1-2장. 집적회로와 특성 그리고 양논리와 음논리

4. 집적회로

4-1. 개요

디지털 회로는 집적회로(Integrated Circuit : IC)로 구현되어 있다. -> 각 논리계열의 기본적인 회로는 NAND, NOR로 구성가능하다.

집적회로란 디지털 게이트(digital gate)의 기능을 수행하는 전자소자를 포함하는 작은 실리콘 반도체 크리스털(silicon semiconductor crystal)로서 칩(chip)이라고도 한다.

칩 내부에 있는 여러가지 게이트는 회로의 목적에 부합되도록 상호 연결되어 있다.

4-2. 집적회로의 집적도

IC 기술이 발전함에 따라 단위 실리콘칩에 집적할 수 있는 게이트 수가 증가하였다. ( 여기서 집적도란 얼마나 들어 갈 수 있는가의 척도를 말한다.)

( 1 ) 소규모 집적 ( Small Scale Integration : SSI )

- 몇 개의 독립된 게이트를 내장하고 있으며 대체로 10개 이하이며, IC에서 이용할 수 있는 핀의 수는 제한된다. 

( 2 ) 중규모 집적 ( Medium Scale Integration : MSI )

- 10 ~ 100개의 게이트를 내장한 복잡한 구조를 가지며, 디코더(decoder), 가산기(adder), 레지스터(register)로서의 기능을 수행한다.  

( 3 ) 대규모 집적 ( Large Scale Integration : LSI )

- 수백에서 수천개의 게이트를 내장하고 있으며, 프로세서(processor), 기억장치칩(memory chip), 프로그램 가능한 모듈(programmable module) 등과 같은 디지털 시스템을 포함한다.

( 4 ) 초대규모 집적 ( Very Large Scale Integration : VLSI )

- 수천 개의 게이트를 내장하고 있으며, 대규모 기억장치배열과 복잡한 마이크로 컴퓨터칩이 있으며, 컴퓨터 시스템 설계기술에 많은 영향을 미쳤다.

4-3. 집적회로의 특성

디지털 논리회로의 특성은 논리회로를 구성하는 기본 게이트의 기본회로를 분석하여 얻어지며, 평가에 사용되는 네 개의 주요 기준은 다음과 같다.

1. 팬-인(fan-in), 팬-아웃(fan-out)

제가 임베디드 시스템 S/W 배울 때 이런거까지 안배웠었는데 교과서에서 배웠습니다.

교과서 글을 그대로 옮기려고 했는데 나중에 보면 이해가 어려울까봐 이해가 쉽게 설명합니다.

입력부 - 논리 게이트 - 출력부 

여기서 논리게이트가 가질 수 있는 최대 입력수는 팬-인이고, 팬-아웃은 게이트의 출력부에 붙일 수 있는 다른 게이트의 입력 최대 수입니다.

팬-아웃이 말로 하면 어려운데, 게이트들은 다른 게이트와 연결되어 있으므로 

다른 게이트의 입장에선 입력 부로 볼 수 있으니 저렇게 표현하나봅니다.

그림으로 보는 팬-인과 팬-아웃 

 

2. 전력소모

- 전력원으로부터 어떤 게이트로 전달 할 땐 적용, 게이트에서 다른 게이트로의 전달 시엔 적용X

- 전력소모의 단위는 mW(milliwatt)

3. 전파지연시간

- 2진 신호가 값이 바뀌었을 때 입력에서 출력까지 신호의 변화가 전달되는 데 걸리는 시간

- 전파지연시간의 단위는 ns(nanoseconds)

4. 잡음여유

- 회로의 기능을 정상적으로 수행 할 수 있는 잡음전압의 최대 값

5. 양논리와 음논리

2진 신호는 상태가 변하는 동안을 제외하고는 두 값중에 한 값을 갖는다.

높은 값을 1, 낮은 값을 0으로 가지면 양논리

낮은 값을 1, 높은 값을 0으로 가지면 음논리라고 한다.

여기서 음과 양이 의미하는 것은, 두 신호값에 논리값을 할당하는 방법을 나타낸 것에 불과하다.

< 사진 출처 >

팬 인 팬 아웃

http://aboutmadlife.blogspot.com/2014/11/asicsoc-fan-in-fan-out.html