디지털회로실험: 멀티플렉서, 디멀티플렉서, 패리티 발생기

문서 내 토픽

1. 멀티플렉서(MUX)

멀티플렉서는 여러 개의 데이터 입력을 받아들여 선택된 입력만을 출력하는 논리 회로로, 데이터 셀렉터라고도 불린다. IC 74LS153을 이용하여 구성하며, Select 값 S1, S2에 따라 입력 D0~D3 중 하나가 출력 Y로 선택된다. 통신장비에서 여러 기기를 하나로 묶어 통신회선에 연결하여 관리를 간단하게 하고 통신 비용을 절감하는 이점이 있다.
2. 디멀티플렉서(DEMUX)

디멀티플렉서는 멀티플렉서의 반대 기능으로 하나의 입력을 여러 개의 출력 중 하나로 전달하는 데이터 분배기이다. IC 74LS138을 이용하여 구성하며, Select 값 S3, S2, S1에 따라 출력 D0~D7 중 하나가 선택되어 0의 값을 가지면 LED가 켜진다. 선택된 출력이 0이 될 때 불이 켜지는 이유는 저항과 LED가 +5V에 연결되어 있기 때문이다.
3. 패리티 비트(Parity Bit)

패리티 비트는 정보 전달 과정에서의 오류를 검사하기 위해 추가된 비트이다. 짝수(Even) 패리티의 경우 전송 데이터의 비트 값에서 1의 개수가 짝수가 되도록 패리티 비트를 정한다. 통신 과정에서 비트 값이 변경되었을 때 수신자가 전체 비트를 계산하여 패리티 비트를 다시 계산함으로써 오류 발생 여부를 판단할 수 있다.
4. 패리티 발생기/검사기

2-비트 짝수 패리티 발생기/검사기는 IC 74LS86(XOR), 74LS08(AND), 74LS76(JK 플립플롭)을 이용하여 구성된다. JK 플립플롭으로 A, B 신호를 생성하고, XOR 게이트로 패리티 비트를 생성한 후 AND 게이트와 스위치를 통해 인위적 에러를 생성하여 패리티 오류를 검사한다. 함수발생기의 1Hz 신호를 클락으로 사용한다.

Easy AI와 토픽 톺아보기

1. 멀티플렉서(MUX)

멀티플렉서는 디지털 회로 설계에서 매우 중요한 조합 논리 소자입니다. 여러 개의 입력 신호 중에서 하나를 선택하여 출력하는 기능을 수행하며, 선택 신호(셀렉트 라인)의 조합에 따라 어떤 입력을 선택할지 결정됩니다. 이는 데이터 라우팅, 신호 선택, 그리고 복잡한 논리 함수 구현에 널리 사용됩니다. 특히 마이크로프로세서, 메모리 시스템, 통신 장비 등에서 필수적인 요소이며, 집적도가 높아질수록 그 중요성이 더욱 증대됩니다. 멀티플렉서의 효율적인 설계는 시스템의 성능과 비용 최적화에 직접적인 영향을 미칩니다.
2. 디멀티플렉서(DEMUX)

디멀티플렉서는 멀티플렉서의 역함수 역할을 수행하는 중요한 조합 논리 회로입니다. 하나의 입력 신호를 여러 개의 출력 라인 중 하나로 라우팅하는 기능을 담당하며, 선택 신호에 따라 입력이 어느 출력으로 전달될지 결정합니다. 데이터 분배, 주소 디코딩, 신호 분기 등 다양한 응용 분야에서 활용되며, 특히 메모리 주소 선택과 I/O 포트 제어에서 핵심적인 역할을 합니다. 멀티플렉서와 함께 사용되어 데이터 통신 시스템의 효율성을 크게 향상시킵니다.
3. 패리티 비트(Parity Bit)

패리티 비트는 데이터 전송 중 발생할 수 있는 오류를 감지하기 위한 가장 기본적이고 효율적인 오류 검출 방식입니다. 짝수 패리티와 홀수 패리티 두 가지 방식이 있으며, 데이터 비트의 개수를 짝수 또는 홀수로 만들어 오류 여부를 판단합니다. 구현이 간단하고 오버헤드가 적어서 많은 통신 시스템과 저장 장치에서 광범위하게 사용됩니다. 다만 단일 비트 오류만 감지 가능하고 오류 위치를 파악할 수 없다는 한계가 있어, 더 강력한 오류 정정 코드와 함께 사용되기도 합니다.
4. 패리티 발생기/검사기

패리티 발생기와 검사기는 패리티 비트 기반 오류 검출 시스템의 핵심 구성 요소입니다. 발생기는 원본 데이터로부터 패리티 비트를 생성하고, 검사기는 수신된 데이터의 패리티를 검증하여 오류 발생 여부를 판단합니다. 이들은 XOR 게이트를 기반으로 한 간단한 논리 회로로 구현되어 비용 효율적이며, 실시간 처리가 가능합니다. 메모리 시스템, 통신 프로토콜, 저장 장치 등에서 광범위하게 적용되어 데이터 무결성을 보장하는 데 중요한 역할을 합니다.

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