조합 & 기억 논리회로 2

안녕하세요 bannavi입니다^ㅅ^

오늘은 조합/기억 논리회로 두번째 시간입니다

바로 시작해보도록 하겠습니다!

 

 

 

순차 논리 회로를 만드는데에 있어서 기본이 되는 회로에는 어떤것이 있을까요?

 

# 대표적 조합 회로

* 가산기(Adder) : 두개(그 이상)의 입력을 받아 결과물을 출력하는 조합논리 회로

 

1. 반가 산기(Half Adder) - 기본 게이트 설명 시 다루었던 내용

(주어진 비트와 비트 사이에 연산이 가능한 Half Adder)

(주어진 비트, 한 비트 연산에서는 캐리비트가 발생하면 처리가 안된다.)

 

2. 전 가산기(Full Adder) - 개선된것

(Half Adder 두개를 합치고 

캐리비트인 C제로의 내용이 포함된 삼변수식에 의해서 만들어지는것을 우리는 Full Adder라고 한다)

- 비트대 비트 연산 뿐만 아니라 캐리비트가 발생했을때 까지 처리를 해줄 수 있는것은 Full Adder이다.

 

 

합은 S

캐리비트는 C

 

 

# 멀티플렉서(Multiplexer) : 다수의 입력 선 중 하나만을 선별적(시그널 조작)으로 출력 가능하게 해주는 조합논리 회로

멀리플렉서란 여러개의 입력이 있을때, 필터링해서 Output으로 하나를 선택하게 하는걸 가능하게 해주는 회로이다.

쉽게 말해 다수개의 입력중에서 그중에 하나를 선별해주는것!!

 

 

 

# 디멀티플렉서(Demultiplexer) : 하나의 입력 선(값)을 다수개의 출력선으로 분해하는 기능의 조합회로(멀티플렉서 역 기능)

멀티플렉서의 반대라고 생각하시면 돼요. 방금 멀티플레서에서는 여러개 중에서 하나를 선별했었죠?

이번 디멀티플렉서에서는 반대로 하나의 입력을 가지고 여러개로 쪼개내는 일을 합니다.

 

 

그럼 이런 디멀티플렉서는 어떤 경우에 필요할까요...?

 

예를들어 3이라는 십진수를 키보드에 입력했다고 해봅시다.

십진수 한자리를 보통 이진수 4비트로 표현하잖아요?

그래서 이 네개 중에 어디에 불이 들어올 수 있느냐 이런 컨셉인거에요.

 

-> 아하 디멀티플렉서는 들어오는 입력값을 여러개로 쪼갤 때 쓰는구나~

 

 

2.12 기억회로의 구성 및 작동 원리

 

대부분의 디지털 시스템들이 조합회로를 가지고 있는 것은 사실이지만, 대부분의 경우 순차회로로 구현되는 저장요소를 필요로 한다.

우리는 이러한 종류의 회로를 플립플롭(Flip Flop)이라고 한다.

 

# 플립플롭(Flip-Flop)종류와 작동 원리

 

 

R-S 래치(Latch)일때는 00이고 11일때는 처리가 안되는구나(불변, 불능)

10일땐(Q0 Q1일땐) 1 0으로 값이 안변하고

01일땐 0으로 값이 변하고..

이런식으로 상태값이 안변할 땐 기억하고 있는 것이고, 변하는것은 중간값에 의해 변해지는것

 

D 플립플롭은 입력신호를 하나만 주는것

D값을 0으로 줬을땐 원래의 값을 계속 기억하고 있는것이죠.

그 다음 01일 경우엔 1로 바뀌고요

D값에 의해서 0일땐 0

1일땐 1 이렇게 바뀌는 것이지요

1비트니까..

0일때는 상태값 유지하고 기억하는것

 

 

 

2.13 순차회로

순차회로는 플립플롭(Flip Flop)과 게이트를 서로 연결한 것이다. 게이트들로만 이루어진 회로는 조합회로이지만,

플립플롭이 포함될 때 순차 회로가 된다. 순차회로의 외부 출력은 외부 입력과 플립플롭의 현상태의 함수로 표시된다.

 

플립플롭에는 아래와같은 네가지 플립플롭이 중요한 역할을 합니다.

각자의 쓰임새도 당연히 다르구요

이러한 것들이 그때그때 필요한 조합회로와 연결이 되어서 순차회로를 만드는것이죠!

 

# 순차회로의 상태표와 상태도

순차회로의 특성은 입력, 출력 및 플립플럽의 상태로부터 특정 지어진다. 출력과 다음 상태는 모두 입력과 현 상태의 함수이다.

이 사이의 관계를 상태표라 한다. 또한 이러한 상태표를 그림으로 표시한 것이 상태도이다.

 

 

입력된 값에 의해서 현 상태가 유지되느냐, 아니면 변경되느냐, 그리고 변경이 되면 어떤 상태로 변경이 되느냐, 그리고 그 변경된 값을 다음 next엔 어떻게 활용을 하느냐 라고하는것을 보여주는것이 상태라고 하는것이고,

그 사이의 관계도를 상태표라고 하며 그것을 그림으로 표현한것이 오른쪽 그림인 상태도이다

 

 

Present state가 현재 상태이고, x라는 값이 input(입력)됐을 때, A와 B의 상태값이 어떻게 변하느냐라고 하는것이고,

그 변한 상태에 의해서 Output(출력)되는 값이 y이다.

 

 

오늘 설명드렸던 것을 정리해볼게요.

 

데이터의 표현과 데이터를 가지고 데이터를 실제로 컴퓨터 내부에서 어떻게 표현한다? 게이트로 표현합니다.

그 게이트는 부울대수에서 표현이 되어지죠.

 

그것을 우리는 맵, 진리표를 만들어서 설계도로 활용합니다.

그것들은 계속 개선하는 과정을 거치는데 카노맵 등 이라고 합니다.

 

이것들이 결국 조합회로의 근간을 이루게 되는데요

이 조합회로의 + Flip Flop이 됐을 때 우리는 순차회로라고 해서 

진정한 형태의 회로가 구성이 되는것이죠.

 

그러니까 조합논리회로는 어떤 면에서는 여러 큰 덩어리들의 회로를 구성하는 작은 단위의 완성된 형태의 회로가 될 것이며

그리고 이것을 표현하는것이 상태도와 상태표입니다.