[컴퓨터학개론 12장]- integrated circuit

Circuits

 

Combinational circuit  [조합 회로]

• 인풋 값이 바로 출력 값을 결정한다.
• output = f(inputs)

Sequential circuit [순차 회로]

• 출력은 입력 값과 회로의 기존 상태의 함수입니다.
• output=f(inputs, state [current])
• state [next]= g(inputs, state [current])

회로 작동에서 사용하는 개념

• Boolean expressions
• Logic diagrams
• Truth tables

Combinational Circuits [조합회로]

• 게이트들을 조합하는 방식은 한 게이트의 출력을 다른 한 게이트의 입력으로 사용하는 것이다.

AB + AC =X

A(B+C) 

위의 논리회로랑 같지만 gate의 수가 적어서 효율적이다.

-> gate의 수를 줄일 수  있다면 줄이는 것이 좋다.

 

Circuit equivalence [회로 동등성]

• 두 개의 서클은 동일한 입력값에 대해서 같은 출력 값을 생산한다.

Boolean algebra [부울 대수학]

• 회로를 설계하는 데 도움이 되는 증명 가능한 수학적 원리를 적용할 수 있습니다.
• 교환 법칙
• 결합 법칙
• 분배 법칙
• 항등식
• 보수
• 드 모르간의 법칙 
• 적용 가능

Adders [가산기]

• 2진수 간의 덧셈을 수행 -> 자리 올림(carry) 발생 가능

Half adder [반가 산기]

• 두 비트의 합을 계산하고 올바른 캐리 비트를 생성하는 회로
• 1자리 2진수 + 1자리 2진수
• Carry/sum으로 나누어짐.

sum = XOR gate

carry = AND gate

 

Full adder [전가산기]

• carry in값을 고려한 회로

전사 간기 -> block으로 변환 가능

4008 : 4 bit full- adder를 최적화한 것

 

Multiplexers

• Multiplexer(or MUX) 멀리플 렉서, 먹스
• 몇 개의 입력 제어 신호를 사용하여 여러 개의 입력 데이터 신호 중 출력 신호로 라우팅 되는지를 결정하는 회로
• 제어 라인(S0, S1, S2)은 출력으로 라우팅 되는 다른 8개의 입력 라인(D0~D7) 중 어떤 것을 결정한다.

MUX-DEMUX

• Multiplexer(or MUX) 멀리플 렉서, 먹스
  • 여러 개의 입력 중 1개만 선택해서 출력함.
• Demultiplexer(or DEMUX)  디멀티플렉서, 디먹스
  • 1개의 입력을 통해 여러 개의 출력을 만들어내고 1개로만 보냄.
• 두 개가 있어야 다중 통신 가능
• 여러 명이 동시에 접속할 수 있음.

 

Circuit as Memory

• 디지털 회로들은 정보 저장의 목적으로 사용될 수 있다.
• 이 회로는 회로의 출력이 회로에 대한 입력으로도 사용되기 때문에 순차 회로를 형성합니다.
• S-R latch(SR 래치)는 1 or 0을 저장한다.
  • 다양한 종류의 게이트를 사용하여 S-R 래치 회로를 설계할 수 있는 몇 가지 방법입니다.
• 이 회로의 설계는 두 출력 X와 Y가 항상 서로 보완됨을 보장합니다.
• X는 회로의 현재 상태를 의미함.
  •  X값이 0이면 회로는 0을 저장, 1이면 회로는 1을 저장

X는 현재 상태, Y는 X의 NOT.

S	R	X	state
1	0	0	reset
0	1	1	set
1	1	1 or 0	현상태유지
0	0		사용불가

 

Memory 만들기

• 개선된 버전 : D-type flip flop -> 1bit 저장 가능[추상화]

• 4 bit shift register -> 4 bit 저장 가능 -> 계속 확장

 

DRAM 구조

• DRAM : 대용량 메모리 구조
• 반응속도가 느림
• DRAM cell
• transistor - capacitor 구조
• i bit 저장 가능

Integrate Circuits [집적회로 IC]

• Integrated circuit (also called a chip)
  • 여러 개의 게이트가 내장된 실리콘 조각
  • 실리콘 조각은 플라스틱 또는 세라믹 패키지에 장착되며, 가장자리를 따라 핀이 장착되어 회로 기판에 납땜되거나 적절한 소켓에 삽입될 수 있습니다.
• 역사적으로 집적회로는 포함된 게이트 수에 따라 분류되어 왔다.
• 2014년에 chip은 20 bililion 트랜지스터가 존재함.
•  

 

CPU Chips

• 가장 중요한 집적회로 CPU안에 있음.
• 매우 작은 크기임.