한 권으로 읽는 컴퓨터 구조와 프로그래밍: 컴퓨터는 어떤 논리로 비트를 다루는가?

전자 회로의 조합 논리

1. 디지털 컴퓨터의 원리

컴퓨터는 디지털 신호 를 사용합니다. 이는 아날로그 신호와 다르게 불연속적인 값(이산값)만을 가지며, 더 안정적이고 정확한 처리가 가능합니다.

디지털	아날로그
이산적인 신호	연속적인 신호

디지털 신호는 오류에 강하며, 동일한 데이터를 복사해도 손실이 적다는 장점이 있습니다.

2. 전자 회로와 전기 신호

컴퓨터 내부에서는 전압의 변화로 0과 1을 표현합니다. 전자는 물이 흐르는 것처럼 움직이며, 이를 통해 논리 회로가 동작합니다.

전기 흐름의 비유를 보자면,

• 전압: 수도관의 압력
• 전류: 수도관을 흐르는 물
• 저항: 수도관의 좁은 부분

이미지를 통해 AND, OR 논리를 확인할 수 있습니다.

3. 논리 게이트와 연산

컴퓨터 내부의 연산은 논리 게이트를 수행됩니다. 대표적인 논리 게이트입니다.

• AND 게이트: 두 입력이 모두 1일 때 출력이 1
• OR 게이트: 입력 중 하나라도 1이면 출력이 1
• NOt 게이트: 입력이 1이면 0, 0이면 1

이런 기본 논리 게이트를 조합하여, 덧셈, 뺄셈, 비교 등 다양한 연산을 수행할 수 있습니다.

4. 컴퓨터 내부에서 연산이 처리되는 과정

1. 입력 신호가 논리 게이트 통과
2. 논리 게이트에서 연산 수행(AND, OR, NOT 등)
3. 연산 결과가 다시 저장되거나 출력됨