이진수

이진수

이진수는 디지털 컴퓨터와 시스템에서 사용되는 0과 1 형태의 정보 흐름입니다.

디지털 회로와 컴퓨터의 데이터는 일련의 0과 1로 저장되고 전송되므로 데이터를 표시하기 위해 다양한 번호 체계가 사용됩니다. 편리하게도 이진수에는 0과 1의 두 자리 숫자만 있으므로 모든 데이터(숫자) 조각을 이진수 체계를 사용하여 나타낼 수 있습니다.

진폭이나 주파수와 같이 한 값에서 다른 값으로 끊임없이 변화하는 신호를 처리하는 AC 증폭기와 같은 선형 또는 아날로그 회로와는 다릅니다. 디지털 회로는 논리 "0"과 논리 "1"로 표시된 두 가지 전압 레벨 또는 상태만 포함하는 신호를 처리합니다.

일반적으로 논리 "1"은 5V와 같은 더 높은 전압을 나타내며 일반적으로 HIGH 값이라고 하며, 논리 "0"은 0V 또는 접지와 같은 낮은 전압을 나타내며 일반적으로 다음과 같이 나타냅니다. LOW 값으로. "1"(1)과 "0"(제로)의 디지털 값을 나타내는 이러한 두 개의 개별 전압 레벨을 일반적으로 BI nary Digi TS 라고 하며, 디지털 및 계산 회로와 애플리케이션에서는 일반적으로 이진 BITS 라고 합니다 .

0과 1의 이진 비트

 

 

논리 "1" 또는 논리 "0"을 나타내는 유효한 부울 값은 두 개뿐이므로 이진수를 사용하는 시스템은 디지털 또는 전자 회로 및 시스템에 사용하기에 이상적입니다.

이진수 체계는 일반적으로 사용되는 십진수 또는 10진수 체계와 동일한 수학 규칙 세트를 따르는 2진수 체계입니다. 따라서 10의 거듭제곱(  10n )  대신(예: 1, 10, 100, 1000 등) 이진수는 2의 거듭제곱(2n)을 사용하여  각 연속  비트의 값을 효과적으로 두 배로 늘립니다. 예를 들어 1 , 2, 4, 8, 16, 32 등.

디지털 회로를 나타내는 데 사용되는 전압은 어떤 값이든 가능하지만 일반적으로 디지털 및 컴퓨터 시스템에서는 10V 미만으로 유지됩니다. 디지털 시스템에서는 이러한 전압을 "로직 레벨"이라고 하며 이상적으로 하나의 전압 레벨은 "HIGH" 상태를 나타내고 다른 더 낮은 전압 레벨은 "LOW" 상태를 나타냅니다. 이진수 시스템은 이 두 가지 상태를 모두 사용합니다.

디지털 파형 또는 신호는 두 가지 "HIGH" 상태와 "LOW" 상태 사이를 오가며 변하는 개별적이거나 고유한 전압 레벨로 구성됩니다. 그러나 신호 또는 전압을 "디지털"로 만드는 것은 무엇이며 이러한 "HIGH" 및 "LOW" 전압 레벨을 어떻게 나타낼 수 있습니까? 전자 회로와 시스템은 두 가지 주요 범주로 나눌 수 있습니다.

• • 아날로그 회로 – 아날로그 또는 선형 회로는 일정 기간 동안 양수 값과 음수 값을 번갈아 표시할 수 있는 지속적으로 변화하는 전압 레벨을 증폭하거나 이에 반응합니다.
• • 디지털 회로 – 디지털 회로는 논리 레벨 "1" 또는 논리 레벨 "0"을 나타내는 두 개의 서로 다른 양수 또는 음수 전압 레벨을 생성하거나 응답합니다.

이진수 - 아날로그 전압 출력

아날로그(또는 아날로그) 회로와 디지털 회로의 차이점에 대한 간단한 예는 다음과 같습니다.

아날로그 전압 출력 표현

 

이것은 아날로그 회로입니다. 전위차계의 출력은 와이퍼 단자가 회전함에 따라 변화하여 0V와 VMAX 사이에서 무한한 수의 출력 전압 포인트를 생성 합니다 . 출력 전압은 한 값에서 다음 값으로 천천히 또는 빠르게 변할 수 있으므로 두 전압 레벨 사이에 급격한 또는 단계적 변화가 없어 지속적으로 가변적인 출력 전압을 생성합니다. 아날로그 신호의 예로는 온도, 압력, 액체 수위, 광도 등이 있습니다.

이진수 – 디지털 전압 출력

이 디지털 회로 예에서 전위차계 와이퍼는 직렬 저항 체인의 각 접합부에 차례로 연결되어 기본 전위 분배기 네트워크를 형성하는 단일 회전 스위치로 대체되었습니다.

스위치가 한 위치(또는 노드)에서 다음 출력 전압으로 회전하면 V OUT 은 출력 그래프에 표시된 것처럼 각 스위칭 동작 또는 단계에서 1.0V의 배수를 나타내는 개별적이고 고유한 전압 레벨로 빠르게 변경됩니다.

예를 들어 출력 전압은 2V, 3V, 5V 등이 되지만 2.5V, 3.1V 또는 4.6V는 아닙니다. 다중 위치 스위치를 사용하고 전위 분배기 네트워크 내의 저항 요소 수를 늘려 개별 스위칭 단계 수를 늘리면 더 미세한 출력 전압 레벨을 쉽게 생성할 수 있습니다.

디지털 전압 출력 표현

 

그러면 아날로그 신호 또는 수량과 디지털 수량의 주요 차이점은 "아날로그" 수량은 시간이 지남에 따라 지속적으로 변하는 반면 "디지털" 수량은 이산(단계별) 값을 갖는다는 점을 알 수 있습니다. "낮음"에서 "높음"으로 또는 "높음"에서 "낮음"으로.

 

이에 대한 좋은 예는 완전 켜짐(최대 밝기)과 완전 꺼짐 사이에서 회전하면서 조명 강도(밝기)를 위아래로 변화시켜 지속적으로 변화하는 아날로그 출력을 생성하는 집에 있는 조명 조광기입니다. 반면, 표준 벽걸이형 전등 스위치의 경우 스위치를 작동하면 조명이 "ON"(HIGH)되거나 "OFF"(LOW) 상태가 됩니다. 결과적으로 ON-OFF 디지털 출력을 생성하는 사이에 공백이 없습니다.

일부 회로는 아날로그-디지털 변환기(ADC) 또는 디지털-아날로그 변환기(DAC)와 같이 아날로그와 디지털 신호를 모두 결합합니다. 어느 쪽이든 디지털 입력 또는 출력 신호는 아날로그 신호에 해당하는 이진수 값을 나타냅니다.

이진수 – 디지털 로직 레벨

모든 전자 및 컴퓨터 회로에서는 단일 상태를 나타내는 데 두 개의 논리 레벨만 허용됩니다. 이러한 레벨을 논리 1 또는 논리 0 , HIGH 또는 LOW , True 또는 False , ON 또는 OFF 라고 합니다 . 대부분의 논리 시스템은 포지티브 논리를 사용합니다. 이 경우 논리 "0"은 0V로 표시되고 논리 "1"은 더 높은 전압으로 표시됩니다. 예를 들어 표시된 대로 TTL 로직의 경우 +5V입니다.

디지털 가치 표현

첫 번째 주	두 번째 상태
논리 “0”	논리 "1"
낮은	높은
거짓	진실
저레벨 전압 출력	높은 수준의 전압 출력
0V 또는 접지	+5볼트

일반적으로 하나의 전압 레벨인 ">0"에서 "1"로 또는 "1"에서 "0"으로의 전환은 논리 회로의 잘못된 전환을 방지하기 위해 가능한 한 빨리 이루어집니다. 표준 TTL(트랜지스터-트랜지스터-로직) IC에는 아래와 같이 논리 "1" 값과 논리 "0" 값이 정확히 무엇인지 정의하기 위한 사전 정의된 입력 및 출력 전압 제한 범위가 있습니다.

TTL 입력 및 출력 전압 레벨

 

그런 다음 +5V 공급 장치를 사용할 때 2.0v에서 5v 사이의 전압 입력은 논리 "1" 값으로 인식되고 0.8v 미만의 전압 입력은 논리 "0" 값으로 인식됩니다. 2.7v에서 5v 사이의 논리 게이트 출력은 논리 "1" 값을 나타내고 0.4v 미만의 전압 출력은 논리 "0" 값을 나타냅니다. 이것을 "긍정 논리"라고 하며 디지털 논리 튜토리얼에서 사용됩니다.

그런 다음 이진수는 디지털 및 컴퓨터 회로에서 일반적으로 사용되며 논리 "0" 또는 논리 "1"로 표시됩니다. 이진 번호 매기기 시스템은 서로 다른 숫자를 형성하기 위해 1과 0의 두 자리 숫자만 사용하므로 이진의 디지털 신호 코딩에 가장 적합합니다. 따라서 이진수에 관한 이 섹션에서는 십진수 또는 10진수를 8진수, 16진수 및 2진수로 변환하는 방법을 살펴보겠습니다.

따라서 이진수 와 이진수 시스템 에 대한 다음 튜토리얼에서는 십진수를 이진수로 또는 그 반대로 변환하는 방법을 살펴보고 훨씬 더 큰 이진수의 일부를 나타내는 바이트 와 단어 의 개념을 소개할 것입니다.