논리 게이트

 

논리 게이트

논리 회로(Logical Circuit) : 2진 신호에 의해 동작되는 회로

- 디지털 컴퓨터는 전기적 신호(On = '1', Off = '0')를 이용하여 자료를 정보로 가공할 수 있도록 제작된 기계이다. 따라서 특정 대상을 디지털 코드로 정의 하였다면 이를 처리하기 위해 전기적 신호를 제어하는 회로가 필요하며 이러한 처리를 위해 제작된 회로가 논리회로이다.

논리 게이트(Logical Gate)

- 논리게이트 : 2진 신호를 입력받아 2진 신호를 출력하는 논리회로를 구성하는 기본 소자

1. AND Gate

 AND Gate는 일반적으로 곱하기라고 생각할 수 있으며, 1*1=1,1*0=0 이러한 결과 값이 나오게 된다. 밑의 회로를 보았을 때 A, B 단자 모두가 on이 되어야 F로 신호가 도달한다.

입력		출력
A	B	Y
0	0	0
0	1	0
1	0	0
1	1	1

<진리표>

입력이 모두 1일 때만 출력이 1이다. 즉 입력 A가 있고 입력 B가 컨트롤 하는 신호일 경우 B에 0을 주면 결과는 무조건 0이고 B에 1을 주면 A가 그대로 나간다. 즉 게이트란 문을 닫거나 열어서 다른 하나의 입력이 밖으로 나가도록 또는 나가지 못하도록 한다.

     

논리식 : A*B

2. OR Gate

 OR Gate는 일반적으로 더하기라고 생각 하면 간단하게 이해할 수 있지만, 우리가 일반적으로 아는 더하기는 1+1=2 라는 답을 얻는 반면에 논리식에서의 더하기는 1+1=1 이라는 결과 값이 나오게 된다. (어디까지나 2진법이므로 0,1만이 있다.) 밑의 회로 그림에서 보이듯이 위쪽이 병렬연결 되어 있으므로 A나 B 단자 둘 중 하나만 연결되면 F에 신호가 도달한다.

입력		출력
A	B	Y
0	0	0
0	1	1
1	0	1
1	1	1

<진리표>

입력이 하나라도 1이면 출력이 1이다. 즉, 하나의 입력A가 있고 B를 컨트롤 한다면 B에 0을 주면 A가 나가고 B에 1을 주면 1이 나간다. AND 게이트와는 반대로 0을 주었을 때만 A의 신호가 나갈 수 있다. 그리고 1의 값을 주면 A가 어떤 신호이든 결과가 1이 나감으로써 A의 신호가 무시된다.

논리식 : A+B

3. NOT Gate

 부정게이트로 통과한 값은 반전된다. 반전이란 컴퓨터는 참을 0이 아닌 모든 수. 거짓을 0이라고 하지만 이 게이트를 통과하게 되면 값이 1은 0으로 0은 1로 반전되어 나오게 된다.

입력	출력
A	Y
0	1
1	0

        <진리표>

 

    논리 기호

논리식 :  A'

4. NAND Gate

 NAND 게이트는 NOT 게이트 바로 뒤에 AND 게이트가 이어지는 것 같이 동작한다. 두 개의 입력 모두가 “참”인 경우에만 출력이 “거짓”이 되고, 그렇지 않은 경우에는 모두 “참”이다. (NOT +AND)

입력		출력
A	B	Y
0	0	1
0	1	1
1	0	1
1	1	0

        <진리표>

    논리 기호

논리식 : (A*B)'

5. NOR Gate

 NOR 게이트는 OR 게이트에 인버터가 접속된 것으로 플립플롭을 포함한 어떤 논리함수든지 구성할 수 있기 때문에 Universal gate 라고 한다. (NOT+OR)

입력		출력
A	B	Y
0	0	1
0	1	0
1	0	0
1	1	0

        <진리표>

    논리 기호

논리식 : (A+B)'

6. EX - OR Gate (배타적 논리 게이트 - XOR)

 Exclusive OR 게이트는 1의 입력이 홀 수개일 때 만 출력이 1인 게이트이다.

입력		출력
A	B	Y
0	0	0
0	1	1
1	0	1
1	1	0

        <진리표>

    논리 기호

논리식 :  A'B+AB'

7. EX - NOR Gate (일치 논리 회로 - XNOR)

 Exclusive NOR 게이트는 EX-OR 게이트의 출력에 부정을 취하는 게이트이다.

입력		출력
A	B	Y
0	0	1
0	1	0
1	0	0
1	1	1

        <진리표>

    논리 기호

논리식 : (A'B+AB')'

유니버셜 게이트(Universal gate)

Logic Gate에는 AND, OR, NOT, NAND, NOR, XOR 등의 기본이 되는 Gate가 있다. 그런데 NAND Gate와 NOR Gate는 다른 Gate와 달리 자신만으로 다른 Gate의 기능을 모두 구현 할 수 있어 이를 Universal Gate라 한다.

어떤 Gate가 Universal Gate의 기능을 하려면 다음의 조건을 만족해야 한다.

[조건 1] 그 Gate 만으로 Inverter를 만들 수 있어야 한다.

[조건 2] 그 Gate의 두개 입력 중 하나의 입력으로 다른 입력을 차단(Blocking) 시킬 수 있어야 한다.

NAND Gate를 예로 들어보면

1. 두개의 입력 중 하나의 입력단자를 “1”(= Logic High)로 묶으면 Inverter 기능을 한다.

2. 두개의 입력 중 하나의 입력단자를 “0”(= Logic Low)로 묶으면 다른 입력의 상태와 무관하게 출력은 “1”로 고정.

따라서 NAND Gate는 Universal Gate라 할 수 있다.

 

다음 그림은 XOR, AND, OR Gate의 Symbol과 Truth Table이다.

 

위 Table의 XOR Gate 출력에서 입력 A가 “0”인 경우(청색)와 “1”인 경우(적색)를 생각해 보면 아래 그림과 같이 입력상태가 변하지 않고 출력되는 Buffer와 반전되는 Invert의 기능을 할 수 있다.

 

그러나 XOR Gate는 위의 Table에서 보는 바와 같이 한 쪽의 입력으로 다른 한 쪽의 입력을 차단시킬 수 없다.

따라서 XOR Gate는 위의 [조건 2]를 만족할 수 없으므로 NAND나 NOR Gate처럼 Universal Gate가 될 수 없고, XOR Gate 만으로는 AND나 OR Gate를 만들 수 없다.

[참조]

논리게이트 (http://blog.naver.com/l_2442_l/90064137127)

논리게이트-logic gate (http://gunsystem.tistory.com/2122)

                (http://jmh3658.blog.me/150002563945)

                (http://blog.naver.com/songgmo/140010309691)

wiki 백과 배타적 논리합

http://ko.wikipedia.org/wiki/%EB%B0%B0%ED%83%80%EC%A0%81_%EB%85%BC%EB%A6%AC%ED%95%A9)