정보처리 - 논리게이트(Logical Gate)

정보처리에서 논리게이트

다양한 공학 분야에서 이전 글에서 설명드린 디지털 신호와 아날로그 신호 그리고 이 논리게이트에 대해서는 항상 한 번씩은 언급을 하고 넘어갑니다. 정보처리 또는 컴퓨터공학에서 논리게이트라는 개념을 어떤 식으로 활용하는지, 그리고 대표적인 논리게이트는 무엇이 있는지 알아보도록 하겠습니다.

 

논리게이트란 말 그대로 논리적인 통로라는 뜻으로 일정한 규칙에 따라 길을 열어주고 닫아주는 역할을 합니다. 열고 닫는 2가지의 선택지 밖에 없습니다. 컴퓨터가 알아듣기 아주 적합하고, 간단합니다. 

 

컴퓨터는 어떠한 디지털화된 정보를 입력된 프로그램에 따라 처리하여 의도에 따라 가공된 정보를 제공해 줍니다.

이 프로그램은 특정한 규칙을 만들어 정보가 들어오면 그 규칙에 의해 가공된 정보를 만들어주는 역할입니다.

당연히 이 규직은 절대적이면서, 변화하면 안 됩니다.  이 규칙을 세우는데 바로 논리게이트의 개념이 들어가는 것입니다.  예를 들어 보자면 다음과 같습니다.

 

• 영화를 보는 비용은 10000원입니다.
• 가진 돈은 8000원입니다. 
• 영화를 볼 수 있을까요?

 

컴퓨터가 좀 더 알아들을 수 있게 디지털화를 해보자면 

 

• 2가지 정보가 디지털화되어 컴퓨터에 전송
• 영화 비용 : 10000원
• 가진 돈 : 8000원
• 컴퓨터의 프로그램 안에 쓰인 규칙에 따라 판단 후 가공된 정보를 제공 
• 만약 가진 돈이 영화 비용보다 크거나 같다면 영화를 볼 수 있다.  (만족 : 1 )
• 만약 가진 돈이 영화 비용보다 적다면  영화를 볼 수 없다. (불만족 : 0 )

조금 이해가 되시나요? 이게 바로 컴퓨터의 프로그램의 역할이고 논리게이트에 사용방법입니다. 들어온 디지털화된 정보가 컴퓨터에 들어오면 프로그램에 내장된 논리적 수식에 따라 계산하여 가공된 정보를 제공을 해주는 것입니다. 

 

컴퓨터는 거짓말을 하지 않는다, 논리적이다 이런 표현이 이러한 이유 때문에 나오게 된 것입니다.

논리게이트는 일정한 규칙에 따라 문을 열지 닫을지 결정한다고 했습니다. 그러면 대표적인 논리게이트에 대하여 알아보도록 하겠습니다. 

 

아래 게이트 설명을 할 때 디지털화된 정보를 처리한다고 생각하고 1은 만족하였을 때, 0은 불만족하였을 때라고 이해하시면 됩니다.

 

 AND Gate

논리 곱이라 불리는 이 게이트는 말 그대로 어떠한 입력값들을 모두 곱한 결과가 출력으로 나오는 신호입니다. 다시 말하면 모든 신호가 1(만족)이어야 통로를 열어준다는 말입니다.  

 

영화를 보기 위해 상영시간과 비용이 있으면 2가지의 조건을 만족해야 영화를 볼 수 있습니다.

이처럼 AND Gate는 들어온 조건이 모두 만족해야 통로를 열어주는 기능을 합니다.

OR Gate

논리 합이라 불리는 이 게이트는 말 그대로 어떠한 입력값들 중 하나만 1(만족) 이어도 통로를 열어준다는 말입니다.

 

영화를 보기 위해 무료쿠폰 또는 영화 비용이 있으면 영화를 볼 수 있습니다.

이처럼 OR Gate는 들어온 조건 중 하나만 만족해도 통로를 열어주는 기능을 합니다.

 

NOT Gate

논리 반전 또는 논리 부정이라 불리는 이 게이트는 말 그대로 논리식의 반대의 결과 값을 나오게 해주는 역할을 합니다. 

주로 AND, OR게이트와 함께 사용합니다.

 

영화를 보기 위해서는 시간과 돈이 없으면 영화를 볼 수 없습니다.

여기에 AND Gate의 개념을 적용하면 시간이 없다 = 1(만족) | 돈이 없다=1(만족)  → 통로를 열어준다.

이 AND Gate에 NOT Gate를 추가한다면 

시간이 없다 = 1(만족) | 돈이 없다=1(만족)  → 통로를 열어준다 → NOT Gate(결과의 반전) → 통로를 닫아준다. 

 

이처럼 3가지 논리게이트의 개념을 사용하면 거의 대부분의 논리적인 표현을 할 수 있습니다.  대부분 이 3개의 조합을 통하여 NOR, NAND 등등 다양한 이름의 게이트들이 만들고 파생된 것입니다. 

 

요약

• 정보처리 또는 컴퓨터 공학에서 논리게이트는 일정한 규칙에 의해 통로를 열고 닫아주는 역할을 한다.
• 결국 정보를 어떠한 방식으로 처리를 할지는 이 논리게이트를 얼마나 잘 설계를 하느냐가 중요하다.
• 대표적인 논리 게이트는 AND , OR , NOT 게이트가 있다.
• AND 게이트는 논리 곱으로 들어오는 조건 중 모두 만족이어야 통로를 열어준다.
• OR 게이트는 논리 합으로 들어오는 조건 중 하나만 만족해도 통로를 열어준다.
• NOT 게이트는 논리 반전으로 설계한 논리의 반대로 통로를 열고 닫는다. 보통 AND OR와 함께 많이 사용한다.