Digital accessories : IC, Decoder, Mux, RAM, ROM

• 집적회로(IC)

디지털 게이트를 구성하는 실리콘 반도체(칩)

게이트의 개수 (집적도) 에 따라서

소규모: 10개이하 게이트

중규모: 10~200개의 게이트 (디코더, 가산기 등)

대규모: 200~1000개의 게이트

초대규모: 수천개의 게이트를 하나에 칩에 집적한 것.

적용된 기술에 따라서

TTL, ECL, MOS, CMOS 로 나누는데

TTL(트랜지스터-트랜지스터 논리)가 가장 많이 사용되고있다.

ECL은 슈퍼컴퓨터나 신호 처리기 같은 고속 회로에 사용된다.

• 디코더

n비트로 코딩된 이진 정보를 최대 2ⁿ개의 서로 다른 출력으로 바꿔주는 조합회로다.

n개의 입력이 있다면 m개 (m≤2ⁿ)의 출력을 가지는 디코더를 n대 m 라인 디코더 라고한다.

NAND 게이트 디코더는 반대로 한 순간에 하나의 출력만 0이고 나머지는 1인 출력을 갖는다. (활성입력이 1인경우에는 모두 1이다)

• 인코더

디코더와 반대되는 기능을 수행한다. 2ⁿ개 입력이 주어졌을 때 n개의 이진 코드를 출력한다.

• 멀티플렉서(MUX, 데이터 출력기)

n개의 선택 입력에 따라 2ⁿ개의 출력을 하나의 출력에 선택적으로 연결시켜주는 조합회로다.

데이터 입력 4개가 입력되어있고 이때 선택입력 두개(s0,s1)가 있다면 선택입력(4가지)에 따라서 1개로 출력해 선택할 수 있게한다.

즉 2개의 선택입력 00 01 10 11 에따라서 각각 총 4개의 선택을 할 수 있게 되는 것이다.

디코더랑 유사해서 n대 2ⁿ디코더에 2ⁿ개의 입력라인을 더해주면 2ⁿ대 1 MUX를 구할 수 있다.

2개의 선택입력 -> 4개의 출력 -> 을 하나로 선택해준다.

• 레지스터

n비트 레지스터는 n비트의 이진 정보를 저장하기 위해서 n개의 플립플롭을 가지며 데이터 처리를 위한 조합회로로 구성된다.

레지스터가 유지되어야 할 경우에는 클럭신호를 차단해야한다.

병렬로드를 가진 레지스터는 필요한 부분만 클럭펄스를 흘려보낼 수 있다. 또 하나의 게이트 전력으로 여러 게이트에 클럭을 제공할 수 있기 때문에 전력 절약을 할 수 있다.

• 시프트 레지스터

레지스터에 저장된 정보를 단방향이나 양방향으로 이동시킬 수 있는 레지스터이다.

단순한 형태로 가장 왼쪽에 들어갈 값을 정하는 직렬입력, 가장 오른쪽에 있는 값을 출력하는 직렬 출력이 있다.

원하지 않는 클럭을 제한해서 특정 클럭 펄스에서만 시프트가 일어나도록 할 수 있다.

주로 원거리에서 두지점간 한라인에서 한 비트씩 보낼 때 사용한다.

송신자느 병렬->직렬로 변환해서 보내고 수신측은 다시 직렬->병렬로 변경해서 전송을 준비한다.

• 이진 카운터

입력 펄스에 따라서 미리 정해진 순서대로 상태 변이가 진행되는 레지스터를 카운터라한다.

이 때 이진 오름 순서를 따르는 카운터가 간단하기 때문에 이진 카운터를 주로 쓴다.

• 메모리 장치

정보의 입출력 기능을 가지고 있는 저장요소들의 집합으로 입출력에서는 하나의 word로 정보를 저장한다.

8비트로 이루어진 비트그룹을 바이트라고하는데 대부분 컴퓨터에서 메모리는 8의 배수 크기의 word를 채택한다.

• 임의 접근 메모리 (RAM)

워드의 물리적 위치에 관계없이 접근 절차나 시간이 동일하다. 외부와 통신은 데이터 IO라인, 주소라인, 제어라인을 통해 이루어진다.

입력 및 읽기 동작이 가능하며 제어 신호에 의해서 선택된다. 읽은 후에도 메모리의 상태는 변화가 없다.

• 읽기 전용 메모리 (ROM)

ROM에 저장된 데이터는 하드웨어가 고장 나기 전까지 변하지 않는다. 쓰기 동작에 의해서도 바뀌지 않는다. 즉 한 번 저장되면 영구적으로 기록이 되어있기 때문에 읽기 동작만 허용된다.

이 정보는 장치 내에 일정한 패턴을 형성하고 퓨즈를 가지고 있기 때문에 전원이 끊겨도 계속 남아있다.

주로 고정 프로그램이나 상수를 저장하는 데 사용하거나 제어 회로에서 순서를 저장할 때 사용한다.

ROM에 저장된 정보를 이용하는 장치를 마이크로 프로그램된 제어장치라고한다.

• ROM의 종류

ROM에 정보를 저장하는 방법은 여러가지가 있는데, 먼자 공장에서 찍어내는 고정된(mask)프로그래밍 방식이 있다.

PROM은 프로그래밍이 가능한 ROM으로 소거가능 기능이 있는 PROM은 일정 시간동안 자외선 노출이 없는 경우 초기 값으로 돌아가서 다시 프로그래밍 할 수 있다. 어떤 것은 전기적으로 그 내용을 지울 수 있는 데 이 ROM은 EEPROM 이라고 한다.

해당 포스트는 Maro 의 컴퓨터 시스템 구조 책을 바탕으로 공부하면서 작성되었습니다.