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건주 장
4 years ago
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1 차례 SNU 컴퓨터과학이여는 세계 (Computational Civilization) Part Prof. Kwangkeun Yi Department of Computer Science & Engineering 이전

Turing, electrical engineers (사진출처: 모든 부품을 디지털 논리회로로 구현가능 모든 디지털 논리회로는 AND, OR, NOT으로 구성됨 AND,

2 다음 1 400년의 축적 2 그 도구의 실현 3 SW, 지혜로 짓는 세계 4 응용: 인간 지능/본능/현실의 확장 또다른 100여년의 선분 컴퓨터 구현의 풍경 간단했던 기계적인 계산 의 실체(튜링기계) 그 실현또한: 간단한 것들로 차곡차곡 쌓아올려짐 Boole, Shannon, von Neumann, Turing, electrical engineers (사진출처: 모든 부품을 디지털 논리회로로 구현가능 모든 디지털 논리회로는 AND, OR, NOT으로 구성됨 AND, OR, NOT은 스위치들로 구현가능 모든 스위치는 직렬, 병렬, 뒤집기로 구성됨 스위치는 어떤 흐름을 제어하고 흐르는 실체는 전기/물/빛/힘등이며, 0 혹은 1을 Google) 뜻하는 신호를 전달

3 부울 (George Boole) 생각의법칙에대한탐구 Boolean Logic Boolean Algebra 부울대수 / 부울논리 (Boolean Algebra/Boolean Logic) 참 (1) 과거짓 (0) 에대한 대수 An nvestigation of the Laws of Thought, 1854 생각은조립식 세가지조립방법 : 그리고 (and), 또는 (or), 아닌 (not) ( 사진출처 : Google) A + (B + C) = (A + B) + C A(BC) = (AB)C A + B = B + A AB = BA A(B + C) = (AB) + (AC) A + (BC) = (A + B)(A + C) A1 = A A + 0 = A AA = A A + A = A A(A + B) = A A + (AB) = A A0 = 0 A + 1 = 1 A( A) = 0 A + ( A) = 1 ( A) + ( B) = (AB) ( A)( B) = (A + B) ( A) = A 한편, 스위치회로 스위치회로 = 부울논리 (Boolean logic) 0 과 1 을가지고노는회로 Claude Shannon( ) A Symbolic Analysis of Relay and Switching Circuits, 1937, MT 석사논문 발견 : 스위치회로 = 부울논리 (Boolean logic) 여러자연현상으로구현가능 : 전기와전기줄, 물과수도관, 힘과막대등등 디지털논리 (digital logic) 회로 역사상가장영향력있는석사논문 nformation Theory 창시자 A Mathematical Theory of Communication, Bell System Technical Journal 27(3): , 1948, Bell Labs Margna Carta of information age ( 사진출처 : Google)

4 디지털논리회로도 C 디지털논리회로만들기 : 제어 (control) 텍스트로 문법 : C := x C C + C CC (C) 예 : x + (yz + z) 그림으로 문법 : 두개가같은지다른지판단하기 가위바위보누가이겼나판단하기 둘중하나결정하기 ( multiplexer ) 예 : 번호부르면응답하기 ( decoder ) 모두스위치회로로구현가능 디지털논리회로만들기 : 메모리 (memory) 기억하고있기 ( flip-flop ) 디지털논리회로만들기 : 유한상태기계 (1/2) Finite State Machine : 유한개의상태 + 입 / 출력. 스위치회로발명 : 1918, William Eccles and Frank Jordan 예 ) R=0, S=1 이면 Q=1 (1 쓰기 ) R=0, S=0 이면 Q=1 ( 기억하고있기 ) R=1, S=0 이면 Q=0 (0 쓰기 ) R=0, S=0 이면 Q=0 ( 기억하고있기 ) 매번, 입력받고출력내놓기 입력 = ( 현재상태, 입력값 ) 출력 = ( 다음상태, 출력값 ) 현재상태 = 지난번의다음상태. 기억필요

5 디지털논리회로만들기 : 유한상태기계 (2/2) 컴퓨터구현의원리 속내용을감추며차곡차곡쌓기 abstraction hierarchy 속내용감추기 abstraction 감추기 : 어떻게만든것인지는 알리기 : 어떻게사용하는지만 부품의속내용감추기 차곡차곡쌓기 hierarchy 입력 A 0 A 1 B 0 B 1 C 0 C 1 D 0 D 1 출력 0 B 1 D 1 B 0 C 0 A 1 C 1 D 1 C 인코딩 : A(00), B(01), C(10), D(11) state block : 두개의 flip-flop으로기억 속내용감추기가모든계층에서준비됨각단계에서바로아래단계의물건들만사용최종적인목표물이제일윗단계에서만들어짐 복잡한물건을쉽고짜임새있게차곡차곡만드는지혜 규칙표장치만들기 : 유한상태기계 + 메모리 A : > B B ) > A 메모리장치만들기 장치구성 모든심볼을 0 과 1 로표현 : 심볼 상태 움직임 11 A 0 > 01 : 00 B 1 < 10 ) 규칙표장치가하는일 : 입력에대한출력 입력 출력 현상태 읽은심볼 쓸심볼 다음칸 다음상태 S 0 1 O0 O1 D0 D1 S 규칙표논리회로 구성 = 유한상태기계 + 메모리 읽기회로와쓰기회로

보편만능의 기계: von Neumann의 설계 폰노이만 기계 = 튜링의 보편만능의기계 엄격한 증명은 없지만,

the EDVAC, John von Neumann, 1945 메모리는 주소로 직접접근 폰노이만 기계의 작동은

프로그램: load, store, arithematic operators, jump 등 명령문들의 일렬

6 보편만능의 기계: von Neumann의 설계 폰노이만 기계 = 튜링의 보편만능의기계 엄격한 증명은 없지만, 명백히 John von Neumann( ) First Draft of a Report on the EDVAC, John von Neumann, 1945 메모리는 주소로 직접접근 폰노이만 기계의 작동은 튜링 기계로 표현가능 튜링기계의 작동은 폰노이만 기계로 표현가능 (무한한 메모리만 있다면) 메모리에 싣는 프로그램: load, store, arithematic operators, jump 등 명령문들의 일렬 튜링도 설계: ACE, 1946 (사진출처: Google) 지금(2010년대)의 제품 흐르는 실체: 전기 스위치 속도와 집적도 k 109 번/초 ( 5.2GHz) n 109 개/손톱면적 재료: 모래와 금속 효율: 방문열고닫기를 말 한마리가 필요(!) 미래: 더좋은 실체(빛, DNA, 화합물, 양자), 더좋은 효율 (사진출처: Google)

7 다음 다음

ºÎ·ÏB

ºÎ·ÏB B B.1 B.2 B.3 B.4 B.5 B.1 2 (Boolean algebra). 1854 An Investigation of the Laws of Thought on Which to Found the Mathematical Theories of Logic and Probabilities George Boole. 1938 MIT Claude Sannon [SHAN38].