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도서분류 : 대학교재 >> 전기/전자/컴퓨터공학   
저자명 : 신동일 외    
출판사 : 도서출판 ITC  
정 가  : 24,000원  
ISBN : 978-89-6351-014-9  
원서명 : Open! Computer Science   
출간년월 : 2010 년 2 월   
페이지 : 456 쪽   
크기 : 세로 : 280, 가로 : 210, 반양장 

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본 교재는 PC를 중심으로 설명된 컴퓨터 사이언스(혹은 전산과학) 입문서적으로서 다음의 주제에 대해서 포괄적이면서 비교적 이해하기 쉽게 기술하고 있다.

* PC를 구성하는 각종 하드웨어 : 중앙처리장치, 주기억장치, 보조저장장치, 입출력장치
* PC를 구성하는 각종 소프트웨어 : 시스템 소프트웨어, 운영체제, 프로그래밍 언어
* 유비쿼터스 컴퓨팅, 디지털 콘텐츠, 정보 보안, 지능형 로봇 등의 최신 주제

본 교재는 최신의 그림과 도표를 이용하여 상세하고 친절하게 각 주제에 대해서 설명하고 있으며 다음의 특징을 갖는다.

* 4개 Part, 14개 장으로 구성되었으며 1학기에 강의가 가능하도록 강의록 및 모든 해답이 제공됨.
* 전산 과학의 전공과목에서 필수적으로 배워야하는 이론 부분에 대한 기초적인 내용의 대폭 보강 : 운영체제, 데이터베이스 및 통신 이론 등.
* 최신 전산 관련 내용의 대폭적인 보강 : 유비쿼터스 컴퓨팅, 디지털 콘텐츠, 정보 보안, 지능형 로봇 4개 장 신설.
* 각 장의 끝에 객관식/주관식/레포트 형식의 다양한 연습문제 기술.
  (강의노트, 강의매뉴얼, 문제은행 등 다양한 강의보조자료 제공)
* 기존의 전산개론 서적과는 차별되는 최신 기술에 대한 상세한 설명.

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저자 머리말

컴퓨터가 만들어진 초기에 해당하는 1960년대에는 극히 일부분의 컴퓨터 관련 전문가들만이 컴퓨터를 사용하였으나, 요즘 각 기업은 물론 일상생활의 모든 부분들에서 컴퓨터를 이용하지 않는 분야가 없게 되었습니다. 국내에서도 인터넷 사용자가 2천만 명을 넘어서면서 각 가정마다 PC 한 대 정도는 기본적으로 갖추고 사용하는 시대이고, 개인 홈피가 없으면 대화에 끼어들기도 힘든 세상이지요.

이에 따라서 각 대학에서는 전산개론 및 관련 과목을 교양 필수과목으로 채택하고 있으며, 정보화 시대를 맞이하여 전공과 관계없이 기본적으로 컴퓨터에 관한 일반적인 기본지식 및 PC 사용에 모든 대학생들이 익숙하도록 강의하고 있습니다.

이러한 추세에 따라서 대학생들에 대한 일반적인 컴퓨터 개론서의 필요성을 느끼고 급변하는 컴퓨터 관련 기술을 최대한 반영한 컴퓨터 사이언스 개론서를 집필하게 되었습니다. 여러 가지 학문적인 배경과 전공을 가진 대학생 전체를 대상으로 컴퓨터에 대한 일관적이면서도 기초적인 이론을 쉽고도 상세하게 설명하는 서적을 준비하는 것은 사실 매우 어려운 작업이었습니다만, 본 저서는 저자들이 다년간 관련 과목을 강의하면서 축적된 자료와 최신의 컴퓨터 관련 기술들을 모두 망라하여 그 내용을 정리하면서 집필에 임하였습니다.

이 책은 다음과 같은 주요 특징들을 가집니다.

첫째, 컴퓨터와 관련된 최신의 기술들을 전공에 상관없이 이해가 가능하도록 되도록 많은 그림과 도표를 이용하여 친절하고 상세하게 설명하였습니다. 현재 가장 널리 사용되는 PC를 중심으로 하드웨어와 소프트웨어의 구성. 프로그래밍, 데이터베이스 및 통신 기술에 대해서 설명하고 최근에 대두되는 유비쿼터스 컴퓨팅, 디지털 콘텐츠, 정보 보안, 지능형 로봇 등에 대한 설명을 추가하였습니다.

둘째, 최근에 많은 개론서들이 PC에 관련된 각종 응용 프로그램의 해설을 포함하고 있으나, 이 책에서는 그러한 내용을 일체 배제하고 순수하게 이론적인 부분과 현 추세의 내용을 반영하여 가능한 최신의 정보기술을 소개하는 내용만을 담고 있습니다.

셋째, 컴퓨터와 관련된 각 주제에 대해서 간단한 설명을 앞에 두고 차차 깊이 있는 설명을 하는 방식으로 서술하였습니다. 각 주제에 대해서 간단하게 강의하거나 학습하고자 한다면 간단하게 설명된 앞부분만으로도 이해가 가능하며, 좀 더 깊이 있는 내용에 대해서는 본 교재를 천천히 읽으면서 이해가 가능하도록 구성되어 있습니다. 대부분의 개론서들이 간단명료한 설명을 주로 기술하여 각 세부 주제에 대해서 수박 겉핥기식의 학습만이 가능하였으나, 본 저서는 각 세부 주제에 대하여 관심 있는 학생들이 충분한 자가 학습이 가능하도록 상세한 이론적인 배경과 설명을 모두 기술하였습니다.

우선 이 책을 교재로 하여 학습하는 대학생들에게 당부하고 싶은 말은 이 과목은 반복적인 학습이 많이 필요하지 않지만, 여기서 배운 내용은 대학생활 4년은 물론 졸업 후에도 실질적으로 사용되고 또한 사회에서도 이를 요구하고 있다는 특징이 있습니다. 따라서 학생 여러분은 이 과목을 통하여 컴퓨터 사용 및 정보화에 대한 개념을 숙지하고 이를 활용할 수 있는 실력을 쌓게 되기를 바랍니다.

이 책을 교재로 하여 강의하시는 교수님들에게는 각 장 별로 상세하게 작성된 강의록(파워포인트 파일)이 별도로 제공되오니 도서출판 ITC(http://www.itcpub.co.kr)를 통해서나 본 저자들에게 직접 연락을 주시기 바랍니다. 또한, 각 장의 객관식/주관식 연습문제에 대한 해답, 각 장에 대한 참조 사이트 및 중간/기말 고사용 문제은행이 PDF 파일 형태로 제작되어 제공됩니다.

이 책을 통해 많은 사람들이 컴퓨터와 관련된 기초적인 주제들에 대해서 보다 쉽게 배울 수 있게 되기를 진심으로 기원하면서, 책의 집필을 시작하도록 열심히 설득해준 최복락 부장님에게 먼저 고맙다는 말씀을 전합니다. 또한 막바지 교정과 편집에 힘써주신 고광노 실장님과 초심디자인 여러분의 노고에도 감사를 드립니다. 마지막으로 늘 독촉의 말씀은 없으시나 그 존재감으로 잔잔한 부담을 느끼게 해주시어 비교적 빠른 시일 내에 작업이 완료되도록 힘써주신 도서출판 ITC의 최규학 사장님에게 감사의 뜻을 전합니다.

2010년 1월

세종대 율곡관 5층 연구실에서

대표저자 신동일


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강의 보조자료

파워포인트 강의노트와 테스트뱅크를 포함한 강의용 매뉴얼이 있습니다.

강의 자료는 ITC 홈페이지에서 회원가입 후 다운로드 받을 수 있습니다.


 

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저자명 : 이응혁, 장문석, 장영건   
출판사 : 도서출판 ITC  
정 가  : 28,000원  
ISBN : 978-89-6351-004-0  
출간년월 : 2009 년 8 월   
페이지 : 664 쪽   
크기 : 세로 : 280, 가로 : 210, 반양장

이 책은 산업 현장에서 가장 보편적으로 사용되고 있는 8비트 마이크로컨트롤러인 AVR ATmega128을 학부 과정 및 전문대학에서 실습을 위주로 강의할 수 있도록 저술되었으며, AVR ATmega128 마이크로컨트롤러의 하드웨어 설계, 내장된 기능의 프로그래밍 방법에 대해 C 언어를 중심으로 보다 알기 쉽게 소개하여 산업 현장에서 AVR ATmega128 마이크로컨트롤러를 학습하여 제어장치를 설계하고자 하는 현장 엔지니어가 되고 싶은 모든 독자들에게 필수적인 내용을 다루고 있다.

이 책의 특징

● AVR ATmega128에 내장된 기능을 초보자가 이해할 수 있도록 자세히 설명하고 있다.

● AVR ATmega128에 내장된 기능을 확인 할 수 있도록 예제 작성과정을 자세히 설명하고 있다.

● 프로그램의 다양한 작성 방법의 습득을 위해 <참고 사항>을 두어 설명하고 있다.

● 매 장마다 다양한 예제를 수록하고 이를 활용하여 프로그램을 활용할 수 있도록 연습 문제를 제시하고 있다.

● AVR ATmega128의 개발에 필요한 데이터 시트, 응용 노트, 개발자 정보 및 프로그램의 소스와 실행 파일을 웹사이트에서 다운로드 받을 수 있다.

● AVR ATmega128 마이크로컨트롤러 하드웨어를 직접 설계하여 자작으로 보드를 조립할 수 있도록 설계과정을 설명하고 있다.

● CodeVision 컴파일러 사용법을 독자들이 쉽게 인지할 수 있도록 환경 설정 및 컴파일 과정을 자세히 설명하고 있어 독자들이 스스로 책만으로도 쉽게 이해할 수 있도록 실험과정을 설명하고 있다.

● 특히, AVR ATmega128에 내장된 직렬 통신 기능(SPI와 TWI)을 활용하기 위한 과정과 A/D 변환기의 사용방법에 대해 자세히 설명하고 있다.


차례

1장 마이크로컨트롤러  1
1.1  마이크로프로세서와 마이크로컨트롤러        1
1.2  중앙처리장치       3
1.3  마이크로컨트롤러의 구성    5
1.4  메모리: RAM과 ROM  7
1.5  입출력장치 10
1.6  프로그래밍 언어    11
1.7  구동 소프트웨어    14
1.8  마이크로컨트롤러의 종류    16
1.9  마이크로컨트롤러의 응용 분야       19

2장 AVR(ATmega128)의 구조  23
2.1  ATmega AVR 개요    23
2.2  ATmega128의 기본 구조와 기능       29
2.3  ATmega AVR CPU 코어        37
2.4  ATmega128의 메모리         45
2.5  ATmega128의 외부 메모리 확장       55
2.6  ATmega128의 기타 하드웨어  64

3장 실험 보드의 설계  95
3.1  교육용 실험 보드의 설계 전략       95
3.2  MCU 동작을 위한 기본 회로 인터페이스       96
3.3  보드의 제작 및 실습        107

4장 AVR 사용을 위한 C언어 활용  113
4.1  개요       113
4.2  변수 및 상수       115
4.3  I/O의 제어 121
4.4  메모리 모델 및 포인터      124
4.5  인터럽트의 제어    129
4.6  어셈블리어와의 결합        132

5장 실험 환경의 구축  137
5.1  AVR 보드의 개발 과정       138
5.2  AVR CodeVision 컴파일러의 사용     140
5.3  프로그램의 다운로드 및 시뮬레이션  154
5.4  인텔 16진 파일의 분석      164

6장 포트의 이해  171
6.1  포트의 구조 및 기본 동작   171
6.2  I/O 포트의 부가적인 기능   177
6.3  I/O 포트 활용 실험 181    

7장 인터럽트 동작  203
7.1  인터럽트 개요      203
7.2  ATmega128의 인터럽트 구성  208
7.3  ATmega128의 인터럽트 처리  215
7.4  CodeVision을 이용한 인터럽트 서비스 루틴의 작성    216
7.5  인터럽트를 이용한 실험     219

8장 타이머/카운터의 동작  231
8.1  타이머/카운터의 개요       231
8.2  8비트 타이머/카운터2의 동작        236
8.3  8비트 타이머/카운터0의 동작        253
8.4  8비트 타이머/카운터 활용 실험      261

9장 16비트 타이머/카운터의 동작  283
9.1  16비트 타이머/카운터 동작  283
9.2  ATmega128 타이머/카운터의 요약     318
9.3  16비트 타이머/카운터의 액세스      321
9.4  16비트 타이머/카운터의 활용 실험   322

10장 LCD 표시장치의 제어  341
10.1  LCD 모듈의 구조   342
10.2  LCD 모듈의 단자 기능      343
10.3  LCD 컨트롤러의 기능       347
10.4  LCD 컨트롤러의 명령       351
10.5  LCD 인터페이스와 구동 프로그램    357
10.6  LCD 제어 실험     371

11장 직렬 통신 포트의 동작  383
11.1  직렬 통신(RS232C)의 개요  383
11.2  ATmega128 직렬 포트의 개요        392
11.3  직렬 포트 제어용 레지스터 396
11.4  USARTn의 동작     404
11.5  다중 프로세서 통신        409
11.6  USART의 초기화 및 액세스  410
11.7  USART 활용 실험   415

12장 SPI 및 TWI 직렬 통신 포트의 활용  427
12.1  SPI 직렬 통신     427
12.2  TWI 직렬 통신     471

13장 ATmega128의 기타 내장 기능의 활용 / 517
13.1  아날로그‐디지털 변환기의 활용     517
13.2  아날로그 비교기의 활용    544
13.3  EEPROM의 활용     552
13.4  워치독 타이머 및 슬립모드 564
13.5  RTC(Real⁃Time Clock) 기능 571

용어정리 / 579
부록 A  AVR에 관한 인터넷 정보 / 589
부록 B  ATmega128 I/O 레지스터 / 591
부록 C  CodeVisionAVR C 컴파일러를 사용하기 전에 / 617
부록 D  CodeVisionAVR C 컴파일러의 라이브러리 함수 / 631
찾아보기 / 641


머리말

1970년대 말에 마이크로프로세가 등장한 이후로 현대 사회는 가전제품에서 개인용 휴대 기기와 로봇 제어기, 무선 통신 기기 등의 첨단 분야에 이르기까지 마이크로프로세서를 내장한 임베디드 마이크로컨트롤러의 사용이 필수적으로 되었다.

최근 마이크로컨트롤러 기술은 각종 제품의 융합화, 고기능화에 따라 점차로 다양한 기능을 내장한 임베디드 마이크로컨트롤러가 요구되고 있으며 USB, CAN, ZigBee 등과 같은 시스템의 분산화 추세에 따라 마이크로컨트롤러의 활용 범위가 매우 다양해지고 있는 실정이다.

현재 출시되고 있는 8비트의 마이크로컨트롤러는 인텔사의 8051 계열, 마이크로칩스 테크놀로지사의 PIC 계열과 아트멜사의 AVR 계열의 MCU 등이 대표적이지만, 이 중에서도 AVR 계열은 8051이나 PIC 계열에 비해 플래시 메모리를 내장하여 ISP 기능을 제공한다는 장점과, 시스템 개발자의 욕구에 맞는 다양한 기능을 내장하고 다양한 소자가 출시되고 있기 때문에, 가전제품이나 완구, 유무선 통신 제품과 기타 소형 시스템에 적합하다는 인식이 고조되면서 현재 가장 보편적으로 사용되고 있는 상황이다.

따라서 AVR 계열에 대한 이론적 지식, 프로그램 작성 기법과 이를 활용한 각종 시스템 구현 기술은 전자, 컴퓨터, 정보 통신 및 멀티미디어 분야에 종사하는 개발자에게는 필수적이라 할 수 있다.

AVR 마이크로컨트롤러의 동작 원리와 제어 방법을 쉽게 터득할 수 있는 방법은 현재까지의 실무와 강의 경험을 토대로 생각하여 볼 때, 사용자가 직접 보드를 설계/제작하고, 제작된 보드에 간단한 제어 프로그램을 작성하여 구동하여 보는 것이다.

따라서 본 교재에서는 AVR 마이크로컨트롤러 중에서 현재 광범위하게 사용되고 있고, 쉽게 평가 보드를 구할 수 있는 ATmega128을 중심으로 내부 하드웨어 구성과 이를 활용하여 보드 설계 과정을 설명하고, AVR에 내장된 모든 기능을 프로그램 작성 과정을 통해 직접 확인하고, 다양한 시스템의 개발에 필요한 기초 지식을 독자들에게 전달하여 개발 현장에서 실무 활용에 도움이 될 수 있는 내용을 다루고 있다.

이러한 AVR 마이크로컨트롤러에 대한 기초 지식과 실무 지식을 배양하기 위하여, 본 교재에서는 1장과 2장에서는 마이크로컨트롤러와 AVR의 개요에 대해 설명하였으며, 3장에서는 AVR을 사용하여 하드웨어를 설계하기 위한 과정, 4장과 5장에서는 제작된 보드를 사용하기 위한 개발환경을 각각 다루었으며, 6장에서 13장까지는 AVR에 내장되어 있는 기능을 확인하고 활용하기 위한 과정을 다루었다.

본 교재는 전체를 13장으로 구성하고, 각 장에서는 AVR의 실제 활용을 위하여 AVR의 기본 기능을 자세히 설명하고, 이를 제어하는 프로그램의 작성법을 설명함과 동시에 해당 예제를 제시하여 AVR의 기능을 보다 쉽게 이해하고 제어할 수 있는 방법을 터득할 수 있도록 프로그램 작성 방법을 자세히 설명하였다.

본 교재의 주요 특징과 내용을 살펴보면 다음과 같다.

◈ 교재의 주요 특징
•AVR에 내장된 기능을 초보자가 이해할 수 있도록 자세히 설명함.
•AVR에 내장된 기능을 확인할 수 있도록 예제 작성 과정을 자세히 설명함.
•프로그램의 다양한 작성 방법의 습득을 위해 <참고사항>을 두어 설명함.
•매 장마다 다양한 예제를 수록하고, 이를 활용하여 프로그램을 활용할 수 있도록 연습 문제를 제시함.
•마이크로컨트롤러에서 사용되는 용어를 일목요연하게 정리하여 수록함.
•AVR의 개발에 필요한 데이터 시트, 응용 노트, 개발자 정보와 매 장의 프로그램의 소스와 실행 파일 등에 대한 정보는 웹 사이트에서 다운로드 가능함.
•프로그램의 작성을 돕기 위해 컴파일러에서 제공되는 함수 및 AVR의 I/O 레지스터를 정리하여 부록에 수록함.

◈ 교재의 내용
•1장에서는 AVR 마이크로컨트롤러를 학습하기 전에 독자가 알아야 하는 기초적인 용어를 설명한다.
•2장에서는 AVR 마이크로컨트롤러의 종류와 내부 구조 및 기능에 대한 기본적인 사항에 대해 설명한다.
•3장에서는 AVR 마이크로컨트롤러의 회로를 제작하기 위한 기본적인 하드웨어 설계 방법과 이의 활용을 위한 방법에 대해 자세히 설명한다.
•4장에서는 설계된 교육용 보드의 운영을 위해 C언어 컴파일러인 CodeVision에서 구현된 C언어 확장 기법 및 C언어 기초에 대해 자세히 설명한다.
•5장에서는 제작된 교육용 보드의 운영을 위해 C언어 개발 환경 및 디버깅 환경에 대해 설명하고, 이 환경에서의 실험용 보드의 실제 동작 방법에 대해 설명한다. 여기에는 실험용 보드의 플래시 메모리로 다운로드되는 인텔 16진 파일의 분석에 대해 추가적으로 설명이 되어 있다.
•6장에서 9장까지는 AVR 마이크로컨트롤러에 내장된 기능인 I/O 포트, 인터럽트와 8비트/16비트 타이머/카운터의 기능에 대해 C언어로 제어하는 방법을 예제와 더불어 상세히 설명한다.
•10장에서는 I/O 포트의 제어를 통해 문자형 LCD를 제어하는 방법을 자세히 설명한다.
•11장과 12장에서는 AVR 마이크로컨트롤러에 내장된 직렬 포트, SPI 통신 포트, TWI 통신 포트를 C언어로 제어하는 방법을 예제와 더불어 상세히 설명한다. 여기에서 SPI 통신 모드를 이용한 주변소자의 활용으로 자이로 센서, EEPROM 등의 인터페이스 방법과 프로그램 작성 방법에 대해 자세히 설명한다.
•13장에서는 A/D 변환기, EEPROM, 아날로그 비교기, 워치독 타이머 및 슬립 모드 등의 제어 방법에 대해 C언어로 제어하는 방법을 예제와 더불어 상세히 설명한다.

이상의 내용으로 작성된 본 교재는 크게 AVR 기능의 내장 기능을 소개하는 부분과 AVR을 확장하는 부분으로 구분될 수 있다. 따라서 대학의 교재로 활용하기 위해서는 각 대학의 실정에 맞추어 한 학기 또는 두 학기로 강의를 진행할 수 있다. 4장의 내용을 보면 AVR 사용을 위한 C언어 활용을 다루고 있는데, 여기에는 일반 C언어의 고급 활용에 대해서도 설명하고 있다. 만약 C언어를 이용하여 프로그램을 작성하는 과정을 미리 학습하였다면, 4장의 내용 중에 AVR 활용을 위해 특별히 정의된 데이터 형, 메모리 형, 메모리 모델, 인터럽트 함수, 어셈블리 프로그램과의 결합 부분만을 강의하고 나머지 내용은 강의하지 않아도 무방할 것이다.

이 교재를 스스로 학습하기 위해서는 교재에서 설명하고 있는 교육용 보드가 필요하다. 이 보드는 한국산업기술대학교 IHLAB에 연락을 하면 구입하는 방법과 제작 방법에 대해 자세히 조언을 들을 수가 있을 것이다. 그리고 교재의 내용에 대한 사항과 작성된 프로그램에 대한 질의는 저자의 홈페이지인 www.roboticslab.co.kr을 통해 운영될 예정이고, ITC 출판사를 통해서도 피드백을 받을 예정이다.

아무쪼록 본 교재가 AVR 마이크로컨트롤러에 관심이 있고 이를 활용한 시스템 설계 및 제작에 관심이 있는 독자들에게 작게나마 도움이 되길 진심으로 바란다.

끝으로 이 책을 완성하기까지 프로그램의 작성 및 검증을 위해 불철주야 열심히 도와준 IHLAB (지능형 헬스케어 시스템 연구소)의 연구원들에게 심심한 감사의 뜻을 표하고, 또한 이 책의 출판을 위해 도움을 주신 ITC 출판사의 사장님을 비롯한 직원 여러분께 깊은 감사를 드린다.

2009년 8월
이 응혁

크리에이티브 커먼즈 라이선스

이 저작물은 크리에이티브 커먼즈 코리아 저작자표시-비영리-변경금지 2.0 대한민국 라이선스에 따라 이용하실 수 있습니다.

저자명 : Robert L. Boylestad, Louis Nashelsky, Franz J. Monssen   
역자명 : 이적식, 예윤해, 변진규  
출판사 : 도서출판 ITC  
정 가  : 20,000원  
ISBN : 978-89-6351-011-8  
원서명 : Laboratory Manual to accompany ELECTRONIC DEVICES AND CIRCUIT THEORY, 10/e   
출간년월 : 2009 년 7 월   
페이지 : 428 쪽   
크기 : 세로 : 210, 가로 : 280, 반양장


전자회로실험(제10판)의 특징

- 본 도서의 실험지침은 명확하게, 실험에서 구한 데이터는 의미가 있는 것으로 만들고자 노력하였다.

- 모든 실험을 저자가 직접 3년 동안 실제로 수행하면서 테스트했기 때문에 실험 내용이 잘 짜여 있다.

- 본 도서의 앞부분 반은 전자회로의 직류 해석을 주로 취급하고, 나머지 반은 교류 동작을 다루었다.

- 실험실에서 수행될 모든 실험에는 해당 실험에 직접적으로 연관된 PSpice 소프트웨어 모의실험이 포함되어 있다.

- 실험실에서 실제 실험을 하기 전에 모의실험을 해보기를 추천하며, 모의실험 데이터는 실제 실험 결과와 비교해 볼 수 있는 템플릿 역할을 한다.

- 모든 실험에 그래프를 제공하여 데이터를 그리거나 파형을 기록할 수 있게 하였다.

- 실제 실험을 수행할 때 필요한 장비가 사용 가능한지를 점검하도록 실험 장비 목록을 제공하였다. 부품 목록을 제한하여 가능한 저전력을 유지하도록 많은 노력을 기울였다.



차례

머리말
장비 목록
실험 1   오실로스코프 및 함수발생기 동작
실험 2   다이오드 특성
실험 3   직렬 및 병렬 다이오드 구조
실험 4   반파 및 전파 정류
실험 5   클리퍼 회로
실험 6   클램퍼 회로
실험 7   발광 및 제너 다이오드
실험 8   쌍극성 접합 트랜지스터 특성
실험 9   BJT의 고정 및 전압분배 바이어스
실험 10   BJT의 이미터 및 컬렉터 귀환 바이어스
실험 11   BJT 바이어스 회로 설계
실험 12   JFET 특성
실험 13   JFET 바이어스 회로
실험 14   JFET 바이어스 회로 설계
실험 15   복합 구조
실험 16   측정 기법
실험 17   공통 이미터 트랜지스터 증폭기
실험 18   공통 베이스 및 이미터 폴로어(공통 컬렉터) 트랜지스터 증폭기
실험 19   공통 이미터 증폭기 설계
실험 20   공통 소스 트랜지스터 증폭기
실험 21   다단 증폭기: RC 결합
실험 22   CMOS 회로
실험 23   달링턴 및 캐스코드 증폭기 회로
실험 24   전류원 및 전류 미러 회로
실험 25   공통 이미터 증폭기의 주파수 응답
실험 26   A급 및 B급 전력 증폭기
실험 27   차동 증폭기 회로
실험 28   연산 증폭기의 특성
실험 29   선형 연산 증폭기 회로
실험 30   능동필터 회로
실험 31   비교기 회로의 동작
실험 32   발진기 회로 1: 위상편이 발진기
실험 33   발진기 회로 2
실험 34   전압조정 - 전원 공급기


머리말

이 개정판에서는 실험지침은 명확하게, 실험에서 구한 데이터는 의미가 있는 것으로 만들고자 노력하였다. 모든 실험을 3년 동안 실제로 수행하면서 테스트했기 때문에 실험 내용이 잘 짜여 있다. 검토자가 제안한 내용을 몇 개의 실험에 반영하였지만 제목을 변경하지는 않았다.

이 실험 교재의 앞부분 반은 전자회로의 직류 해석을 주로 취급하고, 나머지 반은 교류 동작을 다루었다.

실험실에서 수행될 모든 실험에는 해당 실험에 직접적으로 연관된 PSpice 소프트웨어 모의실험이 포함되어 있다. 실험실에서 실제 실험을 하기 전에 모의실험을 해보도록 강력히 추천한다. 모의실험 데이터는 실제 실험 결과와 비교해 볼 수 있는 템플릿 역할을 한다. 모의실험 데이터와 실제 실험 결과의 차이를 즉각적으로 알 수 있으므로, 실험 도중에 모의실험 데이터, 실험 순서, 데이터 수집에 대해 수정을 가할 수 있다.

모든 실험에 그래프를 제공하여 데이터를 그리거나 파형을 기록할 수 있게 하였다. 부가적으로 계산과 답 작성을 위한 여백도 따로 마련하였다. 채점을 위해서 실험을 마쳤을 때 해당 페이지를 찢어서 제출하도록 할 수 있으므로, 실험 보고서 작성을 위해서 별도의 페이지가 거의 필요 없을 것이다.

실제 실험을 수행할 때 필요한 장비가 사용 가능한지를 점검하도록 실험 장비 목록을 제공하였다. 부품 목록을 제한하여 가능한 저전력을 유지하도록 많은 노력을 기울였다.

저자는 Bill Boettcher, Jake Froese, Doug Fuller, Lee Rosenthal, Gerald Terrebrood 교수들의 우수한 검토와 유익한 제안에 대해서 심심한 사의를 표한다.

Robert Boylestad
Louis Nashelsky
Franz Monssen

크리에이티브 커먼즈 라이선스

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저자명 : Davia M. Buchla   
역자명 : 김응성  
출판사 : 도서출판 ITC  
정 가  : 19,000원  
ISBN : 978-89-6351-010-1  
원서명 : Experiments in Digatal Fundamentals, 10/e   
출간년월 : 2009 년 7 월   
페이지 : 368 쪽   
크기 : 세로 : 280, 가로 : 210, 반양장 

최신 디지털 공학 실험(제10판)은 Thomas L. Floyd의 최신 디지털 공학(제10판)의 내용과 맞는 주제들로 실험 실습을 할 수 있도록 구성되어 있다.  

-28개의 실험에서는 주로 TTL IC들을 사용한다. 실험은 실험 목표, 이론 요약, 실험 순서, 추가 조사의 순으로 진행된다. 보고서 부분은 데이터와 실험 결과를 기록하기 위한 것으로서 생략이 가능하고, 보고서에는 각 항목과 표, 그림이 필요하며 마지막에 평가 및 복습 문제가 포함되어 있다.

-아날로그와 디지털 저장 오실로스코프에 대한 내용이 포함되어 있는데, 디지털 오실로스코프에서의 새로운 특징에 대한 교육을 간단화하기 위해서 일반적인 디지털 오실로스코프를 블록 다이어그램으로 설명한 후, 디지털 오실로스코프의 예를 설명한다.

-Multisim 회로 파일을 7개의 실험에서 사용하며 각각의 이들 실험에서 독립된 고장 진단 파일들을 포함하고 있다. Multisim의 두 가지 버전-Mulitsim 9와 Multisim 10-은 http://www.itcpub.co.kr 사이트의 ''최신 디지털 공학 실험'' 책 웹 페이지에서 다운로드 받을 수 있다.

-실험에 사용되는 부품 목록을 제조사의 데이터 시트 페이지와 함께 부록에 나타내었다.
또한 각 실험에도 필요한 부품의 목록이 표시되어 있다.
 
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차례

실험 개요
오실로스코프 안내

실험 1 실험 기기 사용법
        실험 1 보고서

실험 2 논리 프로브 구성
        실험 2 보고서

실험 3 수 체계
        실험 3 보고서

실험 4 논리 게이트
        실험 4 보고서

실험 5 추가 논리 게이트
        실험 5 보고서

실험 6 데이터 시트 해석
        실험 6 보고서

실험 7 부울 법칙과 드모르간의 정리
        실험 7 보고서

실험 8 논리 회로 간소화
        실험 8 보고서

실험 9 연필 자판기

실험 10 당밀 탱크

실험 11 가산기와 크기 비교기
        실험 11 보고서

실험 12 멀티플렉서를 이용한 조합 논리
        실험 12 보고서

실험 13 디멀티플렉서를 이용한 조합 논리
        실험 13 보고서

실험 14 D 래치와 D 플립-플롭
        실험 14 보고서

실험 15 상자 검출기

실험 16 J-K 플립-플롭
        실험 16 보고서

실험 17 단안정 및 비안정 멀티바이브레이터
        실험 17 보고서

실험 18 비동기 카운터
        실험 18 보고서

실험 19 디코더를 이용한 동기 카운터 분석
        실험 19 보고서

실험 20 동기 카운터 설계
        실험 20 보고서

실험 21 교통 신호 제어기
        실험 21 보고서

실험 22 시프트 레지스터 카운터
        실험 22 보고서

실험 23 시프트 레지스터 회로 응용
        실험 23 보고서

실험 24 야구 스코어보드

실험 25 반도체 기억장치
        실험 25 보고서

실험 26 D/A 및 A/D 변환기
        실험 26 보고서

실험 27 인텔 프로세서

실험 28 버스 시스템 응용
        실험 28 보고서

부록 A 제조업체 데이터 시트
부록 B 실험 부품 리스트와 제조업체 데이터 시트 색인
부록 C National Instrument 사의 ELVIS 시스템과 Multisim에 대한 소개

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저자 머리말

최신 디지털 공학 실험(제10판)은 Thomas L. Floyd의 최신 디지털 공학(제10판)의 내용과 맞는 주제들로 실험 실습을 할 수 있도록 구성되어 있다. 또한 본문에서의 변경 사항과 몇 가지 실험에서 사용하는 Multisim 파일에 부합되도록 실험 26부터 개정된 실험들이 포함되었다.

-실험
28개의 실험에서는 주로 TTL IC들을 사용한다. 대부분의 실험은 실험 목표, 이론 요약, 실험 순서, 추가 조사의 순으로 진행되며, 이는 강의 진도와 시간에 따라 적절히 할당할 수있다. 보고서 부분은 데이터와 실험 결과를 기록하기 위한 것으로서 생략이 가능하고, 보고서에는 각 항목과 표, 그림이 필요하며 마지막에 평가 및 복습 문제가 포함되어 있다.

연필 아이콘이 표시되어 있는 4개의 실험은 학생들이 작성하는 형식으로 구성되어 있다. 이와 같은 실험 보고서에 대한 형식은 실험 개요의 리포트 작성에 대한 내용에서 설명하고 있다.

실험 27(인텔 프로세서)은 학생들이 입력 작업을 하지 않는 다른 종류의 실습이다. 이 실험에서는 교재에 있는 것과 유사한 기본적인 어셈블리 언어 프로그램을 어셈블(assemble)하기 위하여 PC에서의 DOS 명령인 Debug를 사용한다. 이 실험을 통해 마이크로프로세서의 구조에 대해 어느 정도의 통찰력을 가질 수 있으며 쉽게 마이크로프로세서 과정으로 넘어갈 수 있을 것이다.

-컴퓨터 시뮬레이션
Multisim은 논리 회로를 검사하고 고장 원인을 찾는 기술을 개발하는 데 사용하는 컴퓨터 시뮬레이션 소프트웨어이다. Multisim 회로 파일들은 7개의 실험(5, 8, 10, 12, 18, 19, 23)에서 사용하며 각각의 이들 실험에서 독립된 고장 진단 파일들을 포함하고 있다.

Multisim의 두 가지 버전─Mulitsim 9와 Multisim 10─은 도서출판 ITC 홈페이지(www.itcpub.co.kr)의 본 실험 책 소개 페이지에서 다운로드 받을 수 있다. 오류(fault)가 없는 Multisim 파일인 경우‘nf ’라는 이름을 사용하고, 오류가 있는 Multisim 파일은 ‘f1’과‘f2’라는 파일 이름을 사용한다. 오류는 암호로 보호되어 있다. 컴퓨터 아이콘은 Multisim 파일이 있는 실험을 의미한다.

-부품과 브레드보드
모든 실험에 사용되는 부품 목록을 제조사의 데이터 시트 페이지와 함께 부록 B에 나타내었다. 또한 각 실험에도 필요한 부품의 목록이 표시되어 있다. 모든 TTL IC에 대해서는 가격이나 이용도에 따라 원 TTL 시리즈 또는 구입하기가 더 쉬운 74LSXX 시리즈를 사용할 수 있다(7476은 74LS76과는 다르게 트리거(trigger)되지만, 둘 다 J-K 플립플롭 실험에서 잘 동작한다). 모든 실험은 여러 회사에서 제작되는 47행 브레드보드(breadboard)에 맞도록 구성되어 있다. 각 실험실 테이블에는 TTL-호환 가변 주파수 펄스 발생기 1대,  5V 전원 공급 장치 1대, 멀티미터기 1대와 2채널 오실로스코프 1대가 갖춰줘 있어야 한다. 실험 26은  12V 전원 공급 장치도 필요하다.

-다른 특징 사항
>> 고장 진단 범위. 고장 진단 문제는 모의실험(simulation) 장애 분석과“~라면 어떻게 될 것인가?”의 질문을 포함하여 거의 모든 실험에 포함되어 있다. 질문과 답을 위한 공간이 보고서 영역에 포함되어 있다. 고장 진단은 Multisim 실습의 부분이기도 한데, 이번 10판에서는 몇 가지 새로운 것들이 추가되었다.

>> 오실로스코프 안내서. 아날로그와 디지털 저장 오실로스코프(analog and digital oscilloscope : DSC)에 대한 내용이 포함되어 있는데, 디지털 오실로스코프에서의 새로운 특징에 대한 교육을 간단화하기 위해서 일반적인 디지털 오실로스코프를 블록 다이어그램으로 설명한 후, 디지털 오실로스코프의 예를 설명한다.

>> 부록 A에서 IC 핀 출력에 대한 부분 데이터 시트를 볼 수 있다. 완전한 데이터 시트는 IC 제작사의 웹 페이지나 데이터 북을 참조하기 바란다.


실험은 Thomas L. Floyd의‘최신 디지털 공학 제10판(Digital Fundamentals 10/e)’의 내용을 그대로 따라가고 있다. 본문에서는 전통적인 논리에 대한 서술과 함께 도식적인그림도 포함되어 있으며, 실험은 전자공학을 흥미롭고 재미있게 만들어 주는 작은 프로젝트로 되어 있다. 제한된 실험 시간 동안의 프로젝트는 비교적 작은 분량이어야 하지만 중요한 개념은 설명해주고 있어야 한다. 이 책의 프로젝트에는 논리 프로브(logic probe), 비교기, 도둑 알람, 교통 신호 모의실험, 조도계(digital light meter) 등이 포함되어 있다.

본 저자는 Tom Floyd와 함께 일하였고, 이 책에 대한 그의 제안에 감사하고 있다. 항상 Prentice Hall 직원과 함께 일하는 것에 즐거워하고 있다. 본 저자는Wyatt Morris 편집자와 Rex Davidson 프로젝트 관리자, 매우 철저한 편집을 해 준 Lois Porter에게도 감사를 드린다. 마지막으로 내 아내 Lorraine에게도 감사의 마음을 전하고 싶다. 그녀가 없었다면 이 책은 여전히 1과 0으로만 되어 있었을 것이기 때문이다.

David Buchla

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역자 머리말

생활 주변에서 우리를 즐겁게 해주거나 이제는 없어서는 안 되는 것들, 이를 테면 TV, 오디오 기기, 사진기, 전화기 등은 그 제품을 만드는 기술이 하루가 다르게 나날이 발전하고 있음은 잘 알고 있을 것이다. 예전에 TV는 브라운관으로 보고, 오디오는 LP라는 레코드판을 턴테이블에 올려놓거나 테이프를 데크에 넣어 듣곤 했다. 레코드판이나 테이 프로 자기가 좋아하는 음악을 수십 번 이상 들으면 음질이 나빠지게 되지만, 그래도 자기가 좋아하는 음악을 본인이 원하는 때에 들을 수 있었다는 것만 해도 굉장한 즐거움이었다. 사진기의 경우는 필름을 넣어 찍었고 현상소에 맡겨 인화를 해야 비로소 사진을 볼 수 있었으며, 전화기는 혼선과 잡음이 있었다.

이러한 제품들이 기존의 아날로그 방식에서 디지털 방식으로 넘어오면서 실로 그 제품이 가지는 품질이 엄청 좋아지게 된 것은 디지털 기술이 가지는 능력 때문일 것이다. 앞뒤로 커다란 부피를 차지하던 TV는 이제는 예전보다 월등한 화질과 음질로 벽에 가뿐하게 걸 수 있게 되었고, 오디오는 수백 번을 들어도 음질에 열화가 없는 손안의 MP3 플레이어로, 사진기는 필름이 필요 없는 디지털 카메라로, 그리고 전화기는 인터넷 전화와 디지털 휴대폰으로 발전하여 현대를 사는 우리에게는 이제는 생활에 꼭 필요한 제품들이 되었다.

이와 같이 현대 사회에서 반드시 필요한 디지털 기술은 전자공학과 컴퓨터공학을 전공하는 학생들에게 기본 과목이 된 지 오래다. 기초 디지털 이론을 배움으로써 가장 기본적인 가산기부터 시작하여 계산기의 원리, 메모리 장치와 컴퓨터 프로세서까지 디지털 장비에 들어가는 기본 기술에 대해 이해할 수 있으며, 이론서로 배우는 디지털 이론에 대해 실제로 IC와 트랜지스터, 저항, 커패시터 등을 이용하여 회로를 구성해 보고 테스트하여 책으로만 봤던 내용을 직접 다루어 봄으로써 이론적인 내용이 실제 어떻게 동작하는지, 응용에서는 어떻게 사용될 수 있는지를 알아 볼 수 있는 계기가 된다.

많은 학생들이 디지털 이론으로 배운 내용을 직접 실험실에서 브레드보드에 부품을 장착하여 실험을 하면 자신이 배운 내용대로 바로 답이 나올 것으로 생각하는 경향이 있다. 물론 여러 번 실험을 하다 보면 한 번에 바로 해답이 나오는 경우도 있을 것이다. 하지만 거의 대부분은 바로 원하는 답이 나오지 않아 왜 그러는지 원인을 찾아보고 해결책을 스스로 알아보는 경우가 허다할 것이다. 본 역자는 오히려 디지털 논리 회로의 실험에서는 한 번에 답이 나오는 것보다는 원하는 답이 나오지 않아 학생 스스로 해결책을 찾아보며 고심을 하여 결국에는 답을 찾아내는 것이 학생에게는 더 좋은 경험이 된다고 말하고 싶다. 왜냐하면 훌륭한 엔지니어란 문제점이 발생했을 때 그걸 해결할 줄 아는 능력을 가진사람을 지칭하는 것이라고 생각하기 때문이다. 즉, 아무리 작은 규모의 디지털 회로 실험이라고 하더라도 문제가 생기면 자신이 알고 있는 이론적인 내용과 자기가 직접 꾸민 회로를 보면서 원인을 분석하고 해결점을 모색하는 작업이야말로 자기 자신의 디지털 관련 기술 능력을 한층 업그레이드 시키는 일이라고 보기 때문이다.

본 실험 책은 총 28장으로 이루어져 있다. 실험실에서 기본적으로 다루는 장치들에 대한 설명과 함께 디지털 논리 이론의 기본 개념으로부터 인텔 마이크로프로세서의 기본 기능까지 기본 디지털 논리 이론에서 다루는 거의 모든 영역을 실험실의 실험으로 다루고 있다. 대부분의 디지털 관련 실험 책과 마찬가지로 실험 목표와 실험에 사용되는 부품, 이론적인 배경을 먼저 알아보고, 이어 실험 순서에서 세부적인 실험 내용을 지시하고 있다.

또한 추가 조사 부분이 첨부되어 있어 해당 실험에서 미처 생각하지 못 했던 내용이나 좀 더 탐구해 봐야 할 내용에 대해서도 다루고 있다. 자신이 실험한 내용에 대한 보고서를 작성하고 평가 및 복습 문제를 통해 해당 실험에서 배운 지식들을 평가해 볼 수 있다.

이 책의 원저자인 David M. Buchla도 머리말에서 말했듯이 이 책은 Thomas L. Floyd의 최신 디지털 공학(제10판)의 내용과 맞는 주제들로 실험을 할 수 있도록 구성되어 있다. Floyd의 최신 디지털 공학(제10판) 내용 중‘11장 프로그램 가능한 논리와 소프트웨어’부분은 본 실험 책에서 다루지 않아도 될 내용으로 생각되어 그에 해당하는 본 실험 원서의‘실험 26 Introduction to Quartus II Software’부분은 번역에서 제외하였음을 밝혀둔다.

이론으로 배웠던 디지털 논리 회로의 개념을 이 책의 실험을 통해 완벽하게 이해하는 데 많은 도움이 되기를 바라며, 끝으로 이 책이 출간되기까지 물심양면으로 도움을 주신 도서출판 ITC의 최규학 사장님, 최복락 부장님, 고광노 실장님, 그리고 편집을 담당한 우일미디어 김민성 씨에게 감사의 말씀을 드리는 바이다.

2009년 7월
역자

김응성
경기공업대학 컴퓨터정보시스템과

크리에이티브 커먼즈 라이선스

이 저작물은 크리에이티브 커먼즈 코리아 저작자표시-비영리-변경금지 2.0 대한민국 라이선스에 따라 이용하실 수 있습니다.

저자명 : Amos Gilat   
역자명 : 황철호, 김종수, 장봉춘  
출판사 : 도서출판 ITC  
정 가  : 20,000원  
ISBN : 978-89-6351-003-3  
원서명 : An Itroduction With Applications   
출간년월 : 2009 년 3 월   
페이지 : 428 쪽   
크기 : 세로 : 258, 가로 : 189, 반양장 

MATLAB은 과학기술용 계산을 위한 강력한 언어이다. MATLAB이란 이름은 MATrix LABoratory의 약자인데, 이는 MATLAB의 기본 데이터 요소가 ‘matrix(행렬)’이기 때문이다. MATLAB은 수학계산, 모델링과 시뮬레이션, 데이터 해석 및 처리, 가시화와 그래픽, 알고리즘 개발 등에 사용될 수 있다.

MATLAB은 대학교에서 수학과 과학, 특히 공학의 기초과정에서 고급과정까지 널리 사용되고 있다. 산업체에서는 연구와 개발, 디자인에 사용되고 있다. 표준 MATLAB 프로그램은 일반 문제들의 풀이에 사용할 수 있는 툴(tool), 즉 함수들을 가지고 있으며, 추가로 특정 타입의 문제 풀이를 위해 설계된 특별한 프로그램들의 모음인 툴박스(toolbox)들을 선택사양으로 갖고 있다. 예를 들어 신호처리와 기호 계산, 제어 시스템 등에 대한 툴박스들이 있다.

최근까지 대부분의 MATLAB 사용자들은 FORTRAN이나 C와 같은 프로그래밍 언어들을 이용하다가 MATLAB이 대중적이 됨에 따라 MATLAB으로 전환한 사람들이다. 따라서 MATLAB에 대한 대다수 문헌들은 컴퓨터 프로그래밍에 대한 지식을 전제로 하고 있으며, MATLAB에 대한 책들은 흔히 특정 분야에 전문화된 응용이나 고급 주제들을 다루고 있다. 그러나 지난 몇 년 동안, MATLAB은 대학생들이 배우는 첫 번째(그리고 때로는 유일한) 컴퓨터 프로그램으로서 대학생들에게 소개되고 있다. 이런 학생들을 위해 컴퓨터 프로그래밍에 사전 경험이 전혀 없음을 전제로 하여 MATLAB을 가르치는 책이 필요하였다.

이 책의 목적

MATLAB 개요와 응용은 MATLAB을 처음으로 사용하며 컴퓨터 프로그래밍의 경험이 거의 또는 전혀 없는 학생들을 대상으로 한 책이다. 공대 신입생 강좌나 MATLAB 교육을 위한 워크샵에서 교재로 사용할 수 있으며, 과학과 공학의 고급과정에서 MATLAB을 문제풀이용 도구로 사용하는 경우 이 책을 참고서로 사용할 수도 있다. 또한 학생이나 현장의 엔지니어들이 MATLAB을 독학하는 데 사용할 수도 있다. 추가로, 강좌에서 MATLAB은 사용하지만 폭넓게 다룰 시간이 없는 경우 이 책을 보충교재나 보조교재로 사용할 수 있다.

이 책에서 다루는 내용

MATLAB은 방대한 프로그램이며, 따라서 책 한 권으로 MATLAB의 모든 것을 다루는 것은 불가능하다. 이 책은 주로 MATLAB의 기초에 초점을 맞추고 있다. 일단 이러한 기초들을 잘 이해하면, 도움말 메뉴의 정보를 이용하여 고급 내용들을 쉽게 배울 수 있을 것으로 생각된다.

이 책에서 제시한 내용들의 순서는 다년간 공학입문 강좌에서 MATLAB을 가르치면서 얻은 경험에 근거하여 신중하게 선택되었다. 매 장마다 학생들이 책을 따라갈 수 있도록 적절한 순서로 내용들을 제시하였다. 각 내용들은 한 장에서 완전하게 제시된 후, 그 다음에 오는 장들에서 사용된다.

첫 번째 장은 MATLAB의 기본 구조 및 특징들을 기술하며, 간단한 스칼라 산술연산에 MATLAB을 사용하는 방법을 계산기를 사용하듯이 기술한다. 장 뒷부분에서 스크립트 파일을 소개한다. 스크립트 파일로 간단한 MATLAB 프로그램을 작성하고 저장하며 실행할 수 있다. 다음 두 장은 배열에 대한 내용을 다룬다. MATLAB의 기본 데이터 요소는 배열로서, 배열 크기를 미리 지정할 필요가 없다. MATLAB을 매우 강력한 프로그램으로 만드는 이 개념을 선형대수와 벡터 해석에 한정된 지식과 경험을 가진 학생들이 이해하기에는 조금 어려울 수 있다. 이 책은 배열의 개념을 서서히 도입한 다음, 넓은 범위에 걸쳐 자세히 설명한다. 2장은 배열의 생성 방법을 기술하며, 3장은 배열에 대한 수학연산을 다룬다.

기본 내용에 이어, 스크립트 파일과 데이터의 입출력에 관련된 고급 내용들이 4장에서 제시된다. 5장에서는 2차원 그래프를 다룬다. 사용자정의 함수와 함수 파일들에 대해서는 6장에서 다룬다. 함수 파일은 의도적으로 스크립트 파일에 대한 내용과 분리하여 다루었는데, 이렇게 하는 것이 다른 컴퓨터 프로그램의 유사한 개념에 익숙하지 않은 학생들에게는 이해가 더 쉽다는 것이 입증되었다. MATLAB에 의한 프로그래밍은 7장에서 다루며, 조건문과 루프를 가진 흐름 제어를 포함한다.

다음 세 장은 고급 주제들을 다룬다. 8장은 MATLAB이 다항식 계산의 수행에 어떻게 사용되는지, 그리고 MATLAB이 커브 피팅과 보간법에 어떻게 사용되는지를 기술한다. 2차원 그래프에 대한 5장 내용의 연장인 3차원 그래프는 9장에서 다룬다. 10장은 수치해석을 위한 MATLAB의 응용을 다루며, 비선형방정식의 풀이와 함수의 최소 또는 최대값 구하기, 수치 적분, 1차 상미분방정식의 풀이 등을 포함한다. 11장은 기호연산에 MATLAB을 어떻게 사용하는지를 매우 자세히 다룬다.

전형적인 장의 구조

각 장에서 내용들은 개념을 쉽게 이해할 수 있는 순서대로 서서히 소개가 된다. 본문과 예제를 통하여 MATLAB의 사용 예를 광범위하게 보여준다. 1~3장의 일부 긴 예제들에는 프로그램예제라는 제목이 붙어 있다. 책에서 MATLAB의 사용 예는 모두 다른 글자체와 회색 배경으로 인쇄되어 있다. 추가 설명은 흰색 배경을 가진 글상자 안에 있다. 이것은 학생들이 MATLAB 사용 경험을 얻기 위해 이러한 사용 예와 프로그램예제들을 실행할 것이라는 점을 염두에 둔 것이다. 추가로, 모든 장은 수학, 과학 및 공학 문제의 풀이를 위한 MATLAB 응용 예제들을 포함하고 있다. 각 예제는 문제에 대한 서술과 자세한 해를 포함하고 있다. 어떤 예제들은 장의 중간 부분에서 제시되기도 한다. 2장을 제외한 모든 장들의 끝부분에 여러 응용 예제들이 포함된 절이 있다. MATLAB에 의한 예제 풀이에는 많은 다른 방법들이 존재한다는 것을 명심해야 한다. 예제의 해는 많은 방법들 중에서 이해하기 쉬운 방법으로 작성되었다. 이것은 많은 경우 더 짧은 프로그램이나 때때로 기발한 프로그램을 작성하여 문제를 풀 수도 있다는 것을 의미한다. 학생들은 자신의 해를 작성하고 난 다음, 최종 결과와 비교할 것을 권장한다. 각 장의 끝에는 연습문제들이 있으며, 이 문제들은 수학과 과학의 일반적인 문제들과 공학의 여러 다른 분야의 문제들을 포함한다.

기호 계산

MATLAB은 본래 수치 계산을 위한 소프트웨어이다. 그러나 Symbolic Math Toolbox가 설치되면, 기호 수학연산을 수행할 수 있다. Symbolic Math Toolbox는 학생용 버전의 소프트웨어에 포함되어 있으며 표준 프로그램에 추가가 가능하다.

소프트웨어와 하드웨어

MATLAB 프로그램은 대부분의 다른 소프트웨어와 같이 지속적으로 개발되고 있으며 새로운 버전이 자주 출시된다. 이 책은 MATLAB, Version 7.5, Release 2007b를 다룬다. 그러나 이 책은 MATLAB의 기초를 다루며 따라서 버전에 따라 많이 변하지 않는다는 점을 강조한다. 이 책은 Windows 운영체제를 사용하는 컴퓨터의 MATLAB 사용을 다룬다. MATLAB을 다른 기종에서 사용할 때, 기본적으로는 모든 것이 같다. 다른 운영체제에서 MATLAB을 사용하는 경우에 대한 자세한 사항은 MATLAB 문서를 참조하라. MATLAB이 컴퓨터에 설치되어 있으며, 사용자는 기본적인 컴퓨터 운영 지식을 갖추고 있는 것을 전제로 한다.

책 내용의 순서

모든 내용을 모든 사람들에게 적합한 순서로 제시하는 교재를 쓰는 것은 아마도 불가능할 것이다. 이 책 내용의 순서는 MATLAB의 기본(배열과 배열 연산)을 먼저 다루고, 앞에서도 언급한 바와 같이, 책을 참고서로 사용하기 쉽도록 각 주제를 한 곳에서 완전하게 다루는 방식으로 되어 있다.

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차례

제1장   MATLAB 시작하기 / 1

1.1  MATLAB 시작하기, MATLAB 창     1
1.2  명령어 창에서의 작업     5
1.3  스칼라 산술연산     8
1.3.1  우선순위     8
1.3.2  MATLAB을 계산기로 사용하기     9
1.4  출력 형식     10
1.5  기본 수학 내장함수     10
1.6  스칼라 변수의 정의     14
1.6.1  할당 연산자     14
1.6.2  변수이름에 대한 규칙     17
1.6.3  키워드와 미리 정의된 변수     17
1.7  변수들의 관리에 유용한 명령어들     18
1.8  스크립트 파일     19
1.8.1  스크립트 파일의 특징     19
1.8.2  스크립트 파일의 생성과 저장     20
1.8.3  스크립트 파일의 실행     21
1.8.4  현재 디렉터리     21
1.9  MATLAB 응용 예제     24
연습문제     27

제2장   배열의 생성 / 33

2.1  1차원 배열(벡터)의 생성     33
2.2  2차원 배열(행렬)의 생성     37
2.2.1  zeros, ones, eye 명령어     39
2.3  MATLAB 변수에 대한 유의사항     40
2.4  전치 연산자     40
2.5  배열 원소의 주소 지정     41
2.5.1  벡터     41
2.5.2  행렬     42
2.6  콜론을 이용한 배열 원소의 주소 지정     43
2.7  기존 변수에 원소 추가하기     46
2.8  원소의 제거     48
2.9  배열 조작을 위한 내장함수     49
2.10  문자열과 문자열 변수     54
연습문제     56

제3장   배열의 수학연산 / 61

3.1  덧셈과 뺄셈     62
3.2  배열 곱셈     64
3.3  배열 나눗셈     67
3.4  원소별 연산     72
3.5  MATLAB 내장 수학함수에서의 배열 사용     75
3.6  배열 해석용 내장함수     76
3.7  난수의 발생     77
3.8  MATLAB 응용 예제     80
연습문제     86

제4장   스크립트 파일의 사용과 데이터의 처리 / 93

4.1  MATLAB 작업공간과 작업공간 창     94
4.2  스크립트 파일에 대한 입력     96
4.3  출력 명령어들     99
4.3.1  disp 명령어     100
4.3.2  fprintf 명령어     102
4.4  save와 load 명령어     111
4.4.1  save 명령어     111
4.4.2  load 명령어     112
4.5  데이터 가져오기와 내보내기     114
4.5.1  데이터 가져오기와 내보내기 명령어     115
4.5.2  가져오기 마법사의 이용     117
4.6  MATLAB 응용 예제     119
연습문제     125

제5장   2차원 그래프 / 131

5.1  plot 명령어     132
5.1.1  주어진 데이터의 그래프     136
5.1.2  함수의 그래프 출력     137
5.2  fplot 명령어     139
5.3  그래프의 다중 출력     141
5.3.1  plot 명령어의 이용     141
5.3.2  hold on, hold off 명령어의 이용     142
5.3.3  line 명령어의 이용     143
5.4  그래프의 형식 지정     144
5.4.1  명령어를 이용한 그래프의 형식 지정     144
5.4.2  그래프 편집기를 이용한 그래프의 형식 지정     149
5.5  로그축 그래프     150
5.6  오차막대를 가진 그래프     150
5.7  특수 그래프     153
5.8  히스토그램     155
5.9  극좌표 그래프     158
5.10  다중 그래프의 동일 페이지 출력     158
5.11  다중 그림 창     159
5.12  MATLAB 응용 예제     160
연습문제     166

제6장   사용자정의 함수와 함수 파일 / 173

6.1  함수 파일의 작성     174
6.2  함수 파일의 구조     175
6.2.1  함수 정의 라인     176
6.2.2  입력인자와 출력인자     176
6.2.3  H1 라인과 도움말 라인     178
6.2.4  함수 본체     178
6.3  지역변수와 전역변수     179
6.4  함수 파일의 저장     180
6.5  사용자정의 함수의 이용     180
6.6  간단한 사용자정의 함수의 예     181
6.7  스크립트 파일과 함수 파일의 비교     183
6.8  익명함수와 인라인 함수     184
6.8.1  익명함수     185
6.8.2  인라인 함수     188
6.9  함수 함수     189
6.9.1  함수 핸들을 이용하여 함수를 함수 함수에 전달하는 방법     190
6.9.2  함수 이름을 이용하여 함수를 함수 함수에 전달하는 방법     193
6.10  부함수     196
6.11  중첩함수     197
6.12  MATLAB 응용 예제     201
연습문제     205

제7장   MATLAB 프로그래밍 / 213

7.1  관계 연산자와 논리 연산자     214
7.2  조건문     223
7.2.1  if-end 구조     223
7.2.2  if-else-end 구조     225
7.2.3  if-elseif-else-end 구조     227
7.3  switch-case 문     228
7.4  루프     231
7.4.1  for-end 루프     232
7.4.2  while-end 루프     236
7.5  중첩 루프와 중첩 조건문     240
7.6  break 명령어와 continue 명령어     242
7.7  MATLAB 응용 예제     243
연습문제     252

제8장   다항식, 커브 피팅과 보간법 / 261

8.1  다항식     262
8.1.1  다항식의 값 계산     262
8.1.2  다항식의 근     264
8.1.3  다항식의 사칙연산     265
8.1.4  다항식의 미분     267
8.2  커브 피팅     268
8.2.1  다항식에 의한 커브 피팅과 polyfit 함수     268
8.2.2  다항식이 아닌 다른 함수에 의한 커브 피팅     272
8.3  보간법     276
8.4  기본 피팅 인터페이스     279
8.5  MATLAB 응용 사례     283
연습문제     289

제9장   3차원 그래프 / 297

9.1  선 그래프     298
9.2  그물망 그래프와 표면 그래프     299
9.3  특수한 그래프들     305
9.4  view 명령어     307
9.5  MATLAB 응용 예제들     310
연습문제     315

제10장  수치해석 적용 / 321

10.1  일변수 방정식의 풀이     321
10.2  함수의 최소값 또는 최대값 구하기     324
10.3  수치적분     326
10.4  상미분방정식     329
10.5  MATLAB 응용 예제     334
연습문제     340

제11장  Symbolic Math / 347

11.1  기호개체와 기호식     348
11.1.1  기호개체의 생성     349
11.1.2  기호식의 생성     350
11.1.3  findsym 명령어와 기본 설정 기호변수     353
11.2  기호식의 형태 변환     354
11.2.1  collect, expand, factor 명령어     354
11.2.2  simplify와 simple 명령어     357
11.2.3  pretty 명령어     358
11.3  대수방정식의 풀이     359
11.4  미분     365
11.5  적분     366
11.6  상미분방정식의 풀이     367
11.7  기호식의 그래프 그리기     371
11.8  기호식에 의한 수치 계산     374
11.9  MATLAB 응용 예제     377

연습문제     386

부록     393
해답     399
찾아보기     405

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저자 머리말

MATLAB은 전 세계적으로 대학과 연구소, 산업체의 학생, 엔지니어, 과학자들이 사용하는 과학기술용 계산을 위한 매우 인기 있는 언어이다. 이 소프트웨어는 강력하고 사용하기 쉽다는 점 때문에 많이 사용되고 있다. 대학 신입생들은 MATLAB을 고등학교 때 사용하던 그래픽 계산기 다음으로 사용할 도구로 생각할 수 있다.

이 책은 공학입문 과정의 신입생들에게 다년간 MATLAB을 가르치고 난 후에 집필되었다. 목표가 친화적으로, 위협적이지 않게 소프트웨어를 가르치는 책을 쓰는 것이었으므로, 이 책은 단순하고 직접적인 언어를 사용하여 쓰여졌다. 많은 곳에서 긴 글보다는 글머리표(bullet)를 사용하여 특정 주제와 관련된 사실들과 세부사항들을 열거하였다. 이 책은 MATLAB의 새로운 사용자들이 부닥치는 문제들과 유사한 여러 분야(수학, 과학, 공학 등)의 수많은 예제들을 포함하고 있다.

이 책 3판은 MATLAB 7.5 (R2007b)에 맞도록 개정되었다. 이 3판에 대한 그 밖의 수정/변경 사항은 다음과 같다: 스크립트 파일이 1장에서 소개되었다(이로 인해 2장과 3장의 문제를 스크립트 파일을 이용하여 풀 수 있게 되었다). 작업공간 창, save와 load 명령어, 에러 막대를 가진 그래프 그리기, 동시에 여러 개의 그림 창들을 사용하기 위한 설명 등이 추가되었다. 6장에 익명함수, 함수의 함수, 함수 핸들, 서브함수와 중첩함수 등을 다루는 내용이 포함되도록 개정되었다. 추가로 각 장의 연습문제 뒷부분이 개정되었다. 많은 새 문제(반 이상)들이 추가되었으며, 이 문제들은 더 광범위한 주제들을 다루고 있다.

오하이오 주립대학교의 내 여러 동료들에게 고마움을 전하고 싶다. Richard Freuler 교수, Mark Walter 교수와 Walter Lampert 교수, 그리고 Mike Parke 박사 등이 책의 각 절들을 읽고 수정을 제안해 주었다. 또한 오하이오 주립대학교 1학년 공학프로그램의 Robert Gustafson 교수와 John Demel 교수, 그리고 John Merrill 박사의 참여와 지원에 감사드린다. 책 1판을 꼼꼼하게 검토해주고 귀중한 논평과 비평을 해 준 Mike Lichtensteiger 교수(OSU)와 내 딸 Tal Gilat(Marquette 대학교)에게 특별히 고마움을 전한다. Brian Harper 교수(OSU)는 현재 3판의 연습문제 뒷부분에 중요한 기여를 해 주었다.

휴스턴 대학교의 Betty Barr과 캘리포니아 대학교의 Andrei G. Chakhovskoi 등을 포함하여 책을 만드는 여러 단계마다 1판을 검토해줬던 모든 분들께 감사의 뜻을 전하고 싶다. 마지막으로 3판의 출판을 지원해준 John Wiley & Sons의 모든 분들께도 감사드리고 싶다.

부디 이 책이 큰 도움이 되어서 MATLAB 사용자들이 즐겁게 MATLAB을 사용할 수 있게 되기를 진심으로 기원한다.

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역자 머리말

그동안 역자가 MATLAB 강의를 해 오면서 겪었던 어려움은 대략 두 가지였다. 첫째는 프로그래밍 경험이 전혀 없는 학생들을 한 학기만에 일정 수준까지 올려놓아야 한다는 것이고, 둘째는 MATLAB 관련 책자가 대부분 사용자 설명서 관점의 책이거나 처음 사용자 교육용으로는 부담스러운 난이도의 책이어서 목표 지향형 공학 교재로는 적절치 않다는 것이었다. 특히 교재 선택의 어려움은 첫 번째 어려움을 더 가중시켰다. 한편 일부 번역서들은 오역과 매끄럽지 못한 번역으로 원서보다 내용을 이해하기가 더 어려워서 학생들을 곤란하게 만들기도 하였다.

좋은 교재에 대한 대안으로서 좋은 번역서의 품질은 일차적으로 원서에 있다. 이 번역서의 원서는 저자가 서문에서 밝혔듯이 프로그래밍에 대한 사전 경험이 전혀 없는 학생들을 고려한 책이며 프로그램 예를 중심으로 알기 쉽게 설명을 하였고 무엇보다 많은 과학 및 공학용 예제들을 포함하고 있어 이공계 프로그래밍 교육에 좋은 책이라고 생각된다.

이러한 원서의 장점이 제대로 전달될 수 있도록 의미 전달과 자연스러운 문맥을 위해 번역에 최선을 다하였다. 오역과 부자연스러운 번역으로 MATLAB 프로그래밍 교육이 방해받지 않도록 신중을 기하였으며, 번역하는 과정에서 뜻이 명확치 않거나 오해의 소지가 있는 부분들은 다소 중복의 문제가 있더라도 표현을 분명히 하고 필요한 경우 원서의 내용을 보완하기도 하였다. 특히 프로그램 코드에서의 오류와 수식에서의 오류가 발생하지 않도록 교정에 노력을 많이 기울였다. 그러나 이러한 노력에도 불구하고 번역상의 표현 미숙과 프로그램 코드 어딘가에 남아 있을지도 모를 오류에 걱정이 앞선다. 부디 이 번역서로 원서에서 의도했던 학습효과를 충분히 얻을 수 있게 되기를 간절히 바란다.

끝으로 오랜 번역기간에 속을 끓이면서도 격려해주시고 많은 도움 주신 도서출판 ITC의 최규학 사장님과 장성두 실장님, 최복락 부장님, 그리고 관계자 여러분들께 깊은 감사를 드린다. 번역 기간 동안 많은 것을 포기해야 했던 가족들에게 미안함과 고마움의 마음을 전하며 최규학 사장님과 함께 출간의 기쁨을 함께 하고 싶다.

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크리에이티브 커먼즈 라이선스

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저자명 : 손병희, 장종찬   
출판사 : 도서출판 ITC  
정 가  : 18,000원  
ISBN : 978-89-6031-002-6  
출간년월 : 2009 년 2 월   
페이지 : 292 쪽   
크기 : 세로 : 257, 가로 : 188, 반양장 

  미래는 인간과 기술이 융합되는 시대가 도래될 것이다! 차세대 이동통신, 홈네트워크, USN, 차세대 PC 등 다양한 IT 산업들이 융합되어 발전될 유비쿼터스의 시대가 멀지 않았다. IT 인프라가 지금보다도 월등히 좋아질 것이 분명하고, 상호연관성 있는 IT 서비스가 바로 우리 곁에서 실현될 것이며, 현재 알고 있는 IT 산업이 아닌 예상하지도 않은 신조어가 붙여진 신산업들이 부각될지도 모른다. 과장된 표현을 하고 있는 이 현실도 그리 부담스럽지가 않은 건, 지난 몇 년 전의 상상들이 이미 상용화되었기 때문일 것이다. 이렇게 우리는 유비쿼터스의 기술을 접목한 IT 기기들에 이미 익숙해져 있지만 그 기술에 대해서는 구체적으로 인지하지 못하고 있다. 이 책은 이러한 유비쿼터스의 개념을 보다 쉽게 이해할 수 있도록 서술하고 있다. 그리고 우리 주변에서 손쉽게 볼 수 있는 IT 기기나 제품, 서비스, 인프라 등에 대한 기술적 배경이나 발전동향뿐만 아니라 최근까지 정부에서 수립하여 시행한 IT 발전방향과 정책, 기술동향 등을 소개하여 유비쿼터스를 이루는 전반적인 요소들을 이해시키기 위해 노력하였다.

  한 권의 책에 유비쿼터스의 모든 세부 기술을 다룰 수는 없었지만, 이 책을 학습하고 나면 유비쿼터스 기술에 대한 객관적 이해와 앞으로의 발전 전망을 파악할 수 있을 것이다. 도입부는 유비쿼터스 기술을 네트워크의 이동 부분에 초점을 맞추어 서술하였다. 그 다음은 시스템과 소프트웨어에 대한 설명으로 이어진다. 그리고 소개하는 핵심 요소들에 대해서는 체계적으로 소개하고 있으면서도 대학교나 전문대학의 한 학기 교과과정에 맞추어 알차게 학습할 수 있도록 구성하였다. 우리 곁에 바짝 다가온 또 다른 세계를 이 한 권의 책에서 만나 보길 바란다.

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차례

CHAPTER 01 유비쿼터스 환경 1
1.1 유비쿼터스 개요 1
1.2 유비쿼터스 탄생배경 3
1.3 유비쿼터스 역사 5
1.4 트론(TRON) 프로젝트 7
1.5 유비쿼터스 관련 개념 11
1.6 유비쿼터스 미래 16

CHAPTER 02 유비쿼터스 환경의 홈 네트워크 19
2.1 홈 네트워크 개요 19
2.2 홈 네트워킹 기술 21
2.3 홈 네트워킹 기술을 이용한 서비스 응용 기술 29
2.4 홈 네트워킹 기술의 시장동향 29
2.5 홈 네트워킹 기술의 정책동향 30
2.6 홈 네트워킹 기술의발전 요인 및 고려사항 31

CHAPTER 03 유비쿼터스 네트워크 BcN 35
3.1 유비쿼터스 네트워크 BcN 개요 35
3.2 BcN의 기술 37
3.3 BcN 응용 기술 50
3.4 BcN 기술의 시장동향 51
3.5 BcN 기술 개발동향 55
3.6 BcN 기술의 정책동향 56

CHAPTER 04 유비쿼터스 환경의 차세대 이동통신 59
4.1 유비쿼터스 환경의 차세대 이동통신 개요 59
4.2 차세대 이동통신 기술 64
4.3 차세대 이동통신 응용분야 72
4.4 차세대 이동통신 시장동향 73
4.5 차세대 이동통신 기술동향 78

CHAPTER 05 유비쿼터스 환경의 RFID/USN 81
5.1 RFID/USN 개요 81
5.2 RFID/USN 기술 85
5.3 RFID/USN 시장동향 91
5.4 RFID/USN 기술동향 94
5.5 RFID/USN 정책동향 94

CHAPTER 06 유비쿼터스 환경의 텔레매틱스 97
6.1 유비쿼터스 환경의 텔레매틱스 개요 97
6.2 유비쿼터스 환경의 텔레매틱스 기술 100
6.3 유비쿼터스 환경의 텔레매틱스 시장동향 108
6.4 유비쿼터스 환경의 텔레매틱스 기술동향 110
6.5 유비쿼터스 환경의 텔레매틱스 정책동향 111

CHAPTER 07 유비쿼터스 환경의 차세대 컴퓨터 115
7.1 유비쿼터스 환경의 차세대 컴퓨터 개요 115
7.2 유비쿼터스 환경의 차세대 컴퓨터 기술 121
7.3 유비쿼터스 환경의 차세대 컴퓨터 시장동향 131
7.4 유비쿼터스 환경의 차세대 컴퓨터 기술동향 132
7.5 유비쿼터스 환경의 차세대 컴퓨터 정책동향 133

CHAPTER 08 유비쿼터스 환경의 임베디드 137
8.1 유비쿼터스 환경의 임베디드 개요 137
8.2 유비쿼터스 환경의 임베디드 기술 140
8.3 유비쿼터스 환경의 임베디드 시장동향 146
8.4 유비쿼터스 환경의 임베디드 개발동향 149
8.5 유비쿼터스 환경의 임베디드 정책동향 150

CHAPTER 09 유비쿼터스 환경의 지능형 로봇 153
9.1 유비쿼터스 환경의 지능형 로봇 개요 153
9.2 유비쿼터스 환경의 지능형 로봇 기술 157
9.3 유비쿼터스 환경의 지능형 로봇 시장동향 164
9.4 유비쿼터스 환경의 지능형 로봇 기술동향 165
9.5 유비쿼터스 환경의 지능형 로봇 정책동향 167

CHAPTER 10 유비쿼터스 디지털 TV와 방송 171
10.1 유비쿼터스 환경의 디지털 TV와 방송 개요 171
10.2 유비쿼터스 환경의 디지털 TV와 방송 기술 173
10.3 유비쿼터스 환경의 디지털 TV와 방송 시장동향 178
10.4 유비쿼터스 환경의 디지털 TV와 방송 기술동향 181
10.5 유비쿼터스 환경의 디지털 TV와 방송 정책동향 182

CHAPTER 11 유비쿼터스 환경의 디지털 컨텐츠 185
11.1 유비쿼터스 환경의 디지털 콘텐츠 개요 185
11.2 유비쿼터스 환경의 디지털 콘텐츠 기술 186
11.3 유비쿼터스 환경의 디지털 콘텐츠 시장동향 192
11.4 유비쿼터스 환경의 디지털 콘텐츠 기술동향 195
11.5 유비쿼터스 환경의 디지털 콘텐츠 정책동향 197

CHAPTER 12 유비쿼터스 정보보호 201
12.1 유비쿼터스 정보보호 개요 201
12.2 유비쿼터스 정보보호 기술 202
12.3 유비쿼터스 정보보호 시장동향 208
12.4 유비쿼터스 정보보호 기술동향 210
12.5 유비쿼터스 정보보호 정책동향 213

CHAPTER 13 유비쿼터스 IT 융합 217
13.1 유비쿼터스 IT 융합 개요 217
13.2 유비쿼터스 IT 융합 기술 221
13.3 유비쿼터스 IT 융합 시장동향 223
13.4 유비쿼터스 IT 융합 기술동향 226
13.5 유비쿼터스 IT 융합 정책동향 229

CHAPTER 14 유비쿼터스 프로젝트 231
14.1 유비쿼터스 신산업 231
14.2 신산업 육성의 Milestone 234
14.3 신산업 추진 전략 및 기대효과 236
14.4 각국의 유비쿼터스 프로젝트 239

CHAPTER 15 정보통신 윤리 245
15.1 정보사회 문제점 245
15.2 정보사회 윤리 248
15.3 정보사회 문제점 해결 방안 250
15.4 정보통신윤리강령 253
15.5 정보통신 예절 256

부록 263
찾아보기 273

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머리말

  지난 10여 년간 우리나라는 IT 선진국이라는 이름으로 전 세계의 이목을 받았다. 그 이름에 걸맞게 눈부신 성장을 이끌어 왔음에 대해 의문이 없을 정도로 IT 산업의 발전은 실로 괄목상대할 만하게 달라졌고, 정보통신부의 IT 산업 정책을 기반으로 탁월한 성과를 이뤄냈다. 지금도 국내 IT관련 업계는 세계 최고의 제품 개발과 더불어 시장 우위를 목표로 달려가고 있다. 어린 시절 즐겨 봤었던 공상과학 만화의 장면들을 실현하려는 듯 수많은 기술들의 결합과 종사자들의 보이지 않는 땀과 노력이 있었기에 가능하지 않았을까 한다.

  필자가 통신을 처음 접했을 때는 9.6 kbps급의 모뎀이었지만 그 당시로서는 신기에 가까운 놀라움을 아직도 잊지 않고 있다. “어떻게 10 km나 먼 곳에 있는 자료를 이렇게 쉽게 접근하여 볼 수 있지?”라는 생각에 잠 못 이루었던 것으로 기억된다. 지금은 일반 가정에서도 100 Mbps급의 통신이 가능하고, 1 G급의 영화 한 편을 다운받는 데도 그리 오랜 시간이 걸리지 않는 걸 보면 통신 속도의 발전이 IT발전에 지대한 영향을 끼쳤으리라 본다.

  아직까지 완벽하지는 않지만, 2001년 초에 ‘유비쿼터스’라는 단어를 접했을 때 저자는 ‘실현될 것이다’라는 생각 외에 다른 생각을 하지도 못했지만, 지금의 유비쿼터스 기술은 인간 생활의 편의성뿐만 아니라 고도의 성장 속에 있는 하나의 테마 정도로 인식되고 있다. IT 기반에서 언제 어디에서라도 원하는 것을 할 수 있다는 것은 우리에게 또 다른 생활 패턴을 안겨줄지도 모른다는 생각에 호기심마저 자극하고 있다. 호환성 문제, 이동의 불편함, 통신선을 연결해야만 하는 상황 등이 나도 모르는 사이에 해결될 것이고, 중요한 회의 시에도 수첩이나 메모지 같은 오프라인 상의 준비물 등이 없어지고 있다. 더 나아가 학교, 사무실에서나 가정에서도 전혀 어색하지 않고 사람만 옮겨 놓았다는 느낌으로 기기나 미디어를 언제 어디서나 자유롭게 이용할 수 있을 것이다.

  차세대 이동통신, 홈 네트워크, USN, 차세대 PC 등 다양한 IT 산업들이 융합되어 발전될 유비쿼터스의 시대가 멀지 않았다. IT 인프라가 지금보다도 월등히 좋아질 것이 분명하고, 상호연관성 있는 IT 서비스가 바로 우리 곁에서 실현될 것이며, 현재 알고 있는 IT 산업이 아닌 예상하지도 않은 신조어가 붙여진 신산업들이 부각될지도 모른다. 과장된 표현을 하고 있는 이 현실도 그리 부담스럽지가 않은 건, 지난 몇 년 전의 상상들이 이미 상용화되었기 때문일 것이다.

  차세대 IT의 목표는 유비쿼터스가 아닐 것이다. 이미 그것은 이론적으로나 실질적으로 가능성이 확인되었고, 기술적 수준이 그것을 뒷받침하고 있다. 그냥 우리는 의미를 부여하지 않고, 단순하게 유비쿼터스를 받아들이기만 하면 될 것이다. 지금이 바로 유비쿼터스의 세계이기 때문이다.

  본 책에서는 이러한 유비쿼터스의 개념을 보다 쉽게 서술하였다. 그리고 우리 주변에서 볼 수 있는 기기나 제품, 서비스, 인프라 등에 대한 기술적 배경이나 발전 동향을 열거하였으며, 그간 정부에서 수립하여 시행한 IT 발전방향과 정책, 개발기술 등의 소개를 토대로 전반적인 IT 기반의 유비쿼터스를 이루는 요소를 세부적으로 언급하기 위해 노력하였다.

  미래를 준비하는 IT 종사자와 더 나은 미래를 건설하기 위해 IT를 연구해야 하는 후학들에게 보탬이 될 수 있기를 기대하며, 책을 내도록 아낌없이 지원해 주신 ITC 출판사 사장님, 관계자 여러분께 감사드린다. 이 책에서 다룬 내용이 현 시대에 비춰 다소 진부할지라도 급속도로 발전하는 기술의 영향력이라고 이해하고 읽어 주기를 바란다.

2009.2
저자 손병희, 장종찬

크리에이티브 커먼즈 라이선스

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저자명 : Thomas L. Floyd   
역자명 : 이응혁, 박병훈, 최진구, 한영환  
출판사 : 도서출판 ITC  
정 가  : 30,000원  
ISBN : 978-89-90758-38-5  
원서명 : Digital Fundamentals(10/e)   
출간년월 : 2009 년 2 월   
페이지 : 720 쪽   
크기 : 세로 : 280, 가로 : 210, 반양장

  이 책은 디지털 공학의 기초와 마이크로프로세서 개념, 디지털 신호 처리의 기초, 프로그램가능한 논리 등에 대한 기본적인 내용을 다루고 있고, 이러한 내용을 설명하면서 디지털 시스템 응용과 고장진단 부분을 강조하고 있기 때문에 각 과정에 대해 이해가 쉽고, 시각적으로도 보기 편하게 편집되어 있다. 따라서 수업을 통해 검증된 교재를 요구하는 디지털 공학 과정에 적합하다.

  지금까지 베스트셀러로 판매되어 온 이 책은 디지털 공학의 기초와 실용적인 부분을 잘 다루고 있다. 잘 정리된 그림, 명쾌한 서술 과정과 시각적인 효과를 극대화하기 위한 디자인과 페이지 구성을 통하여 독자들이 디지털 공학을 쉽게 이해할 수 있도록 한 것이 특징이다.

  이번 10판 교재에서는 학생들이 디지털 공학 학습과정에서 보다 쉽게 이해할 수 있도록 이전의 교재에 비해 각 장에 연습문제, 퀴즈, 용어 정리 등이 추가 및 보완되었다. 또한 각 장의 도입부에 제시된 학습목표, 핵심용어, 학습개요와 디지털 시스템 응용들은 학생들이 해당 장을 공부하고 나서 이해하여야 하는 필수사항을 정리해주고 있으며, 각 절의 복습문제는 개념을 확실하게 이해했는지를 검증할 수 있도록 도와준다. 또한 다양한 예제를 통한 다양한 분야로의 응용 방안을 제시하고 있으며, 각 장 끝부분의 연습문제는 절 단위와 난이도에 따라 분류되어 학생들이 스스로 디지털 공학에 대한 해결 능력을 단계적으로 향상시킬 수 있도록 도와준다.

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차례

저자 머리말 iii
역자 머리말 xi

Chapter 01 디지털 개념 1
1-1 디지털 양과 아날로그 양 2
1-2 2진 숫자, 논리 레벨 및 디지털 파형 4
1-3 기본 논리 연산 11
1-4 시스템 개념 13
1-5 고정기능의 집적회로 20
1-6 시험 및 계측 장비 23
1-7 프로그램가능한 논리소자의 개요 35

Chapter 02 수 체계, 연산 및 코드 49
2-1 10진수 50
2-2 2진수 51
2-3 10진수→2진수 변환 55
2-4 2진 산술 58
2-5 2진수에서의 1의 보수와 2의 보수 61
2-6 부호표시 수 63
2-7 부호표시 수의 산술 연산 69
2-8 16진수 76
2-9 8진수 83
2-10 2진화 10진수 85
2-11 디지털 코드 89
2-12 오류 검출 코드 95

Chapter 03 논리 게이트 113
3-1 반전기 114
3-2 AND 게이트 116
3-3 OR 게이트 123
3-4 NAND 게이트 127
3-5 NOR 게이트 132
3-6 배타적-OR 게이트와 배타적-NOR
게이트 137
3-7 고정기능의 논리 141
3-8 고장진단 151
3-9 프로그램가능한 논리 157

Chapter 04 부울 대수와 논리 간략화 181
4-1 부울 연산과 부울식 182
4-2 부울 대수의 법칙과 규칙 183
4-3 드모르간의 정리 189
4-4 논리회로의 부울 분석 193
4-5 부울 대수를 이용한 간략화 195
4-6 부울식의 표준형 199
4-7 부울식과 진리표 205
4-8 카르노 맵 209
4-9 카르노 맵 SOP 최소화 212
4-10 5-변수 카르노 맵 222
4-11 HDL로 논리 기술하기 225

Chapter 05 조합 논리의 해석 245
5-1 기본적인 조합 논리회로 246
5-2 조합 논리의 구현 252
5-3 NAND와 NOR 게이트의 범용성 258
5-4 NAND와 NOR 게이트를 사용한
조합 논리 260
5-5 펄스 파형에 대한 논리회로 동작 266
5-6 고장진단 269
5-7 VHLD로 조합 논리 구현하기 276

Chapter 06 조합 논리의 기능 301
6-1 가산기의 기초 302
6-2 병렬 2진 가산기 305
6-3 리플 캐리와 룩-어헤드 캐리 가산기 313
6-4 비교기 317
6-5 디코더 321
6-6 인코더 330
6-7 코드 변환기 335
6-8 멀티플렉서(데이터 선택기) 338
6-9 디멀티플렉서 347
6-10 패리티 발생기/검사기 349
6-11 고장진단 353

Chapter 07 래치, 플립플롭, 타이머 379
7-1 래치 380
7-2 에지 트리거 플립플롭 387
7-3 플립플롭 동작 특성 399
7-4 플립플롭의 응용 403
7-5 원-숏 407
7-6 비안정 멀티바이브레이터 416
7-7 고장진단 420

Chapter 08 카운터 443
8-1 비동기 카운터 444
8-2 동기 카운터 453
8-3 업/다운 동기 카운터 460
8-4 동기 카운터의 설계 464
8-5 종속연결 카운터 475
8-6 카운터 디코딩 479
8-7 카운터 응용 483
8-8 종속 표기법에 의한 논리기호 488
8-9 고장진단 490

Chapter 09 시프트 레지스터 513
9-1 기본 시프트 레지스터 동작 514
9-2 직렬 입력/직렬 출력 시프트 레지스터 515
9-3 직렬 입력/병렬 출력 시프트 레지스터 519
9-4 병렬 입력/직렬 출력 시프트 레지스터 522
9-5 병렬 입력/병렬 출력 시프트 레지스터 526
9-6 양방향 시프트 레지스터 528
9-7 시프트 레지스터 카운터 531
9-8 시프트 레지스터 응용 535
9-9 종속 표기법에 의한 논리기호 543
9-10 고장진단 544

Chapter 10 메모리 561
10-1 메모리 기초 562
10-2 랜덤 액세스 메모리(RAM) 566
10-3 읽기 전용 메모리(ROM) 577
10-4 플래시 메모리 586
10-5 특수 형태의 메모리 590
10-6 고장진단 595

Chapter 11 집적회로 기술 611
11-1 기본적인 동작 특성 및 파라미터 612
11-2 CMOS 회로 620
11-3 TTL 회로 625
11-4 TTL 사용시 고려사항 630
11-5 COMS와 TTL의 성능 비교 638
11-6 ECL 회로 639
11-7 PMOS, NMOS 및 E2CMOS 641

12장, 13장은 부록 CD-ROM에 PDF 파일로 수록하였습니다.

Chapter 12 신호 인터페이스 및 DSP 655
12-1 아날로그 신호의 디지털 변환 656
12-2 아날로그→디지털 변환 방법 663
12-3 디지털→아날로그 변환 방법 674
12-4 디지털 신호 처리기(DSP) 683

Chapter 13 컴퓨터 개념 693
13-1 컴퓨터 기초 694
13-2 마이크로프로세서 기초 698
13-3 마이크로프로세서의 기본 동작 703
13-4 컴퓨터 프로그래밍 709
13-5 인터럽트 711
13-6 내부 인터페이싱 714
13-7 AVR ATmega162의 기초 718

Appendix A 진수의 변환 735
Appendix B 카르노 맵 POS 간략화 737
Appendix C 퀸-맥크러스키 방법 741
Appendix D 회로 모의실험을 위한 NI MULTISIM
사용 방법 745

홀수 번호 문제에 대한 답 751
용어정리 779
찾아보기 789

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저자 머리말

  이 책은 디지털 공학의 기초가 되는 책으로 디지털 공학의 발전에 따라 여러 번의 개정을 거쳐 10판에 이르고 있다. 이 책은 디지털 공학의 기본 개념을 다양한 그림, 많은 예제 및 문제 그리고 여러 가지 응용을 통해 소개함으로써 쉽게 이해할 수 있도록 고안되었으며, 디지털 공학의 기초 외에 디지털 시스템 응용, 고장 진단, 프로그램 가능한 논리, 신호 인터페이스와 처리, 컴퓨터 기술 등이 추가로 되어 있다. 그리고 이번 판은 9판에 비해 많은 주제들이 보강되고, 개선되었으며, 일부 새로운 주제와 특징이 추가로 집필되었다.

  이 책은 학생들이 쉽게 이해할 수 있도록 기초 부분에 대해 먼저 설명하고 이를 활용하거나 부가적으로 진행되는 학습에 대해서는 교육과정의 다양성을 제공하기 위해 선택적으로 취해서 학습할 수 있도록 조치를 해 놓았다.

  예를 들어, 디지털 응용과 같은 주제는 일부 교육 과정에서는 생략을 해도 무방하며, 프로그램 가능한 논리의 경우도 기초만을 가르치는 교육 과정에서는 생략될 수 있다. 또한 강의 시간이 부족할 경우에는 컴퓨터 기초와 신호 인터페이스 및 처리 등은 역시 생략을 해도 무방할 것이다. 특히 트랜지스터 회로에 대해 기본지식이 부족한 경우에는 9장의 집적회로 기술은 선택적으로 설명할 수도 있다.

  서론의 “교수용 사용자 설명서” 부분을 살펴보면 이 책의 내용을 어떻게 강의할 수 있는지를 제시하고 있다. 이 책의 구성은 “교수용 사용자 설명서” 부분에서 설명하고 있는 여러 개의 주제로 구성되어 있으므로 교육과정의 목표에 따라 필요한 부분을 선택하여 강의할 수 있다.

10판에서 새로 추가된 사항
 시각적으로 보기 편하고, 사용하기 쉽도록 교재의 페이지를 새롭게 디자인하였다.
 새로운 주제로 보완하였다.
 생산이 중단된 소자는 설명에서 제외하였다.
 디지털 시스템 응용 부분을 보다 쉽고 구체적으로 재편집하여 보완하고, Multisim 부분을 추가하였다.
 각 장의 연습문제를 추가하였다.
 각 장의 끝 부분에 참/거짓 퀴즈를 추가하였다.
 부울식의 간략화 과정에 퀸-맥크러스키 방법을 보완하여 설명하였다.
 CRC(cyclic redundancy code) 코드의 설명을 추가하였다.

이 책의 주요 특징
 디지털 공학의 기초가 아주 쉽게 설명되고 있다.
 각 장의 도입부에 핵심 용어가 나열되어 있고, 핵심 용어는 설명과정에서 진한 글씨체로 강조되어 있다. 이들 핵심 용어는 각 장의 마지막 부분과 이 책의 마지막 부분의 용어집에 다시 정리되어 있어 학습에 도움에 되도록 하였다.
 각 장에서는 다양한 문제를 제공하고 있어 학생들에게 각 장에서 학습한 내용을 다시 정리할 수 있도록 하였다.
 10장은 IC의 내부 회로를 설명하고 있는 부분으로 디지털 공학 기초 내용에서는 생략할 수 있는 부분이다.
 각 장의 도입부에는 학습 목표, 학습 개요, 소자 리스트, 디지털 시스템 응용에 대해 간략하게 정리하여 놓았다.
 학습 개요와 목표에는 각 장에서 설명할 내용이 간략하게 정리되어 있다.
 각 장의 절에는 복습 문제를 두어 학습한 결과를 바로 점검할 수 있도록 구성되어 있다.
 예제에는 관련 문제가 포함되어 있다.
 컴퓨터 노트는 교재의 학습 내용과 관련하여 컴퓨터에서 사용되고 있는 기술을 간략하게 설명하고 있다.
 활용 팁에서는 유용하고 실질적인 정보를 제공하고 있다.
 대부분의 장에서는 디지털 시스템 응용을 다루고 있으며, 이 부분에서는 실제 디지털 시스템에서 사용되고 있는 구체적인 예를 제시하고 있다.
 각 장의 내용이 장의 마지막 부분에 간단하게 정리되어 있다.
 각 장의 마지막 부분에는 4지 선답 형태의 자습문제가 제공된다.
 각 장의 마지막 부분에는 고장진단, 디지털 시스템 응용, 설계 문제 등의 문제가 제시되어 있다.
 오실로스코프, 논리 분석기, 함수 발생기와 DMM 등의 계측기를 사용하여 논리 회로를 검증하는 과정이 소개된다.
 대부분의 장에서는 고장진단 부분이 포함되어 있다.
 프로그램 가능한 논리에 대해 개요가 설명되어 있다.
 신호 인터페이스와 처리에 대해 개요가 설명되어 있다.
 컴퓨터 개념에 대해 개요가 설명되어 있다.
 CMOS와 TTL IC 기술이 설명되어 있다.

학생용 참고자료
 Dave Buchla 교수가 집필한 실험 교재인 “Experiments in Digital Fundamentals(10판)” 실험 매뉴얼.
 부록의 Multisim CD-ROM. 이 CD-ROM에는 이 책에서 다루고 있는 회로의 모의실험과정이 수록되어 있다.
 참고 웹사이트( www.prenhall.com/floyd )

교수용 참고자료
 파워포인트 강의자료 이 파일에는 Dave Buchla 교수가 작성한 강의자료가 포함되어 있으며, 이 파워포인트 슬라이드는 교재의 핵심 개념을 쉽게 이해할 수 있도록 역동적이고 상호 교감적으로 구성되어 있으며, 각 장마다 예제를 포함한 요약, 핵심용어와 퀴즈를 정리하여 놓았다. 따라서 수업시간의 강의자료로 유용하게 사용될 수 있다.
 온라인 코스 지원 강의와 관련하여 질의사항이 있는 경우 프렌티스 홀의 지역 대리점 또는 지사에 직접 연락을 하기 바란다.
 교수용 자료 매뉴얼 매뉴얼에는 교재에 수록된 각 장의 문제에 대한 해답과 디지털 시스템 응용에 대한 해답, IEEE 표준 19-1984의 개요와 실험 과정에 대한 결과 등이 자세히 설명되어 있다.
 TestGen 900개 이상의 문제가 수록되어 있다.

  보조자료는 온라인상에서 교수용으로 제공된다. 이를 입수하기 위해서는 접근 코드가 필요하다. www.pearsonhighered.com/irc 웹사이트에 접속하면 강의자의 접근 코드를 요청할 수 있으며, 48시간 내에 강의자 접근 코드가 포함된 확인 전자우편을 받을 수 있다. 접근 코드를 받으후 사이트에 다시 접속하여 로그온하면, 강의 보조자료에 대한 모든 것을 다운로드받을 수 있다. (출판사 주: ITC 홈페이지(www.itcpub.co.kr)의 교수회원으로 가입하여도 위의 자료를 다운받을 수 있습니다. 단, 교수회원에 대한 인증을 거쳐야만 이용할 수 있음을 알려드립니다.)

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역자 머리말

  디지털 공학은 전기/전자/정보통신 등의 공학 분야를 전공하기 위해 가장 필수적인 학문으로서 휴대전화를 비롯한 무선 휴대 단말기, 멀티미디어 시스템, USN 단말기, 공정 제어, 지능형 서비스 로봇, 자동차관련 전자 장비와 가전제품 등과 같은 민수 분야뿐만 아니라 군사 및 항공 우주 산업 분야 등에 모두 적용되고 있는 기술이다. 따라서 디지털 공학을 활용한 디지털 시스템은 현대 사회의 모든 분야에 걸쳐 없어서는 안 될 필수적인 요소로 자리매김하고 있다.

  디지털 공학을 다루는 저서들은 현재 많이 출간되고 있으며, 나름대로의 특징을 갖고 있다. 그중 Floyd의 “Digital Fundumental(10판)”은 디지털 공학의 기본적인 개념부터 최근 디지털 기술에 이르기까지 전반적인 내용을 매우 체계적으로 다루고 있다.

  각 장의 도입부에는 장의 학습목표, 학습 개요, 핵심 용어, 디지털 시스템 응용 등이 제시되어 있어 각 장에서 학습하여야 하는 목표를 제시하고 있어 학습자에게 학습 동기를 확실하게 부여하고 있으며, 각 절에서는 다양한 예제와 복습문제를 통해 각 절에서 학습한 개념을 제대로 이해할 수 있도록 해주고, 이해도를 검증할 수 있도록 배려하고 있다. 각 장의 끝부분에는 각 장에서 학습한 내용과 용어를 재정리하고, 간단한 4지선다형의 문제와 참/거짓 퀴즈를 다루고 있어 학습자에게 다시 한번 학습한 내용을 정리할 수 있도록 배려하고 있다. 또한 각 장의 끝부분의 연습문제는 절 단위와 난이도에 따라 분류되어 학생들이 자신들의 문제해결 능력에 맞추어 단계적으로 진행할 수 있도록 해준다. 그리고 각 장에서는 ‘컴퓨터 노트’와 ‘활용 팁’을 통해 디지털 공학의 주된 응용 분야인 컴퓨터 부분으로의 활용 방안과 실제 디지털 시스템을 다룰 때 발생하는 고장진단의 원리에 대해 설명하고 있어 실무에 도움이 되도록 서술하고 있다.

  이 책의 원서는 원래 14장으로 구성되어 있었으나 저자의 서문에서 설명하고 있는 바와 같이 교재의 내용이 디지털 기술의 기초 기술을 비롯해 여러 가지 분야를 다루고 있어, 교재의 내용이 너무 방대하고, 1학기에 이를 소화하기 해는 다소 무리가 있어 다음과 같이 약간 변경하거나 보완하여 집필하였다.

 원서의 10장인 메모리 부분에서는 반도체 메모리뿐만 아니라 하드디스크와 광디스크 등의 부분을 다루고 있으나, 번역서에서는 마이크로프로세서에서 활용이 되는 부분인 반도체 메모리 부분만 선별하여 번역하고, 하드드스크, 광디스크 등의 부분은 생략하였다.

 원서의 11장인 ‘프로그램 가능한 논리와 소프트웨어’ 부분은 과감하게 생략하였다. 프로그램 가능한 논리의 설계 부분은 대부분 장의 마지막 부분에서 설계 과정이 소개되고 있고 이것만 이용을 해도 간단한 논리회로는 프로그램 가능한 논리로 설계할 수 있고, 또한 상급과정의 VHDL이나 다른 논리 회로 설계 부분에서 보다 자세히 다루어지고 있기 때문에 디지털 기초 과정에서는 이 부분이 생략되어도 무방하리라 생각된다.

 원서의 14장인 집적회로 기술은 실제 디지털 시스템을 활용할 때 반드시 필요한 기술로서 이 내용은 제조 현장에서는 매우 중요하게 다루어지는 부분이다. 따라서 번역서에는 11장으로 옮겨 중요하게 다루어지도록 배치하였다.

 원서의 12장인 신호 인터페이스 및 처리 부분에서는 실세계와의 신호 인터페이스 방법인 A/D와 D/A 변환 과정과 실제 현업에 사용되고 있는 DSP에 대해 소개하고 있으나, 번역서에서는 실제 디지털 기술에서 다루어져야 하는 핵심 내용만 번역하고, 이 장의 마지막 부분에 있는 실제 DSP에 관한 설명은 생략하여 번역하였다. 이 과정은 마찬가지로 상급 학년에서 보다 자세히 다루어질 것이다. (출판사 주: 12장은 부록 CD에 PDF 파일로 제공됨)

 원서의 13장인 컴퓨터 개념에서는 컴퓨터, 마이크로프로세서의 기초와 대표적인 마이크로프로세서인 인텔의 8086에 대해서 소개하고 있으나, 번역서에서는 국내 대부분의 대학에서는 현재 AVR 마이크로프로세서를 강의하고 있으므로, 컴퓨터와 마이크로프로세서의 기초 부분은 그대로 번역하고, 마이크로프로세서의 실제 사용 예는 AVR 마이크로프로세서를 중심으로 소개하면서 여기에 채택된 특징 기술에 대해 추가로 소개하였다. (출판사 주: 13장은 부록 CD에 PDF 파일로 제공됨)

  또한, 이 책에서 사용하는 용어 중에 고정기능의 IC(fixed-function IC)는 원래 ‘집적 논리 회로 IC'로 번역하는 것이 타당하나 원서의 개념이 프로그램 가능한 논리와 고정기능의 논리를 차별화하여 설명하는 관계로 원서의 취지를 그대로 전달하기 위해 번역서에서도 고정기능의 IC로 그대로 번역하였다.
이 책의 원서는 완전 컬러로 편집되어 있으나, 아쉽게도 이 번역판은 2도로 편집되어 있어 원서보다는 가독성이 떨어지는 경향이 있으나 편집 체제를 원서와 동일하게 하여 원서의 취지를 살릴 수 있도록 하였으며, 또한 번역 과정에서 초심자들이 쉽게 이해할 수 있도록 원저자의 참뜻이 그대로 전달되도록 노력하였으며, 전문 용어를 쉬운 용어로 번역하고, 문장도 최대한 쉽게 설명할 수 있도록 번역에 신중을 기하였다. 그러나 번역과정에서 약간의 오류가 있을 수 있으므로 독자들의 넓은 이해를 부탁드리며, 이러한 오류는 계속해서 보완할 것을 약속드린다.

  끝으로 이 책을 번역하면서 여러 면에서 수고를 많이 하신 ITC 출판사의 사장님을 비롯한 편집부의 직원 여러분들께 감사의 뜻을 전하며, 아무쪼록 이 책이 독자들의 디지털 공학 개념을 이해하는 데 좋은 길잡이가 되길 기원하는 바이다.

2009년 2월
옮긴이 일동

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저자명 : 한백전자 기술연구소   
출판사 : 도서출판 ITC  
정 가  : 20,000원  
ISBN : 978-89-90758-12-5  
출간년월 : 2008 년 12 월   
페이지 : 328 쪽   
크기 : 세로 : 257, 가로 : 188, 반양장

센서 네트워크 교재 중 최고의 서적으로 평가받고 있는 [ZigbeX를 이용한 유비쿼터서 센서 네트워크 시스템] 제3판 출간!!!

  센서 네트워크는 MIT 공대의 테크놀로지 리뷰지에서 선정한 “앞으로 세상을 바꿀 10대 이머징 (Emerging) 기술” 중의 하나이며, 세계적으로도 많은 시도가 이루어지고 있다. 이러한 센서 네트워크는 최근의 ‘삶의 질 향상’이라는 사회적 이슈와 웰빙의 열풍을 타고 다양한 프로젝트가 진행되고 있으며, 정부 주도로 이루어지는 수많은 시범사업들에 사용되면서 그 활용도를 높여가고 있다.

  최근 정부가 U-에코시티, 스마트 하이웨이, 지능형 국토정보 등 미래 유망기술 5개 사업테스트 베드를 연내 선정함에 따라 다양한 응용에 대한 수요가 증대되리라 예상된다. 본 교재는 센서 네트워크의 개발환경부터 MAC과 응용까지 다루고 있는 센서 네트워크의 기본서이며, 다양한 툴을 제공하고 있으므로 유비쿼터스 컴퓨팅 연구에 긍정적 영향을 미치리라 기대된다.

* 이 책의 실습 내용은 한백전자 ZigbeX 장비와 이와 함께 제공되는 CD가 있어야지만 제대로 따라할 수 있다.

제3판의 주요 내용은 다음과 같다.
- 센서 네트워크 개발에 필요한 개발환경 이해
- 센서 네트워크의 구성 요소 이해
- 다양한 MAC 프로토콜 경험
- 보다 큰 센서 네트워크 구축 능력 배양
- 센서 네트워크 응용 프로그램 개발
- 다양한 센서 경험
- 다양한 센서 인터페이스 경험

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차례

이론편

이론 1 USN 소개 2
1.1 서 론 2
1.2 센서 네트워크를 위한 라우팅 프로토콜 8
     1.2.1 평면 라우팅(Flat Routing) 8
     1.2.2 위치 기반 라우팅(Location Based Routing) 11
     1.2.3 계층적 라우팅(Hierarchical Routing) 13
     1.2.4 지역 기반 멀티 캐스팅 13
1.3 센서 네트워크를 위한 MAC 프로토콜 15
1.4 센서 네트워크를 위한 Cross Layer 기법 21
1.5 센서 네트워크의 표준화 동향 23
1.6 센서 네트워크 클럭 동기 및 위치 인식 기술 27
     1.6.1 클럭 동기화 27
     1.6.2 위치 인식 28
1.7 센서 네트워크 미들웨어 기술 30
참고문헌 33

이론 2 ZigbeX 소개 37
2.1 ZigbeX 패키지 37
2.1.1 ZigbeX 모트 37
2.2 ZigbeX 모트 세트 이외의 옵션 장비들 41
     2.2.1 ZigbeX 서버(HBE?EMPOS II) 41
2.2 장비의 데모 프로그램 확인 44
2.3 Hanback_TestTree 프로그램 분석 48

이론 3 개발자 환경 설치 및 다운로드 49
3.1 TinyOS 2.X 설치 전 주의 사항 49
3.2 Cygwin 설치하기 50
     3.2.1 # Cygwin이란? 50
3.3 TinyOS2X 및 ZigbeX 프로그램 설치하기 54
3.4 이미 TinyOS2X가 설치된 PC에서 ZigbeX 프로그램 설치하기 55
3.5 Graphviz 설치하기 56
3.6 설치 프로그램 목록 및 구조 56
3.7 ZigbeX를 위한 다운로드 프로그램 설치 58
     3.7.1 패러럴 포트를 이용한 다운로드 58
     3.7.2 AVR?ISP 혹은 USB?ISP를 이용한 다운로드 65

이론 4 TinyOS 2.X와 NesC 71
4.1 TinyOS의 특징 및 디렉터리 구조 71
     4.1.1 TinyOS의 특징 71
     4.1.2 TinyOS 2.0 72
     4.1.3 디렉터리 구조 83
4.2 NesC 84
     4.2.1 인터페이스 85
     4.2.2 컴포넌트 88
     4.2.3 Task와 이벤트 93
     4.2.4 레이스 컨디션 94
     4.2.5 TinyOS 명명법 94
4.3 TinyOS 서브시스템 및 툴 96
     4.3.1 NesC 소스 문서화 96
     4.3.2 TOSSIM 96


실습편

실습 1 Task를 이용한 LED 제어 100
1.1 기본 지식 100
     1.1.1 모트의 LED의 일반적인 사용 용도 100
     1.1.2 LedsC 컴포넌트 101
1.2 Blink 예제의 구성 101
     1.2.1 Blink.nc 파일 102
     1.2.2 BlinkM.nc 파일 103
1.3 Blink 실습 105
     1.3.1 실습 준비물 105
     1.3.2 실습 시스템 구성 105
1.4 실습 결과 108

실습 2 Timer를 이용한 LED 제어 109
2.1 BlinkTimer 예제 109
     2.1.1 BlinkTimer 예제의 구성 109
     2.1.2 BlinkTimer.nc 파일 110
     2.1.3 BlinkTimerM.nc 파일 112
2.2 BlinkTimer 실습 113
     2.2.1 실습 준비물 113
     2.2.2 실습 시스템 구성 113
2.3 실습 결과 116

실습 3 LED를 이용한 HelloWorld 117
3.1 모스부호와 LED 117
3.2 HelloWorld 예제 118
     3.2.1 HelloWorld.nc 파일 118
     3.2.2 HelloWorldM.nc 파일 119
3.3 HelloWorld 실습 122
     3.3.1 실습 준비물 122
     3.3.2 실습 시스템 구성 122
3.4 실습 결과 125

실습 4 조도 센서 제어 126
4.1 기본 지식 126
     4.1.1 조도 센서 126
     4.1.2 Oscilloscope 예제를 이용하여 조도값 측정 127
4.2 Oscilloscope 예제 128
     4.2.1 OscilloscopeAppC.nc 파일 128
     4.2.2 OscilloscopeC.nc 파일 129
     4.2.3 OscopeMsg.h 파일 134
4.3 Oscilloscope 실습 135
     4.3.1 실습 준비물 135
     4.3.2 실습 시스템 구성 135
     4.3.3 자바 애플리케이션 실행 137
4.4 실습 결과 139

실습 5 온/습도 센서 제어 140
5.1 기본 지식 140
     5.1.1 USN에서의 온/습도 센서의 활용 140
     5.1.2 온습도 센서 SHT11 141
5.2 OscilloscopeSHT11 예제 143
     5.2.1 OsilloscopeAppC.nc 파일 144
     5.2.2 OscilloscopeC.nc 파일 145
5.3 OscilloscopeSHT11 실습 148
     5.3.1 실습 준비물 148
     5.3.2 실습 시스템 구성 148
     5.3.3 자바 애플리케이션 실행 149
5.4 실습 결과 151

실습 6 Photo 센서 제어(RF 통신) 152
6.1 적외선 센서 152
6.2 OscilloscopeUltraredRF 예제 153
     6.2.1 OscilloscopeAppC.nc 파일 154
     6.2.2 OscilloscopeC.nc 파일 155
     6.2.3 BaseStation 프로그램 159
6.3 OscilloscopeUltraredRF 실습 159
     6.3.1 실습 준비물? 159
     6.3.2 실습 시스템 구성 159
     6.3.3 BaseStation 예제 실습 방법 160
     6.3.4 자바 애플리케이션 실행 160
6.4 실습 결과 162

실습 7 인터럽트를 이용한 EEPROM 제어 163
7.1 기본 지식 163
     7.1.1 EEPROM의 필요성 163
     7.1.2 ZigbeX의 EEPROM과 제어 레지스터 164
7.2 EEPRom 예제 167
     7.2.1 EEPromC.nc 파일 168
     7.2.2 EEPromM.nc 분석 169
7.3 EEProm 실습 172
     7.3.1 실습 준비물 172
     7.3.2 실습 시스템 구성 172
7.4 실습 결과 173

실습 8 시리얼 ID 읽어오기(RF 통신) 174
8.1 기본 지식 174
     8.1.1 DS2401이란 무엇인가 174
     8.1.2 DS2401의 필요성 175
     8.1.3 DS2401 칩 175
8.2 SerialIdRF 예제 178
     8.2.1 Ds2401P.nc 파일 179
     8.2.2 Ds2410PM.nc 파일 180
     8.2.3 BaseStation 프로그램 182
8.3 SerialIdRF 예제 실습 182
     8.3.1 실습 준비물 182
     8.3.2 실습 시스템 구성 183
     8.3.3 BaseStation 예제 실습 방법 183
8.4 실습 결과 184

실습 9 PC와의 시리얼 통신 186
9.1 기본 지식 186
     9.1.1 PC와의 시리얼 통신 포멧(TinyOS → PC) 186
     9.1.2 PC와의 시리얼 통신 포맷(PC → TinyOS) 191
     9.1.3 무선통신을 위한 message_t 포멧 192
9.2 Serial_Echo_Test 예제 193
     9.2.1 Serial_Echo_TestC.nc 파일 193
     9.2.2 Serial_Echo_TestM.nc 파일 194
     9.2.3 Serial_Echo_PC_Program 프로그램 196
     9.2.4 Serial_Echo_Test와 Serial_Echo_PC_Program 프로그램의 연동 198
9.3 Serial_Echo_Test 실습 199
     9.3.1 실습 준비물 199
     9.3.2 실습 시스템 구성 199
     9.3.3 Serial_Echo_PC_Program 컴파일 방법 199
9.4 실습 결과 200

실습 10 기본 무선통신 프로토콜 201
10.1 기본 지식 201
     10.1.1 ISO 참조 모델에서의 프로토콜 계층 201
     10.1.2 MAC 프로토콜 203
     10.1.3 무선 RF 칩과 기본 MAC 프로토콜 203
     10.1.4 무선 RF 통신 컴포넌트 206
10.2 BasicMAC 예제 207
     10.2.1 BasicMAC.nc 파일 207
     10.2.2 BasicMACM.nc 파일 208
     10.2.3 BMAC.h 파일 211
     10.2.4 BasicMAC 예제에서 Unicast 211
10.3 BasicMAC 실습 212
     10.3.1 실습 준비물 212
     10.3.2 실습 시스템 구성 212
10.4 실습 결과 213

실습 11 에너지 효율성을 고려한 통신 214
11.1 기본 지식 214
     11.1.1 무선통신에서의 주요 에너지 소모 요소들 215
     11.1.2 패킷 충돌 문제 215
     11.1.3 Overhearing 문제 216
     11.1.4 컨트롤 패킷 오버헤드 217
     11.1.5 Idle Listening 문제 217
     11.1.6 TinyOS에서 Sleep 기법 구현 217
11.2 SleepMAC 예제 218
     11.2.1 SleepMAC.nc 파일 219
     11.2.2 SleepMACM.nc 파일 220
11.3 SleepMAC 실습 224
     11.3.1 실습 준비물 224
     11.3.2 실습 시스템 구성 224
11.4 실습 결과 225

실습 12 RF Power Control & Multichannel 226
12.1 기본 지식 226
     12.1.1 Power Control 226
     12.1.2 Multichannel 228
     12.1.3 RSSI 228
12.2 MCH_PTRSSI 예제 229
     12.2.1 MCH_PTRSSI.nc 파일 230
     12.2.2 MCH_PTRSSIM.nc 파일 231
     12.2.3 MCH_PTRSSIM.h 파일 236
12.3 MCH_PTRSSI 실습 237
     12.3.1 실습 준비물 237
     12.3.2 실습 시스템 구성 237
12.4 실습 결과 238

실습 13 무선 Ad-hoc Flooding 네트워크 실습 239
13.1 Flooding 프로토콜 개요 239
     13.1.1 기본 지식 240
     13.1.2 Flooding 프로토콜 관련 연구 및 응용 동향 242
13.2 Adhoc_Flooding 프로그램 243
     13.2.1 Adhoc_APP.nc 파일 243
     13.2.2 Adhoc_APPM.nc 파일 244
     13.2.3 FloodingC.nc 파일 248
     13.2.4 FloodingM.nc 파일 249
     13.2.5 Adhoc_App.h 파일 254
     13.2.6 Adhoc_Route.h 파일 254
13.3 Flooding 실습 255
     13.3.1 실습 준비물 255
     13.3.2 실습 시스템 구성 255
13.4 실습 결과 256

실습 14 무선 Ad-hoc Gossiping 네트워크 실습 257
14.1 기본 지식 257
14.2 Adhoc_Gossiping 프로그램 260
     14.2.1 GossipingC.nc 파일 260
     14.2.2 GossipingM.nc 파일 261
     14.2.3 Adhoc_App.h와 Adhoc_Route.h 파일 266
14.3 Gossiping 실습 266
     14.3.1 실습 준비물 266
     14.3.2 실습 시스템 구성 266
14.4 실습 결과 267

실습 15 Tree 라우팅을 이용한 멀티 홉 268
15.1 기초 지식 268
     15.1.1 Tree 라우팅 269
     15.1.2 한백전자 모트에서의 Tree 라우팅 컴포넌트 270
15.2 Hanback_TestTree 예제 270
     15.2.1 Hanback_TestTreeAppC.nc 파일 270
     15.2.2 Hanback_TestTreeAppM.nc 파일 272
     15.2.3 Hanback_TreeRouting.nc 파일 276
     15.2.4 Hanback_TreeRoutingM.nc 파일 278
     15.2.5 Hanback_TestTree.h 파일 288
     15.2.6 Hanback_TreeRouting.h 파일 288
15.3 Hanback_TestTree 실습 289
     15.3.1 실습 준비물 289
     15.3.2 실습 시스템 구성 289
15.4 실습 결과 290

실습 16 RFID 실습 291
16.1 기초 지식 291
     16.1.1 RFID 소개 291
     16.1.2 RFID 네트워크 구성 292
16.2 testRFIDwithUSN 예제 294
     16.2.1 testRFIDwithUSNC.nc 파일 295
     16.2.2 testRFIDwithUSN.nc 파일 296
16.3 TestRFIDwithUSN 실습 301
     16.3.1 실습 준비물 301
     16.3.2 실습 시스템 구성 301
16.4 실습 결과 302

참고문헌 304
찾아보기 305

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저자 머리말

  최근 고성능 초소형 디바이스 설계 기술 및 무선 이동 통신 기술의 비약적인 발전으로 사용자가 인식하지 않더라도 각 정보기기 및 디바이스들이 지능적으로 네트워크를 형성하여 사용자가 원하는 정보를 언제, 어디서나 쉽게 제공할 수 있는 유비쿼터스 컴퓨팅(Ubiquitous Computing)의 논의가 활발히 진행되고 있다[1].

  이러한 미래 유비쿼터스 컴퓨팅 환경을 실현하기 위해서는 유선 망과 무선 망, 고정 망과 이동 망 등 수많은 종류의 망들이 하나로 연결되고, 생활 주변의 디바이스 및 가전기기들을 이용하여 사용자들에게 적합하고 유용한 정보 및 컴퓨팅 기능을 지능적으로 제공할 수 있어야 한다. 또한, 유비쿼터스 컴퓨팅을 보다 효율적으로 실생활 및 산업에 적용하기 위해서는 주변 환경과 사람의 행동 패턴을 예측할 수 있는 유비쿼터스 센서 네트워크(Ubiquitous Sensor Networks)[2]의 연구 및 제품화가 시급한 실정이다.

  유비쿼터스 센서 네트워크를 통해 센싱된 정보는 사용자가 원하는 서비스 및 주변 상황을 자동으로 인지하고 보다 편리하고 정확한 서비스를 제공할 수 있도록 도와 준다. 이러한 센서 네트워크는 MIT 공대의 테크놀로지 리뷰지에서 선정한 앞으로 세상을 바꿀 10대 이머징(Emerging) 기술 중의 하나로서, 선진국의유명 대학들에서 활발한 연구가 진행되고 있다.

  이러한 상황 속에서 ㈜한백전자 기술연구소는 지금까지 연구된 센서 네트워크의 특징을 분석하고 그것을 토대로 실제 무선 센서 노드인 HBE-ZigbeX를 개발하여, 유비쿼터스 센서 네트워크란 최신 연구 주제에 보다 친근하게 다가갈 수 있도록 노력하였다.

  HBE-ZigbeX의 하드웨어에서 달라진 점은 초기 접근에 필요한 개발환경 설정을 단순화하였으며, NesC 프로그래밍에 도움을 주고자 참조 코드를 생성해주는 EasyTinyOS란 도구를 개발하여 HBE-ZigbeX 구입 시 함께 제공되는 CD에 수록하였다. Eclipse 환경에서의 개발도 가능하도록 별도의 개발환경을 운영하고 있다.

  이와 같은 다양한 개발환경, 쉬운 설치, 참조코드 제작도구, 교재 등 우리가 개발한 무선 센서 개발 장비는 무선 센서 네트워크와 유비쿼터스 컴퓨팅의 연구 및 제품화에 긍정적 효과를 미칠 것으로 기대한다. 이를 바탕으로 다양한 프로토콜과 유비쿼터스 센서 네트워크 응용들이 만들어져 다양한 서비스가 이루어질 것으로 기대한다.

서창수 ㈜한백전자 기술연구소 전임연구원
이철희 ㈜한백전자 기술연구소 책임연구원
박종훈 ㈜한백전자 기술연구소 CTO

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