1. 디지털 시스템 개요

디지털 시스템의 학습 목표

• 디지털 디자인의 기본 원리를 학습한다.
• 매우 복잡한 디자인을 체계적으로 디버깅하는 방법을 배운다.
• 디지털 시스템을 디자인하고 만들어본다.
• 전자 회로 내부의 상세한 동작 원리를 살펴본다.
• 미래의 기술 혁명을 대비한다.

조합 회로^{Combinational Logic} vs 순차 회로^{Sequential Networks}

조합 논리 회로에서는 항상 입력에 따라 출력이 결정되는 반면, 순차 논리 회로에서는 출력에 메모리의 상태, 즉, 주기적인 클럭(CLK)이 추가로 영향을 끼친다.

클럭은 메모리 내부에서 주기적으로 변화하는 값으로, 이를 출력에 고려한다는 것은 연산에 시간의 개념을 더하는 것이다.

학습 과정

주제	구성 요소	관련 학문
Combinational Logic	AND,OR,NOT,XOR	Boolean Algebra
Sequential Logic	AND, OR, NOT, Flip-Flop	Finite State Machine
Standard Modules	Operators, Interconnects, Memory	Arithmetics, Universal Logic
System Design	Data Paths, Control Path	Methodologies

아날로그와 디지털 신호의 비교

아날로그 신호는 빛의 세기, 온도, 속도와 같이 연속적인^continuous 신호이다. 반면, 디지털 신호는 이산적인^discrete 값을 갖는다.

이로 인해, 아날로그 신호를 디지털로 변환하는 샘플링을 거치면 일부 정보를 잃게 된다.

디지털 신호의 표현

디지털 신호를 단순히 전압의 세기로 표현할 경우, 높은 값의 표현을 위해 높은 전압의 전류를 사용해야 하기때문에 회로상에 문제가 생긴다.

그렇기 때문에, 디지털 값의 표현은 이진수를 사용한다. 이진수는 켜짐/꺼짐, 1/0 등의 값으로 해석될 수 있는 전압의 유무를 통해 정보를 처리하는 방식으로, 회로상에 일정 전압 이상은 1, 일정 전압 이하는 0으로 처리하는 방식으로 활용한다.

이때, 1과 0으로 인식하는 임계점 사이에 Transition이라는 1도, 0도 아닌 구간이 생기는데, 이 구간은 고려하지 않는다.

Programmable Logic Device (PLDs)

PLD는 이름 그대로 프로그램 가능한 논리 기기로써, 아래의 메모리 요소를 갖는다.

• Storage
• RAM (Random Access Memory)
  • Readable and Writeable
  • Volatile (휘발성)
• ROM (Read Only Memory)
  • Read Only
  • non-Volatile