조합논리회로
디지털 시스템에서 논리회로는 조합논리회로와 순서논리회로로 구분된다.
1. 조합논리회로
현재의 입력에 대해서 현재 입력의 논리 조합에 의해서만 출력이 결정되는 회로이다.
- 불대수의 집합에 의해 표현되는 논리연산을 수행하는 여러 논리게이터로 구성된다.
2. 순서논리회로
순서논리회로는 이러한 조합논리회로에 저장요소 ( F/F. Flip-Flop)를 추가한 회로로
저장요소의 상태와 입력변수에 의해 출력이 결정된다.
* 조합논리회로의 블록도
블록도에서 n개의 입력변수는 2ⁿ 개의 2진조합을 가질 수 있으며 이러한 2진 조합들은 각각에 대응하는 1개의 2진출력값을 갖는다.
기본 연산 회로
1. 가산기
2진수의 덧셈을 수행하는 조합논리회로
1) 반가산기 : 한비트의 2진수에 다른 한 비트의 2진수를 더하는 산술회로로써 2개의 입력과 2개의 출력을 가짐
2) 전가산기 : 세 입력비트의 합을 계산하는 조합논리회로로서 3개의 입력과 2개의 출력으로 구성된다.
여기서 세가지 입력비트 ( X, Y, Z)중 Z는 아랫자리에서 올라온 올림수를 의미한다.
2. 감산기
2진수의 뺄셈을 수행하는 조합논리회로로서 두 비트의 뺄셈을 수행하는 회로를 반감산기, 세 비트의 뺄셈을 수행하는 회로를 전감산기라고 한다.
3. 가감산기
실제 디지털 시스템에서 2진 감산은 가산기를 이용하여 수행한다. 가산기와 감산기의 논리회로도를 보면 인버터의 여부로 구별할 수 있다.
따라서 가산기에 인버터를 추가한 형태가 감산기이므로 가산기만 사용하여 감산을 수행하면 회로를 최소화 할 수 있다.
* 전가산기 회로에 XOR 게이트를 부가하여 만들어진 회로를 병렬 가감산기라고 한다.
MSI를 이용한 조합논리회로
디지털 시스템에서 효과적인 조합논리회로를 설계하기 위해서는 주어진 불함수를 실현하는 데 필요한 논리게이트의 수를 최소화해야한다. 이를 위해 여러개의 논리게이트가 포함되어 있는 집적회로(IC)를 사용하면 경제적인 설계를 할 수 있다.
1. 인코더
인코더란 부호화되지 않은 입력을 받아 부호화된 출력으로 내보내는 부호화기이다.
예를들어 대문자 A가 키보드를 통해 입력되면 2진 코드 10000001가 만들어지는데 이와같이 문자, 숫자, 기호등을 2진코드로 변환시켜 주는 회로가 인코더이다.
인코더는 2ⁿ개의 입력과 n개의 출력을 갖고 있으며 출력은 입력값에 대응하는 2진코드를 생성합니다.
2. 디코더
기억장치에서 특정 번지를 선택할 때나 컴퓨터 명령어를 해독하는데 사용됩니다.
2진 코드로 부호화된 정보를 10진코드와 같은 다른 코드로 변환해주는 복호화기로서, n비트의 2진코드를 최대 2ⁿ개의 서로 다른 정보로 바꿔주는 조합논리회로입니다.
일반적으로 입력이 n개, 출력이 m개인 디코더를 n x m 디코더라고 하며, n개의 입력변수로 된 최소항을 2ⁿ개 이하의 출력으로 바꾸어줍니다.
3. 멀티플렉서
여러개의 입력선 중에서 하나를 선택하여 단일의 출력으로 내보내는 조합논리회로입니다.
2ⁿ개의 입력선 중에서 특정입력선을 선택하기 위해서는 선택변수를 이용해야합니다.
즉, 2ⁿ개의 입력선 중에서 특정 입력선을 선택하기 위해서는 n개의 선택변수가 있어야 되며, 이 n개의 선택변수에 의해 특정 입력선이 선택됩니다.
이러한 특징 때문에 데이터 선택기라고도 불린다고 합니다.
* 약어 MUX 이고 컴퓨터 시스템에서 공통 버스 시스템을 구성하거나 여러개의 레지스터중 하나를 선택하는데 사용됩니다
4. 디 멀티플렉서
데이터 분배기라고도 하며, 멀티플렉서와 반대되는 연산을 수행하는 조합논리회로입니다.
1개의 입력선으로부터 정보를 받아 2ⁿ개의 출력선 중의 하나로 내보냅니다.
이때 특정 출력선의 선택은 n개의 선택입력의 조합으로 제어합니다.
* 약어 DEMUX