- ▶ 회로설명 (circuit description) : 이번 시간에는 로직블록의 종류와 입/출력 상태의 관계를 보여주는 진리표(Truth Table)에 대해 설명합니다. 만약 처음으로 로직회로를 접하는 분이 있다면, 단순하면서도 다양한 기본블록의 쓰임새에 매료당하게 될 것입니다. ^^
로직블록의 최대 매력(魅力)은... 기본 종류가 딱 4 개 뿐이라는 것입니다. 기묘하게도 기본이 되는 종류의 숫자가 적을수록 더 강력한 응용과 확장성을 가지는 경우가 많습니다. 예로 (유클리트) 기하학에서 도형의 기본형도 마찬가지입니다. 원, 삼각형, 사각형의 세 종류면 기초 수학에는 충분합니다. 고급 응용단계에서 타원, 포물선, 쌍곡선이 추가되는 정도지요. 물론 여기에 점(點)과 선(線), 좌표(座標)의 개념이 필요하겠군요... 어쨌거나 도형의 기본형은 세 개 (혹은 6 개) 뿐입니다. 수 많은 응용에 비하면, 놀랄만큼 적은 숫자입니다. ^^
로직도 마찬가지입니다. AND 게이트, OR 게이트, NOT 게이트의 세 종류면 논리회로는 전부 만들 수 있습니다. 여기에 메모리 역할을 하는 JK F/F (엄밀하게는 D F/F. D F/F은 JK F/F에 NOT 게이트를 하나 더해서 만듬) 하나만 추가하면... (세상의) 모든 로직회로는 다 만들 수 있습니다. ^^
아 그래요? 다 만들 수 있다고요...??? 그렇죠 뭐. 원래 그렇게 되어있는 것 아닌가요? ← 흠! 이렇게 심드렁하게 생각하시는 건 아니죠? 사실 현재의 마이컴까지도, (파고 들어가면) 이 네 가지 기본 로직요소로 분해되고 맙니다... 이 이야기는, 온갖 종류의 (디지털) 무기고 열쇠가 손에 들어왔다는 뜻이며... 역으로 세상의 모든 (디지털) 무기를 분해하는 방법을 보여주고 있다는 점에서, 중대한 의미를 지니고 있습니다. (이제, 중요하다고 동의하는데 한 표 어떻습니까?) ^^
▶ 회로도 (The circuit diagram) : 로직 기본블록 + AND, NOT, NAND 게이트 진리표 (Truth Table)
설명드린 대로 로직회로는 AND, OR, NOT, JK F/F의 4 종류면 풀 세트가 완비됩니다. 그러나 편리와 효율성을 위해 NAND, NOR, XOR 게이트와 D F/F의 4 종을 더해서, 모두 8 종류를 설명합니다.
※ "NAND = AND + NOT", "NOR = OR + NOT" 의 의미입니다. NAND 혹은 NOR 게이트 만을 사용하여... AND, OR, NOT, XOR 기본 게이트를 전부 만들 수 있는 장점이 있으므로, (한 종류의 IC로 설계하면 여러모로 편리하므로) 표준 로직 IC로 폭 넓게 사용됩니다. ^^
① AND gate : 입력(단자)의 상태가 모두 High가 되어야만, 출력(단자)의 상태가 High로 되는 논리 게이트입니다. 반대로 (여러개의) 입력 중에 하나라도 Low가 있으면, 출력은 Low가 됩니다.
이러한 정의를 표로 만든 것이 진리표(Truth Table) 입니다. 가만히 들여다보면... 두 입력 A와 B가 모두 "1"일때만 출력 X가 "1"이 된다는 것을 알아차릴 수 있습니다. (진리표는 가로로 읽습니다. 행 단위임...)
※ 논리회로에서 입/출력 단자의 High 상태는 "1", Low 상태는 "0"으로 표시합니다. ^^
※ 논리회로에서 상태는 둘 밖에 없습니다. 즉 High와 Low, 1과 0 뿐입니다. 어중간한 상태란 없습니다. 그래서 디지털은 "이진논리에 따른다..."라고 합니다. ^^
② NOT gate : 입력 단자가 하나뿐인, 가장 간단한 논리 게이트입니다. 입력 단자와 출력단자의 상태는 반대가 됩니다. 더 드릴 말씀이 없습니다... ^^
③ NAND gate : 가장 쓸모가 많아서 널리 사용되는 논리 게이트입니다. 2~3개를 연결하면, AND, OR, NOT, XOR등 모든 게이트로 변신합니다. NOT를 의미하는 작은 원을 가진 심볼 모양에 주의하십시요. (AND에서 NOT으로 이어지는) NAND 게이트의 진리표를 해독할 수 있으면, 몇 단계로 복잡하게 연결된 논리 게이트 상태도 (같은 요령으로) 해독하는 능력을 갖게 됩니다. ^^
▶ 회로도 (The circuit diagram) : OR, NOR, XOR (JK F/F, D F/F) 게이트 진리표 (Truth Table)
- ④ OR gate : 입력(단자)의 상태가 하나라도 High가 되면, 출력(단자)의 상태가 High로 되는 논리 게이트입니다. 반대로 (여러개의) 입력이 전부 Low가 되어야만, 비로소 출력은 Low가 됩니다. AND 게이트와 반대 의미가 있습니다. ^^
⑤ XOR gate : OR 게이트의 변형입니다. 동작은 OR 게이트와 같으나, 입력이 전부 High이면 출력이 Low가 된다는 점이 다릅니다. 가끔 유용하게 사용됩니다.
⑥ NOR gate : NAND 게이트와 의미는 같습니다. (NAND 게이트가 NOR 게이트보다 많이 사용됩니다)
⑦ 플립플롯 (JK F/F, D F/F) 진리표 : 많이 사용되는 대표적인 플립플롯은, 1 bit 메모리 기능을 갖고 있는 D F/F 입니다. 로직회로에 직접적으로 사용되기 보다는, 카운터 IC나 Latch IC로 특화되어 사용됩니다. 여러가지 종류의 IC마다 사용법이 조금씩 달라지므로... 실제 사용하는 회로안에서 설명하겠습니다.
※ 플립플롯은 입력 단자도 많고, 상태도 복잡하여 진리표가 유효하지 않습니다. 특히 입력펄스의 Low → High 순간 (riging edge) 이나, High → Low 순간 (falling edge) 에 상태변환이 일어나므로... 오히려 그림과 말로 설명하는 편이 좋습니다. ^^
