※ 해당 게시글은 주제를 탐구하면서 주관적인 생각을 정리 한 글입니다.
이전 글을 통해서
컴퓨터 발전에 중요한 기반이었던 전기 통신을 간단히 살펴보았다.
전자석이 무엇인지, 사무엘 모스(Samuel Morse)가 누구인지,
그리고 전자석과 모스 부호를 통해 전기 통신을 할 수 있게 해주는
모스의 발명품인 전신기에 대해서도 알아보았다.
그리고
전신기의 거리에 따른 한계를 극복하기 위해
릴레이라는 장치가 탄생하게 되었다는 것도 알게 되었다.
그러면서 증폭과 원격 조작이 가능한 릴레이를 통해
스위치만 사용했을 때의 한계를 극복하여
더 복잡한 회로를 구성하는데 결정적인 역할을 했다.
[컴퓨터][6] 전기 통신과 전자석 그리고 모스의 전신기와 릴레이
※ 해당 게시글은 주제를 탐구하면서 주관적인 생각을 정리 한 글입니다.이전 글을 통해서부울 대수 연산자들을 어떻게 스위치 회로로 구현할 수 있고,그렇게 구현된 부울 대수 연산자
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따라서
이번 글을 통해서, AND게이트와 OR게이트뿐만 아니라,
스위치만으로 구현할 수 없었던 NOR 게이트와 XOR게이트에 대해서
회로에 릴레이를 추가하여 구현해 보겠다.
< 스위치와 릴레이 회로 그리고 AND, OR, NOT, XOR 게이트 >
※ 해당 게시글은 찰스 펫졸드의 책 CODE를 참고하였습니다.
< 릴레이 회로 >
이전 글에서 보았던 통신을 위한 릴레이 장치의
중요 부분을 다시 한번 살펴보면 아래 그림과 같다.
이처럼 이전 스위치의 조작으로 다음 스위치가 자동으로 조작된다.
그리고 릴레이를 이용하여 좀 더 복잡한 회로를 구성하기 위해
기존 통신을 위한 릴레이 회로에서 불필요한 부분들을 제거하면 아래 그림과 같다.
그림에서 네모칸 내부 상단에 있는 대각선은 스위치를 나타내고,
하단에 있는 스프링 같이 생신 것은 전자석(코일)이다.
중간은 코일(전자석)에 전류가 흐를 경우 릴레이 스위치가 닫히는 부분이다.
이에 대해 스위치와 전지 그리고 전구가 연결된 기본적인 릴레이 회로는 아래와 같다.
< 스위치 ON 일 때 릴레이 회로 >
<스위치 OFF 일 때 릴레이 회로 >
이처럼 릴레이를 통해서 약한 전기 신호로 강한 전기 신호를 제어할 수 있으며,
스위치 하나로 다른 스위치를 원격으로 제어할 수도 있다.
이때 회로적 관점에서 핵심은 전기적으로 독립적인 두 회로를
릴레이가 연결시켜 준다는 것이다.
그리고, 원격으로 조작되는 회로에 출력 장치가 존재한다.
그렇지 않다면 스위치만 있는 회로와 다를 게 없다.
< 릴레이를 이용한 AND 게이트 회로 >
다시 AND 게이트의 논리표를 살펴보면 아래와 같다.
| A | B | A AND B |
| 거짓(0) | 참(1) | 거짓(0) |
| 거짓(0) | 참(1) | 거짓(0) |
| 참(1) | 거짓(0) | 거짓(0) |
| 참(1) | 참(1) | 참(1) |
두 개의 입력이 요구되기에, 2개의 스위치가 필요하다.
한 개의 출력이 요구되기에, 1개의 출력장치가 필요하다.
스위치와 출력장치는 전기적으로 독립적인 회로에 따로 배치된다.
릴레이는 두 입력이 모두 참일 때만
출력장치가 있는 회로를 활성화하도록 배치한다.
즉, 두 개의 스위치 중 하나만 열려도(OFF)
출력 장치가 있는 회로에 전류가 흐르지 못하도록 구성한다.
< 0 AND 0 >
< 0 AND 1 >
< 1 AND 0 >
< 1 AND 1 >
< 릴레이를 이용한 OR 게이트 회로 >
다시 AND 게이트의 논리표를 살펴보면 아래와 같다.
| A | B | A OR B |
| 거짓(0) | 참(1) | 거짓(0) |
| 거짓(0) | 참(1) | 참(1) |
| 참(1) | 거짓(0) | 참(1) |
| 참(1) | 참(1) | 참(1) |
두 개의 입력이 요구되기에, 2개의 스위치가 필요하다.
한 개의 출력이 요구되기에, 1개의 출력장치가 필요하다.
스위치와 출력장치는 전기적으로 독립적인 회로에 따로 배치된다.
릴레이는 두 입력이 모두 거짓일 때만
출력장치가 있는 회로가 비활성화되도록 배치한다.
즉, 두 개의 스위치 중 하나만 닫혀도(ON)
출력 장치가 있는 회로에 전류가 흐르도록 구성한다.
< 0 OR 0 >
< 0 OR 1 >
< 1 OR 0 >
< 1 OR 1 >
각각 한 개의 입력과 출력을 가지는 두 개의 릴레이 회로를
한 개의 출력장치로 연결한 것과 같다.
< 릴레이를 이용한 NOT 게이트 회로 >
다시 NOT 게이트의 논리표를 살펴보면 아래와 같다.
| A | NOT A |
| 거짓(0) | 참(1) |
| 참(1) | 거짓(0) |
한 개의 입력이 요구되기에, 1개의 스위치가 필요하다.
한 개의 출력이 요구되기에, 1개의 출력장치가 필요하다.
스위치와 출력장치는 전기적으로 독립적인 회로에 따로 배치된다.
릴레이는 입력이 거짓일 때
출력장치가 있는 회로에 전류가 흐르도록 배치한다.
< NOT 0 >
< NOT 1 >
< 스위치의 한계 극복 >
기존 스위치는 OFF(열림)의 경우 전류가 흐르지 못하지만,
릴레이 내부에 있는 스위치는 ON(닫힘), OFF(열림) 각각 별도의 회로를 구성하여
전류가 흐르도록 활용할 수 있다.
하지만 릴레이 내부 스위치는 코일(전자석)에 의해 동작하므로,
코일(전자석)을 다루는 스위치가 필요하다.
< 릴레이를 이용한 XOR 게이트 회로 >
다시 XOR 게이트의 논리표를 살펴보면 아래와 같다.
| A | B | A XOR B |
| 거짓(0) | 참(1) | 거짓(0) |
| 거짓(0) | 참(1) | 참(1) |
| 참(1) | 거짓(0) | 참(1) |
| 참(1) | 참(1) | 거짓(0) |
개의 입력이 요구되기에, 2개의 스위치가 필요하다.
한 개의 출력이 요구되기에, 1개의 출력장치가 필요하다.
스위치와 출력장치는 전기적으로 독립적인 회로에 따로 배치된다.
릴레이는 두 입력이 다를 때만
출력장치가 있는 회로가 활성화되도록 배치한다.
이때
A XOR B = ((NOT A) OR B) AND (A OR (NOT B)) 식을 따른다는 것을 참고한다.
따라서 XOR 회로를 구현하기 위해서는 AND, OR, NOT 회로가 모두 필요하다.
< 0 XOR 0 >
< 0 XOR 1 >
< 1 XOR 0 >
< 1 XOR 1 >
이번 글은 요기서 마치며, 다음 주제는 NAND, NOR, XNOR 등
나머지 연산자들을 릴레이를 이용해 구현하는 방법에 대해 알아보겠다.
※ 해당 게시글은 주제를 탐구하면서 주관적인 생각을 정리 한 글입니다.
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