[임베디드기사] [필기] 디지털시스템(Digital System)

디지털 시스템의 정의

디지털 시스템을 정의내리고 싶은데, 적당한 정의를 찾지 못했다. 유명한 IT도서 집필 도서출판사인 O’Relly에서 내린 정의가 적당하여 가지고 와봤다.

 

(원문) “Digital systems are designed to store, process, and communicate information in digital form”
(번역) “정보를 디지털 형태로 저장, 처리 그리고 통신하기 위해 디자인된 것이 디지털 시스템이다”

- O'Relly Fundamentals of Digital Logic and Microcontrollers, 6th Edition by
(https://www.oreilly.com/library/view/fundamentals-of-digital/9781118969304/9781118969304c01.xhtml)

 

아날로그와 디지털

임베디드기사의 가장 기본적인 개념이 되는 디지털시스템의 위의 정의를 이해하기 위해서는 ‘디지털’과 ‘아날로그’의 차이를 알아야 한다.

• 아날로그 : 자연상태에 존재하는 연속적인 값
• 디지털 : 컴퓨터로 처리되기 위해 0과 1로 표현되는 이산적인 값

아날로그는 연속적으로 변화하는 값이다. 전압과 전류, 온도 등 시간이 흘러감에 따라 끊기지 않고 연속적인 계측값을 가지는 신호를 ‘아날로그 신호’라고 부른다.

반면에 디지털 신호는 임의의 시간에서 지정된 값들을 가진다. 흔히 전기가 On 된 상태인 ‘1’과 Off된 상태인 ‘0’의 이진법을 디지털 신호로 구분하며 중간값은 존재하지 않는다.

 

컴퓨터에서 아날로그가 아닌 디지털 시스템을 차용한 것에는 디지털 신호가 가진 장점에 있다.(물론이야 전기선을 사용하는데 디지털이 아닌 것도 이상하지만) 디지털 신호는

• 에러에 강하다. : 중간값을 가지지 않고 0/1의 확실한 상태만을 가지기에 손실과 감쇠에 따른 에러 복구등이 쉽다
• 제작이 간편하다 : 아날로그회로에 비해 상대적으로 말이다.

 

위의 디지털 시스템정의에서 디지털 시스템이 수행하는 세 가지의 목적은 다음과 같다.

• 정보저장 : 논리회로상에 잠재적인 활용을 위해 0/1의 상태를 기록하는 것
• 정보처리 : 특정한 목적을 위해서 저장된 0/1의 일련의 입력받거나 하여 정보를 가공하고 출력/저장하는 것
• 정보통신 : 신호를 다른 디지털 시스템에 전송하거나 다른 디지털 시스템으로부터 수신된 신호를 저장/처리하는 것

 

디지털 시스템의 구성

디지털 시스템은 0과 1의 연산을 수행하는 여러개의 회로로 이루어져있다. 가장 기본이 되는 단위는 목적과 방식에 따라 조합논리회로와 순서논리회로로 구분이 되고 이 기본회로등을 융합하고 조합하여 특정한 역할을 수행하는 디지털 시스템을 제작할 수 있다.

 

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정리

컴퓨터는 모든 것을 전기신호로 처리하게 된다. 한 개의 0/1을 표현하는 비트를 여러 개 조합하여 사람들이 익숙하고 이해할 수 있는 아날로그신호를 유사하게 표현할 수 있는 데 디지털 시스템이란 이러한 디지털 신호를 사용하는 시스템을 의미한다. 쉽게 이해해보면 전기기판위에 존재하는 정보저장, 처리, 통신을 수행하는 일련의 HW/SW 장치가 되겠다. 이러한 디지털 시스템을 제작하기 위해 기본단위인 조합논리회로와 순서논리회로를 사용한다.

 

디지털 시스템은 이미 우리 일상속에 존재한다. 우리가 사용하는 컴퓨터라던가(마더보드 이야기다) 요즘 많이 부흥하고 있는 드론과 자율주행 차거나 모두 전기적인 신호로 제어되는 시스템의 집합체이다.

 

다음시간에는

다음시간에는 이진수와 불 대수를 알아보도록 하겠다.