소개글
"디지털 논리회로 임석구"에 대한 내용입니다.
목차
1. 논리회로 기본 이해
1.1. 논리 게이트의 종류와 기능
1.2. 논리 값과 물리적 신호
1.3. 드 모르간의 법칙
1.4. 불 대수와 불 논리식
2. 기본 게이트 실험
2.1. AND, OR, NOT 게이트 실험
2.2. NAND, NOR 게이트 실험
2.3. XOR, XNOR 게이트 실험
2.4. 복합 게이트 회로 실험
3. 디코더와 인코더
3.1. 디코더의 구조와 동작 원리
3.2. 인코더의 구조와 동작 원리
3.3. BCD 및 Excess-3 코드
3.4. 우선순위 인코더
4. 실험 과정 및 결과 분석
4.1. 디코더 실험 과정 및 결과
4.2. 인코더 실험 과정 및 결과
4.3. 코드 변환 실험 과정 및 결과
4.4. 우선순위 인코더 실험 과정 및 결과
5. 참고 문헌
본문내용
1. 논리회로 기본 이해
1.1. 논리 게이트의 종류와 기능
논리 게이트의 종류와 기능은 다음과 같다.
NOT 게이트는 입력 한 개와 출력 한 개로 구성되어 있으며, 논리 부정을 나타낸다. 입력이 1(on)이면 출력은 0(off)이 되고, 입력이 0(off)이면 출력은 1(on)이 된다. 이러한 NOT 게이트는 반전기 또는 인버터(inverter)라고도 불린다."
AND 게이트는 입력이 2개 이상이고 출력이 1개인 게이트로, 논리곱을 나타낸다. 모든 입력이 1(on)일 경우에만 출력이 1(on)이 되며, 입력 중 0(off)이 하나라도 있으면 출력은 0(off)이 된다."
OR 게이트는 입력이 2개 이상이고 출력이 1개인 게이트로, 논리합을 나타낸다. 입력이 모두 0(off)인 경우에만 출력이 0(off)이 되며, 입력 중 1(on)이 하나라도 있으면 출력은 1(on)이 된다."
NAND 게이트는 AND 게이트와 반대로 동작하는 게이트로, 모든 입력이 1(on)일 때만 출력이 0(off)이 되고 나머지 경우에는 출력이 1(on)이 된다."
NOR 게이트는 OR 게이트와 반대로 동작하는 게이트로, 모든 입력이 0(off)일 때만 출력이 1(on)이 되고 나머지 경우에는 출력이 0(off)이 된다."
XOR 게이트는 입력이 홀수 개 1(on)일 때 출력이 1(on)이 되고, 그렇지 않으면 출력이 0(off)이 된다."
XNOR 게이트는 XOR 게이트와 반대로 동작하여, 입력이 짝수 개 1(on)일 때 출력이 1(on)이 되고, 그렇지 않으면 출력이 0(off)이 된다."
1.2. 논리 값과 물리적 신호
논리 값과 물리적 신호는 디지털 논리회로에서 중요한 개념이다. 논리 값은 컴퓨터가 처리하는 데이터를 표현하는 방식으로, 논리 1과 논리 0의 두 가지 상태로 나타낸다. 이는 전기 신호에 대응되는데, 높은 전압은 논리 1, 낮은 전압은 논리 0으로 인식된다.
일반적으로 TTL(Transistor-Transistor Logic) 기술에서는 논리 1이 2.5V~5V, 논리 0이 0V~0.8V 사이의 전압으로 정의된다. CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) 기술에서는 논리 1이 3.5V~5V, 논리 0이 0V~1.5V 사이의 전압으로 정의된다. 이렇게 전압 범위를 구분함으로써 논리 회로가 정상적으로 동작할 수 있도록 한다.
이처럼 논리 값은 디지털 시스템에서 데이터를 표현하는 방식이며, 물리적인 전압 신호와 대응된다. 논리 회로는 이러한 논리 값을 입력받아 처리하고, 그 결과를 다시 논리 값으로 출력한다. 이를 통해 다양한 디지털 기능을 구현할 수 있다.
1.3. 드 모르간의 법칙
드 모르간의 법칙은 논리학을 기준으로 여집합, 합집합, 교집합 관계를 기술하고 정리한 것이다. 예를 들어, 전체 집합 U 안에 A 집합과 B 집합과 A와 B의 교집합이 있다고 해보자. 수학적으로 A와 B의 합집합의 여집합 (A ∪ B)^C은 각 집합의 여집합의 교집합이 된다. (A ∪ B)^C = A^C ∩ B^C이라는 것이다. 이는 드 모르간의 법칙을 통해 논리회로에도 적용할 수 있다. 합집합을 OR 연산자로, 교집합을 AND 연산자로 나타낼 수 있다. 즉, (A ∪ B)^C = A^C ∙ B^C가 성립한다. 또한 (A ∩ B)^C = A^C ∪ B^C라는 법칙도 성립한다. 이처럼 드 모르간의 법칙은 논리회로 설계 및 구현에 있어 매우 유용한 도구로 활용된다.""
1.4. 불 대수와 불 논리식
불 대수와 불 논리식은 디지털 시스템에서 논리 회로를 설계하고 분석하는 데 필수적이다. 불 대수는 참(1) 또는 거짓(0)의 두 가지 값만을 가지는 변수와 논리 연산자를 이용하여 논리식을 표현한다.
불 논리식은 이러한 불 대수를 이용하여 논리 게이트의 입력과 출력 관계를 나타낸다. 대표적인 논리 연산자로는 AND, OR, NOT 등이 있으며, 이들의 조합으로 NAND, NOR, XOR, XNOR 등의 복합 논리 게이트가 구현된다.
불 논리식은 논리 게이트의 동작을 수학적으로 표현한 것이다. AND 게이트의 경우, 입력 A와 B가 모두 1일 때만 출력이 1이므로, 불 논리식으로 표현하면 F = A ∙ B이다. OR 게이트는 입력 A 또는 B 중 하나라도 1이면 출력이 1이므로, F = A + B로 나타낼 수 있다. NOT 게이트는 입력의 반대 값을 출력하므로, F = ̅A로 표현한다.
복합 논리 게이트의 경우에도 이러한 기본 논리 연산자의 조합으로 불 논리식을 만들 수 있다. NAND 게이트는 AND 게이트의 출력에 NOT 게이트를 연결한 것과 같으므로, F = ̅(A ∙ B)로 표현할 수 있다. NOR 게이트는 OR 게이트의 출력에 NOT 게이트를 연결한 것과 같아 F = ̅(A + B)로 나타낼 수 있다.
이처럼 불 대수와 불 논리식은 디지털...
참고 자료
아주대학교 논리회로 강의노트 (2019)
아주대학교 논리회로 실험 강의 노트 (2020)
임석구 외 1인 공저, 『디지털 논리회로 (이론, 실습, 시뮬레이션)』, 제 3판, 2015
ALLDATASHEET, (2020.09.07.), (2020.09.07.), http://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/15520/PHILIPS
아주대학교 논리회로 실험 강의 노트 (2020)
임석구 외 1인 공저, 『디지털 논리회로 (이론, 실습, 시뮬레이션)』, 제 2판, 2009 .p86-97, p280-303
wikipedia, (2020.10.02.), (2020.10.02.), ‘Encoder’, https://en.wikipedia.org/wiki/Encoder
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