To Hear will be forget To see will get memory again To do will be know
Digital Fundamentals (10th Ed) Thomas L. Floyd Textbook 최신 디지털공학 (10판) 이응혁 외 3인 공역, 피어슨출판사 Digital Fundamentals (10th Ed) Thomas L. Floyd
디지털 논리회로 (Dogital Logic Circuit) 교재의 구성 Part Chapter Contents 1부 1, 2 디지털개념, 수의체계 2부 3,4,5,6 조합형 논리회로 3부 8,9,10 순차형 논리회로 4부 7, 11-15 VHDL 및 마이크로프로세서
1. 디지털 개념 1-1 디지털 양과 아날로그 양 1-2 2진 숫자, 논리레벨 및 디지털 파형 1-3 기본 논리연산 1. 디지털 개념 1-1 디지털 양과 아날로그 양 1-2 2진 숫자, 논리레벨 및 디지털 파형 1-3 기본 논리연산 1-4 기본 논리기능 1-5 집적회로 1-6 프로그램 논리소자 1-7 테스트 장비 디지털 시스템 응용
1-1 디지털 양과 아날로그 양 디지털과 아날로그 Analog 신호 크기가 연속(continuous)으로 변하는 신호 1-1 디지털 양과 아날로그 양 디지털과 아날로그 Analog 신호 크기가 연속(continuous)으로 변하는 신호 Ex : 시간 압력, 거리, 소리
디지털과 아날로그 Digital 신호 이산신호 중 크기가 유한집합 내에서만 변하는 신호 디지털 데이터의 장점 효율적이고 신뢰성있게 처리하고 전송가능 저장이 효율적임 정확하고 깨끗하게 재생
Max Min 아날로그 신호파형 최대진폭 크기 표본값 공간 표본화 간격 디지털 신호 2bit로 부호화 11 10 A/D 변환 1/2 1/4 1/8 (0) (1) 11 10 2bit로 부호화 공간 A/D 변환 디지털 신호
전자시스템의 예 1. 아날로그 전자 시스템 : Public Address System 2. 디지털과 아날로그 방법을 이용한 시스템 : CD Player
Digital system의 장점 아날로그 신호에 비해 잡음의 영향을 적게 받음 -신호전송의 신뢰성이 높음 디지털통신의 경우 재생중계기를 사용하여 잡음과 왜곡이 누적되기 전 정확하게 재생 후 다시 전송 저장 : 압축
1-2 2진 숫자, 논리 레벨 및 디지털 파형 디지털 시스템은 두 가지 상태만을 갖는 회로 및 시스템을 다룸 1-2 2진 숫자, 논리 레벨 및 디지털 파형 디지털 시스템은 두 가지 상태만을 갖는 회로 및 시스템을 다룸 2진 숫자(Binary Digit: Bit) : 2진 시스템에서는 1과 0 두 가지 수를 사용 bit : 한 개의 이진 숫자 각 비트는 디지털 회로에서 전압 레벨에 의하여 표현 양논리(positive logic): 1을 HIGH로, 0을 LOW로 표현 음논리(negative logic): 1을 LOW로, 0을 HIGH로 표현
코드 논리 레벨 (Logic Levels) 숫자, 기호, 영문자 및 기타 정보를 표현하는 0, 1의 조합 1과 0을 나타내기 위하여 사용하는 전압 HIGH와 LOW, 모두 규정된 최소 값과 최대 값 사이의 임의의 전압을 나타냄
디지털 파형 (Digital Waveforms) High 혹은 Low로 구성된 펄스 (Pulse) 이상적인 펄스
실제 펄스 상승 시간(rise time; tr): LOW에서 HIGH 레벨로 증가하는데 필요한 시간 하강 시간(fall time; tf) : HIGH 레벨에서 LOW 레벨로 감소하는데 필요한 시간 펄스 폭(pulse width; tw) : 펄스의 존속시간
파형의 특성 (Waveform Characteristics) 주기 펄스와 비주기 펄스 주기 펄스 : 일정한 간격(즉, 주기)으로 같은 파형이 반복 주파수 : 주기의 반복율, 단위는 hertz(Hz) 주파수 f 와 주기 T 사이의 관계 : 듀티 사이클(duty cycle) 주기에 대한 펄스 폭(tw)의 비를 100 분율로 나타낸 것
그림 1-8은 어떤 주기 파형의 일부분을 보인 것이다. 다음을 구하라. Example 1-1 그림 1-8은 어떤 주기 파형의 일부분을 보인 것이다. 다음을 구하라. (a) 주기 (b) 주파수 (c) 듀티사이클 10
클럭 (clock) 2진 정보를 운반하는 디지털 파형 클럭은 한 개의 비트 시간을 주기로 갖는 주기 파형 디지털 시스템에서 모든 파형은 클럭이라 하는 기본 타이밍 파형과 동기화 되어있음. (비트열의 파형과 동기화된 클럭 파형의 예)
타이밍 선도 (Timing Diagrams) 모든 파형의 상호 시간 관계와 각 파형이 다른 파형들과 관련되어 어떻게 변하는지를 나타내는 디지털 파형의 그래프 다른 파형들과 관련되어 특정 파형의 상태가 바뀌는 정확한 시간을 파악
1-3 기본 논리연산 기본적인 논리 연산 논리 어떤 조건이 사실이면 주어진 명제(혹은 선언문)를 사실로 받아들이는 추론 1-3 기본 논리연산 논리 어떤 조건이 사실이면 주어진 명제(혹은 선언문)를 사실로 받아들이는 추론 명제는 진(true) 혹은 위(false)로 분류 기본적인 논리 연산 NOT : 논리 레벨을 반대의 논리 레벨로 변환 AND : 모든 입력이 HIGH일 때만 HIGH가 출력 OR : 입력들 중 하나라도 HIGH이면 HIGH가 출력
NOT 연산 AND 연산 OR 연산
1-4 기본 논리기능 비교(comparison), 산술(arithmetic), 1-4 기본 논리기능 비교(comparison), 산술(arithmetic), 코드 변환(code conversion), 인코딩(encoding), 디코딩(decoding), 저장(storage), 계수(counting), 데이터 선택(data selection) …… 비교 기능
산술 기능 : 덧셈 기능 예
계산기의 키패드 입력을 이진 코드로 변환시키는 예 인코더 (Encoder) 계산기의 키패드 입력을 이진 코드로 변환시키는 예
: 2진 코드를 7-세그먼트 디스플레이의 십진수로 변환시키는 예 디코더 (Decoder) : 2진 코드를 7-세그먼트 디스플레이의 십진수로 변환시키는 예
데이터 선택 (Multiplexer , MUX) : 멀티플렉서와 디멀티플렉서의 응용 예
코드 변환 저장 계수 2진/BCD, BCD/2진, 2진/Gray, Gray/2진 etc. 플립플롭 : 한 비트(0 혹은 1) 저장 레지스터 반도체 메모리 : ROM, RAM etc. 자기 메모리 : HDD, FDD etc. 계수 카운터
디지털 시스템 응용
1-5 집적회로 PC(printed circuit) 보드에 장착되는 방법에 따라 삽입 장착형 (through-hole mounted)과 표면 장착형(surface mounted)형으로 구분 삽입형 패키지 : PC 보드의 구멍에 끼우는 핀을 가지고 있어 반대편의 도체에 납땜으로 연결. DIP(dual-in-line package) SMT 패키지 : 표면 장착 기법(surface-mount technology; SMT)을 사용. 공간을 절약. 종류 : SOIC(small-outline IC), PLCC(plastic leaded chip carrier), LCCC(leadless ceramic chip carrier), FP(flat pack) 등
일부를 잘라낸 삽입 장착형 IC 패키지의 모습 표면 장착형 IC 패키지의 형태
핀 번호 (Pin Number)
집적회로의 분류 소형 집적회로(Small-Scale Integration; SSI) 하나의 칩에 최고 12개까지의 게이트 회로가 포함. 중형 집적회로(Medium-Scale Integration; MSI) 12개에서 99개까지의 게이트가 포함. 인코더, 디코더, 카운터, 레지스터, 멀티플렉서, 산술 회로, 소형 메모리 등 대형 집적회로(Large-Scale Integration; LSI) 100개에서 9999개에 이르는 게이트를 포함. 메모리 등 초대형 집적회로(Very Large-Scale Integration; VLSI) 한 개의 칩에 10000개에서 99,999개까지의 게이트를 가지는 집적회로. 극초대형 집적회로(Ultra Large-Scale Integration; ULSI) 대규모 메모리, 마이크로 프로세서, 대형 단일 칩 컴퓨터 등과 같이 칩당 100,000개 이상의 게이트를 포함
End of Chapter 1