[컴퓨터공학과, 논리회로설계강의] 1. 무엇을 배우는 과목인가요?

1. 논리회로설계는 뭘 배우는 과목인가요?

디지털논리회로는 컴퓨터공학과(또는 컴퓨터과학과) 2학년 과정에서 배우는 과목입니다. 서울대학교에서는 '논리설계', 연세대학교는 '논리회로설계'라는 이름으로 과목이 개설되어 있습니다. 사용 교제는 아래와 같습니다. 

서울대 사용 교제

Contemporary Logic Design,Randy H. Katz and Gaetano Borriello,Pearson Education

연세대 사용 교제

Contemporary Logic Design,Randy H. Katz and Gaetano Borriello,Pearson Education

두 학교의 사용교제가 같았습니다. 

논리회로설계과목은 말 그대로 논리회로를 설계하는 방법을 배웁니다.

그렇다면 논리회로가 무엇일까요? 

회로는 이미 들어봐서 잘 알고 있을 것입니다. 우리가 과학시간에 직접 만들어본 회로는 전지, 전구, 전선으로 구성된 회로일 것입니다. 논리회로도 전선에 전류가 흐르는 회로라는 것은 동일합니다. 차이가 있다면 논리회로에 흐르는 신호가 오직 두 종류의 신호라는 것입니다. 각 신호는 논리값 참과 거짓에 대응됩니다. 논리값 참과 거짓은 다시 숫자 1와 0에 대응됩니다. 높은 값을 갖는 신호를 1에, 낮은 값을 갖는 신호를 0에 대응시키는 경우를 양논리시스템(positive logic system)이라고 합니다. 그 반대의 경우를 음논리시스템(negative logic system)이라고 합니다. 

이렇게 0과 1이라는 신호를 이용하면 2진법을 표현할 수 있습니다. 컴퓨터는 모든 것을 2진법으로 표현합니다. 숫자 뿐만 아니라, 글과 그림 소리까지도 2진법으로 표현됩니다. 어떻게 가능할까요? 이를 이해하기 위해 컴퓨터의 가장 기본적인 역할을 수행하는 논리회로부터 공부해봅시다. 

컴퓨터의 가장 기본적인 역할은 계산입니다. 예를들면 덧셈이나 곱셈 같은 것이죠. 0과 1이라는 2진신호를 계산에 이용하기 위해서 논리게이트라는 것을 개발하였습니다. 0과 1이라는 신호들로 기본적인 논리연산을 수행하는 게이트입니다. 기본적인 논리연산이 무엇인지는 이후에 배웁니다. 

이 게이트들을 조합하여 더 복잡한 연산을 수행하도록 회로를 구성할 수도 있습니다. 회로가 점점 더 복잡해지고 점점 더 복잡한 일을 수행할 수 있게 되었고, 이야기를 축약하면, 오늘날의 컴퓨터가 된 것입니다.

컴퓨터에서 일어나는 모든 일은 사실 논리 회로에서 일어나는 일입니다. 논리회로가 눈에 보이지는 않지만 말이죠. 눈에 보이지 않을 만큼 작아진 것은 반도체 덕분입입니다. 우리가 마우스를 클릭할 때도, 엑셀에 숫자를 입력할 때도 논리회로가 작동합니다. 논리회로는 0과 1을 이용하여 모든 것을 받아들이고 모든 것을 표현합니다. 

앞으로 무엇을 배울지 감이 오시죠? 먼저 논리게이트에서 할 수 있는 논리연산에 대해 배울 것입니다. 논리연산을 다루는 학문을 '부울대수'라고 합니다. 선형대수에 그 대수입니다. Boolean algebra 입니다. 

부울대수가 익숙해지면, 여러가지 논리회로를 만들어볼 것입니다. 이후에는 논리회로를 이용하여 레지스터,카운터,기억장치,PLD 등을 설계해볼 것입니다.