수업소개 논리설계실험

2014.01.07 14:14

lee496 조회 수:4213

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‘컴퓨터는 대체 어떻게 만들어지는 거지? 저 작은 칩들을 가지고 어떻게 저런 복잡한 시스템이 만들어지는 거야?’흔히들 컴퓨터의 내부를 처음 보았을 때 가지는 의문들입니다. 어떻게 만들어지냐고요? 지금부터‘논리설계 및 논리설계실험’수업을 통해서 알려드릴게요!

 

논리설계는 컴퓨터의 논리적 진행 및 원하는 논리 구축을 위한 기본적인 전공 필수 수업입니다. 컴퓨터 공학부에 들어오시면 모두들 이 논리설계 수업을 들어야만 합니다. 흔히들 컴퓨터는 1과 0으로 이루어져 있다고 하지요? 네, 그렇습니다. 다만 이 1,0으로 어떻게 복잡한 프로그램을 짜고, 버튼하나만으로 컴퓨터를 작동하는지 궁금하실 거에요. 사실, 1,0이라는 이 단순한 논리를 통해서, 우리는 수많은 생각들을 구현할 수 있습니다. 그 기초와 방법을 배우는 수업을 논리설계 수업이라고 보시면 됩니다.
논리수업에서 가장 먼저 배우는 것은‘논리 회로’입니다. 회로, 회로 거리니 초등학교 때 만들어 보았던 간단한 전기 회로가 생각나는군요. 논리 회로는 전기회로와 다를바가 없습니다. 차이점이라면, 전기 회로에서의 스위치가 좀 더 기능적이 되었다고 할까요. 논리 회로의 설계를 위해서는 우선 자신이 원하는 논리를 설계해야합니다. 컴퓨터는 1과 0으로 논리를 설계한다고 했으니, 1,0 만으로 우리는 우리가 원하는 어떤 명제, 논리가 필요합니다. 이를 위한 가장 기본적인 일은 회로에 입력되는 값과 출력되는값을 확실시 하는 겁니다. 입력되는 값(input)과 출력되는 값(output)가 무엇인지에 따라 회로의 기능은 달라지기 때문이죠. 만약 이를 확인하지 않고 회로를 짜게 되면, 어느 순간 자신의 회로가 자신이 원하던 기능을 하지 않는 다는 걸 알고 후회에 빠지겠죠? 입출력 값을 확실히 했다면, 그 다음으로 할 일은 주어진 기능와 입력, 출력값에 따라 알맞은‘진리표’를 완성시키는 것입니다. 진리표(Truth Table)란, 입력 값(input)의 서로 다른 경우들에 따라, 이 입력 값들이 회로를 통과하면서 나오는 결과 값(output)들을 표로 정리해놓은 것을 말합니다. 고등학교 수학 명제 시간에 T,F로 그려진 표를 본 적이 있죠? 진리표는 논리 회로에 대한 이 명제 표에서 T를 1로, F를0으로 바꾼 것과 같습니다. 예시를 하나 들어볼까요?

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위 경우에서 입력 값을 A와 B, 결과 값을 C라고 하면, 진리표를 통해서 입력되는 모든 경우에 따라 출력되는 값을 한눈에 확인 할 수 있으
므로, 회로의기능을명확하게확인할수있습니다. 위의경우에는,‘ A, B의값이같을때는0, 다를때는1이나오는기능’이라고할수있습니다. 아, 진리표를 읽는 법은 주어진 회로의 기능이 어떠한가에 따라 크게 두 가지로 나뉘게 됩니다. 정확히는 회로의 종류가 크게 두 가지이고, 이에 따라 진리표에서 실제 회로를 구현해 내기 위한 식을 써 내려 가는 과정도 다르게 됩니다. 논리 회로를 크게 두 종류로 나누는 기준은,‘ 회로가이전입력값을기억하느냐’입니다. 즉, 어떤회로는전에무슨값을입력받았는지에상관없이기능을수행하지만, 다른회로는 직전에 입력받은 값이 이번에 입력 받은 값과 함께 회로 기능에 영향을 미쳐서 출력 값을 변화시킨다는 것입니다. 첫 번째 회로를 Combinational Circuit, 두 번째 회로를 Sequential Circuit이라고 합니다.

이제 마지막 단계는, 진리표를 통해서 확인한 기능을 직접 회로로 구현하는 것입니다. 또한, 배우는 것만으로는 경험이 충분히 쌓이지 않을 테니, 직접 실습을 할 수 있는 논리설계실험이라는 수업도 있습니다. 논리설계실험에서는 논리설계수업에서 배운 방법들을 가지고 직접 논리회로를 작성, 구현화한 다음, 실제로 테스트를 해보는 수업입니다. 실습자재가 부족하기 때문에 3인 1조로 조를 편성해서 실습을 진행하며, 저녁 늦게 수업이 진행되고, 또 회로의 완성이 매우 어려운 일이기 때문에, 2학년들 사이에선 듣는 수업들 중 가장 힘들고 고단한 수업이라고 할 수 있습니다. 자칫 잘못하면 밤을 새야 하는 경우도 생기기 때문이지요.

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