1. 컴퓨터는 왜 사람이 사용하는 수 체계와 다른 2진수를 사용하게 되었을까?
  2. 기술이 진보한 지금까지도 2진수를 사용하고 있을까?

2진법과 전기적 신호

회로에서 VCC(5V)와 GND

 

0 또는 1을 한 개의 비트로 표현할 수 있다. 이는 ON, OFF로 표현할 수 있는 것과 같다.

 

ON과 OFF는 전기적 신호로 의미를 전달 할 수 있는 가장 간단한 방법이다.

 

전자기기의 경우 신호를 특정 순서로 그룹화 하여 인지하기에 해당 신호가 켜졌는지(ON : 1), 꺼졌는지(OFF : 1)를 구별하기 때문에 2진법을 기반으로 발전하였다.

 

일반적으로 전자기기는 5V에서 동작하도록 구성되어있는데, (대부분의 마이크로 칩의 datasheet를 보면 5V에서 동작하도록 되어있음) 왜 0V와 5V만 사용하는 것일까?

 

신호의 단계

2진법에서는 신호를 2단계만 구분하면 된다. 0V(GND), 5V로 구분한다고 하자.

 

만약 3단계로 나눌 경우 다음과 같이 다음과 같은 단계들이 생성된다.

  • 0V
  • 2.5V
  • 5V

이 경우 만약 4V, 1.3V 등 애매한 전압이 들어왔을 때 어떤 신호로 처리해야 할까?

 

특히 기계적인 결함 때문에 2, 5V로 들어와야 하는 전압에 문제가 발생해 1V로 들어오는 경우에는 가까운 0V의 신호로 해석될 여지가 존재한다.

 

신호에서 노이즈 등이 발생하는 경우가 바로 이런 상황인데, 이러한 노이즈들을 필터링하는데 비용이 증가한다.

 

따라서 신호는 아날로그보다는 디지털로 처리하는 편이 안전하기 때문에 2진법으로 처리한다.

또한 신호의 단계가 극값으로 나뉘므로 신호를 처리하는 비용이 줄어든다.

 

반도체

반도체 물질을 적극 이용해서 전기의 흐름을 제어하고, 정보를 처리한다.

 

물질을 전기가 통하는지 여부에 따라서 다음 3가지로 나눌 수 있다.

 

  • 도체 : 전기가 흐르는 물질
  • 부도체 : 전기가 흐르지 않는 물질
  • 반도체 : 조작에 따라 전기가 흐를 수도, 흐르지 않을 수도 있다.

트랜지스터와 진공관은 대표적인 반도체이다.

 

이러한 반도체들은 두 가지 상태만을 나타낼 수 있도록 설계되었다. (ON, OFF)

 

때문에 우리가 사용하는 전자제품들 내부적으로 신호가 2가지 상태만을 나타내도록 설계되었고, 때문에 low level에서는 2진법이 사용된다.

 

3진법 반도체

 

 

UNIST 김경록 교수 연구팀, ‘초절전 3진법 반도체 기술’ 대면적 웨이퍼에 세계 최초 구현

UNIST(울산과학기술원) 전기전자컴퓨터공학부 김경록 교수 연구팀이 초절전 ‘3진법 금속-산화막-반도체(Ternary Metal-Oxide-Semiconductor)’를 세계 최초로 대면적 실리콘 웨이퍼에서 구현하는데 성공

news.samsung.com

2019년 삼성전자에서 3진법을 사용하는 반도체를 개발해 화제가 된 적이 있다.

 

2진법 반도체가 0, 1 값으로 정보를 처리하는 데 반해, 3진법 반도체는 0, 1, 2 값으로 정보를 처리한다. 

 

3진법 반도체는 처리해야 할 정보의 양이 줄어 계산 속도가 빠르고 그에 따라 소비전력도 적다. 또한, 반도체 칩 소형화에도 강점이 있다.

 

그러나 현재 2진법 기반의 반도체로 구성된 환경을 3진법으로 바꾸는 데 많은 비용이 발생할 수 있다.

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