[소소한책읽기] 그래서 컴퓨터는 어떻게 동작하나요

그래서 컴퓨터는 어떻게 동작하나요?

But How Do It Know? The basic principles of computers for everyone.

단순 게이트에서 범용 연산 기계까지

 

J. 클라크 스코트 지음

 

 

원리를 알면 쉽다

컴퓨터가 동작하는 원리를 이해하려면 전기가 동작하는 원리부터 이해해아 한다.

 

컴퓨터의 속도와 능력

컴퓨터는 단순한 작업 몇 가지를 조합해서 복잡한 일을 할 수 있다.

단순한 컴퓨터가 만능이 된 이유는 작업을 처리하는 속도때문이다.

컴퓨터가 작동하는 속도는 전기가 움직이는 속도를 따른다.

 

컴퓨터 용어

컴퓨터가 동작하는 기본 원리를 이해하기 위해 반드시 알아야 할 용어

 

비트 bit

공간 위에서 특정한 크기로 특정한 위치를 차지하는 물리적 사물이라고 볼 수 있다.

비트는 한 가지 상태에 계속 머무를 수도 있고 두 가지 상태를 번갈아 가며 바꿀 수도 있다.

컴퓨터 비트는 물리적 사물이 아니라 논리적 사물이므로 모양이나 위치도 변하지 않는다

게이트 gate

전류가 흘러 다닐 수 있는 통로가 3개인 간단한 장치이다. 전류가 장치 안으로 흐르는 통로는 2개이고, 전류가 장치 바깥으로 나가는 통로는 1개이다. 앞의 두 개는 입력이라 부른다. 후자 한 개는 출력이라 부른다.

게이트는 컴퓨터 안에서 어떤 방식으로 비트를 만들어 낸다

입력 a b  출력 c

게이트 변형하기

아주 방대한 양이 필요하지만 게이트만 있으면 컴퓨터를 만들 수 있다

변형 게이트

첫 번째변형 게이트 표

  a   b  / c

  off off / on

  on on / off

입력이 하나밖에 없으니 D 모양 대신 삼각형으로 단순화할 수 있다

첫 번째 변형 게이트 표 (단순화)

  a  / c

 off / on

on / off

두 번째 변형게이트

x비트는 어차피 외부와 연결할 수 없기 때문에 생략하여 간단히 표시할 수 있다

두 번째 변형 게이트를 간단히 AND 게이트 라고 부른다

그림 6-1은 AND 게이트와 출력 상태가 완전히 반대입니다. 부정된 Negative AND 게이트라고 말할 수도 있지만 공식 명칭은 NAND 게이트 이다

첫 번째 변형 게이트는 현재 입력 비트의 상태라 아닌 not 다른 상태를 출력해 주는 게이트로 NOT 게이트라고 부른다

NAND 게이트에 붙은 동그라미는 반대 동작을 의미한다. NOT게이트에 들어온 입력은 삼각형 몸체를 지나며 변치 않고 그대로 통과하지만, 동그라미 때문에 최종 게이트의 출력이 부정된다

다이어그램

다이어그램 안에는 두 가지 속성이 있다.

하나는 입력 또는 출력을 가진 부품

다른 하나는 입력과 출력을 서로 연결하는 전선

다이어그램에서 전선이 연결되거나 분배되는 지점을 점으로 나타낸다.