[CE] (Logic) Gates

What Gate Is

Combinatorial Logic (조합논리)에서 사용되는
Boolean Function들을 구현하고 있는 Chip (or Circuit)을 가르킴.

• Texas Instruments가 1960년대 중반의 5400과 7400 계열의 IC(Integrated Circuit)로 NAND Gate를 출시(1IC에 4개의 NAND)한 이후로
  Digital System (or Digital Circuit)을 구현하기 위한 기본 구성 요소로 널리 사용되고 있음.
  • Gate는 디지털 회로 실습 시간에 만나는 IC 들로서
    Breadboard(빵판)와 함께 공대생들이 가장 익숙한 Device라고도 할 수 있음.
  • TTL 에 의해 Transistor 로도 구현 가능하지만, IC 형태로 구현된 경우가 대다수임.
  • HDL에서 기본 모듈로 지원됨.
• NAND 와 NOR 가 가장 기본적인 Gate이며, 이들을 조합하여 adder, mux, demux 등을 만들어 낼 수 있음.
  • AND, OR, NOT 을 조합하여 모든 Boolean Expression이 가능(Functionally Complete)하지만,
  • 실제로는 NAND, NOR 로 구현되는 경우가 대부분이며,
  • NAND가 NOR보다 전력소모 나 가격, 복잡성 등에서 유리하여 NAND가 주로 사용됨.
    • NAND는 BJT 2개로 구현 가능함 (가장 간단한 Resistor-Transistor Logic의 경우).
    • 일반적으로 NAND의 구현에 CMOS 기술 적용시 4개의 transistor가 들어감.
    • Static RAM의 경우엔 6개, Dynamic RAM에는 1개의 transistor(+1개 capacitor)가 보통 들어감.
  • NAND, NOR 각각 하나만으로도 모든 Boolean Expression이 가능.
  • 실제 구현은 주로 NAND와 NOR 를 사용함 (NAND가 선호).
  • NAND, NOR를 사용하는 경우가 AND, OR 등과 비교했을 때 보다 간단(적은 부품을 사용가능)하고 동작속도도 빠름.

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Symbol(기호) and Truth table(진리표)

• XOR : Exclusive-OR
• OR : 논리곱 이라고도 불림.
• AND : 논리합 이라고도 불림.
• Inverter의 경우 다른 소자와 같이 사용될 경우, NAND나 NOR, XNOR에서 보이듯이 작은 circle로 대체됨: 이를 bubble이라고도 부름.

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De Morgan's Law

• 학부에서 디지털 회로 또는 컴퓨터 개론 등에서 Combinatorial Logic Gate를 배울 때 만나는 중요 규칙.
• Logic Operation에서 OR와 NOT으로 표현된 Expression을
• AND와 NOT으로 표현된 Expression으로 바꿀 수 있음을 의미.

명제(논리학)를 이용한 표현은 다음과 같음.

$$ \neg(p \vee q) =\neg p \wedge \neg q \\ \neg(p \wedge q) =\neg p \vee \neg q \\ $$

Set(집합)을 이용한 표현은 다음과 같음.

$$ (A \cup B)^C =A^C \cap B^C \\ (A \cap B)^C =A^C \cup B^C \\ $$

디지털 회로 등에서의 표현은 다음과 같음.

$$ \overline{(A + B)} =\overline{A}\cdot \overline{B} \\ \overline{(A \cdot B)} =\overline{A} + \overline{B} \\ $$

 

2022.12.08 - [Computer/CE] - [CE] Combinatorial Circuit or Combinatorial Logic Circuit

[CE] Combinatorial Circuit or Combinatorial Logic Circuit

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같이 보면 좋은 자료들

https://dsaint31.me/mkdocs_site/CE/ch02_co/ce02_04_0_gate/

BME

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학부 때 연구실 이름이 논리회로연구실 이었는데... ==;; 

참 세월빠르네.

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