위이며 Hz로 표기함 크게 0에서 1로 올라가는 상향 엣지와 1에서 0으로 내려가는 하향 엣지로 나뉨. 특히 순차회로(Sequential Circuit)에서는 이 클럭의 변화를 감지했을 때 입력에 따라 출력을 변화시키는 방식으로 작동을 함

그림으로 보이자면 위와 같이 됨

이때
Synchronous 방식은 클럭에 따라서 아날로그 값을 받아들이는 동기화 방식이고
Asynchronous 방식은 그냥 아날로그 신호가 1이면 1받고 0이면 0 받는 비동기화 방식임

대표적인 예로 Digital Counter 을 생각해 볼 수 있음
Digital Counter은 메모리가 있기 때문에 Sequential이고 Clock이 따로 지정되어 있지 않기 때문에 Asynchronous 방식의 디지털 회로임