1.1 비동기식 카운터와 동기식 카운터의 작동원리와 차이점에 대하여 서술하 시오. 비동기식 카운터는 첫 번째 D Flip-flop의 CP입력에만 CLK 펄스가 입력되고 앞쪽에 있는 D Flip-flop의 출력 값이 뒤쪽에 있는 D Flip-flop의 CLK으로 들어간다. 반면 동기식 카운터는 모든 J-K Flip-flop이 하나의 CLK으로 연결 되어 있다. 두 카운터는 모두 CLK을 줄 때 마다 숫자를 카운트 하는데 실험은 4-bit 카운터이므로 0부터 15까지 순차적으로 나타낸다. 반면 하나의 펄스가 입력되면 모든 J-K Flip-flop이 동시에 작동하는 동기식 카운터와 달리 비동기 식 카운터는 이전 D Flip-flop의 출력이 다음 D Flip-flop을 동작시키므로 전 파지연이 발생한다. 1.2 positive edge triggered D Flip-flop인 7474를 이용하여 [그림 1]의 회 로를 어떻게 결선할지 설명하시오. 우선 모든 Flip-flop의 의 출력 값을 D의 입력 값으로 넣어주었다.
8-bit Serial-in Parallel-out Shift Register 74164의 datasheet를 보면 VCC, GND, 입력 값 A와 B, , CP의 위치를 확인할 수 있다. 그중에서 MR은 Master Re-clear의 약자로 는 리셋핀, 즉 active low이므로 LOW 를 입력하면 네 개의 Flip-flop의 출력 값을 모두 0으로 만드는 역할을 한다. 한편 시프트 레지스터의 입력 값은 A와 B 2개인데 이는 나머지 하나를 enable처럼 사용할 수 있다. datasheet에 따르면 A와 B의 입력 값은 AND 게이트를 거치기 때문에 만일 B에 0을 넣어준다면 A의 입력 값이 어떻든 간 에 시프트 레지스터에는 0이 입력 값으로 들어간다. 만일 B에 1을 넣어준다면 A의 입력 값이 시프트 레지스터의 입력 값이 되는 것을 확인할 수 있다.
1.1 Gated D Latch의 동작에 대해 설명하시오. Gated D Latch는 D와 EN을 입력 값으로 갖고, Q와 를 출력 값으로 가진 다. S-R Latch와 거의 유사하지만 EN이라는 가드를 세워 S와 R의 값이 1,1 이 되는 경우를 막는다는 점에서 차이가 있다. EN의 입력 값이 LOW일 때에 는 D 값과 상관없이 S와 R이 0,0인 경우와 같으므로 출력 값이 변하지 않으 며, EN의 입력 값이 HIGH일 때에는 D 값을 Q의 값으로 전달한다. 이때 D의 입력 값이 0일 때에는 Q=0, =1이 되고, D의 입력 값이 1일 때에는 Q=1, =0이 된다. 1.2 D Flip-flop의 동작에 대해 설명하시오. D Flip-flop은 D Latch와 같이 D의 값을 Q의 값으로 전달해주지만 EN의 값 이 들어와 있는 내내 Q 값을 바꿀 수 있는 Latch와 달리 Flip-flop은 clock 이 변하는 타이밍에만 D 값을 Q 값으로 넘겨준다는 점에서 차이가 있다. 실험 에서는 확인할 수 없었지만 CLOCK의 스위치가 올라가는 그 순간에만 D가 0 이면 Q=0, =1이 되고, D의 1일 때에는 Q=1, =0이 된다.
1.6 응용실험 (2)의 pulse transition detector에서 사용하는 NOT gate의 개 수가 늘어나면서 발생하는 차이에 대하여 서술하시오. pulse transition detector에서 CLOCK 입력 값이 1에서 0으로 바뀌는 순간 NOT 게이트를 거치지 않는 부분은 그 변화를 즉각 받아들이지만 NOT 게이 트를 거치는 부분은 Not 게이트를 통해서 변화를 받아들이기 때문에 잠시 동 안 지연이 발생한다. 이때 둘 사이에 시간차가 생기면서 둘의 값이 동시에 0 이 되며 output이 1이 되는 찰나의 순간이 발생한다. 1.7 실제 실험에서 스위치 입력을 한번만 주었는데 결과가 여러 번 바뀌는 현 상(채터링)이 발생할 수 있다. 이에 대해 설명하시오. 실제 실험에서 스위치 버튼을 누르거나 땔 때 떨림과 같은 물리적 특성이나 외부 원인에 의해 채터링이 발생한다. 이를 방지하기 위해서는 S-R Latch를 이용하는 방법이 있다.
1.1 ALU 74181의 datasheet을 읽고 네 자리 이진수의 덧셈을 74181을 이용 하여 어떻게 구현할 수 있는지 설명하시오. 우선 vcc와 gnd를 (+)극과 (-)극에 각각 연결한다. 네 자리 이진수의 덧셈을 계산하기 위해서는 ALU의 A+B 기능을 이용해야 하는데 datasheet에 따르면 이를 위해서는 S3, S2, S1, S0, Cn, M이 순서대로 H, L, L, H, L, L를 만족 해야 한다. 이후에는 A0~A3에는 A에 해당하는 네 자리 이진수를 B0~B3에는 B에 해당하는 네 자리 이진수를 넣으면 되는데 INPUT 값이 active low이므로 생각하던 값과 반대되는 값을 넣어야 함을 주의한다. 출력 값은 Cn+4, F3, F2, F1, F0를 통해 얻을 수 있다.1.2 74181을 이용하여 두 개의 네 자리 이진수가 같은지 판별하는 방법을 설명하시오.ALU의 XOR 기능을 이용하여 두 개의 네 자리 이진수가 같은지 다른지를 판별할 수 있다.