소개글
"디지털논리회로 생능 3장"에 대한 내용입니다.
목차
1. 디지털논리회로 레지스터 실험
1.1. 실험 목적
1.2. 기본 이론
1.2.1. 레지스터(Register) 및 쉬프트레지스터(Shift-Register)
1.2.2. 레지스터의 동작유형에 따른 종류
1.3. 실험 순서
1.3.1. 실험 1: 4비트 우측 시프트 레지스터
1.3.2. 실험 2: D-FF를 이용한 링카운터 회로
1.3.3. 실험 3: 4비트 좌측 시프트 레지스터
1.4. 참고 문헌
2. 동기식 카운터 실험
2.1. 실험 목적
2.2. 기본 이론
2.2.1. 카운터(Counter)의 개념
2.2.2. 동기식 카운터(Synchronous Counter)
2.2.3. 동기식 3비트 2진 병렬 업 다운 카운터
2.3. 실험 순서
2.3.1. 실험 1: 4비트 2진 카운터
2.3.2. 실험 2: 8비트 카운터
2.3.3. 실험 3: 동기식 UP 카운터
2.3.4. 실험 4: 동기식 DOWN 카운터
3. 참고 문헌
본문내용
1. 디지털논리회로 레지스터 실험
1.1. 실험 목적
레지스터의 기본 원리를 이해하고, 시프트 레지스터를 이용한 카운터의 동작을 이해하는 것이 실험의 목적이다.
레지스터는 n개의 플립플롭에 n bit를 기억시키는 장치로, 정보를 저장하고 입출력 방식을 변경하는데 사용된다. 레지스터의 동작유형에 따라 직렬 입출력, 직렬 입력-병렬 출력, 병렬 입력-직렬 출력, 병렬 입출력 등의 종류가 있으며, 이들은 데이터의 입출력 방식과 방향에 따라 구분된다. 또한 양방향 시프트 레지스터와 같이 데이터를 좌우로 시프트할 수 있는 레지스터도 있다.
링 카운터는 마지막 플립플롭의 출력이 첫 번째 플립플롭으로 연결된 순환 레지스터로, 클럭 입력에 따라 플립플롭의 값이 순환하며 카운팅 동작을 수행한다. 존슨 카운터는 링 카운터와 유사하지만 마지막 플립플롭의 보수 출력이 첫 번째 플립플롭의 입력에 연결되어 있다는 점이 다르다. 링 카운터와 존슨 카운터는 플립플롭 수의 절반에 해당하는 Mod 수를 갖는다.
카운터는 클럭 입력에 따라 값을 증가 또는 감소시키는 순서 논리회로로, 데이터 처리 시 처리 횟수나 동작 타이밍을 제어하는데 활용된다. 동기식 카운터는 모든 플립플롭에 동시에 클럭 신호가 인가되어 동기화되어 동작하며, 비동기식 카운터에 비해 시간 지연과 글리치를 방지할 수 있는 장점이 있다. 동기식 3비트 2진 병렬 업다운 카운터는 각 플립플롭의 동작을 AND 게이트로 제어하여 업카운팅과 다운카운팅이 가능하도록 구성된다.
1.2. 기본 이론
1.2.1. 레지스터(Register) 및 쉬프트레지스터(Shift-Register)
n개의 플립플롭(Flip-Flop)에다 n bit를 기억시키는 장치를 레지스터(register)라고 한다. 레지스터는 정보를 저장할 뿐만 아니라, 입-출력의 방법을 바꾸는데도 사용되며, 레지스터에 저장된 정보를 이동 펄스에 따라 왼쪽 또는 오른쪽으로 이동시키는 쉬프트 레지스터(shift-register)로도 사용한다.
레지스터를 구성하는 플립플롭들이 동시에 트리거되어 데이터를 받아들이는 병렬(parallel) 레지스터와, 데이터가 한번에 한 비트씩 인가되거나 동시에 적재되더라도 한 비트씩 자리이동을 하면서 출력되는 직렬(serial) 레지스터 또는 시프트(shift) 레지스터로 구분된다. 직렬 입력-직렬 출력(SISO), 직렬 입력-병렬 출력(SIPO), 병렬 입력-직렬 출력(PISO), 병렬 입력-병렬 출력(PIPO) 등 입출력 방식에 따라 다양한 종류의 레지스터가 있다.
1.2.2. 레지스터의 동작유형에 따른 종류
레지스터의 동작유형에 따른 종류는 다음과 같다. 레지스터를 구성하는 모든 플립플롭들이 동시에 트리거 되어 데이터를 받아들이는 방식을 병렬(parallel) 레지스터라고 한다. 나머지 3가지 방식은 데이터가 한 번에 한 비트씩 인가되거나 동시에 적재되더라도 한 비트씩 자리이동을 하면서 출력되는데, 이를 직렬(serial) 레지스터 또는 시프트(shift) 레지스터라고 한다. 직렬 입력-직렬 출력 시프트 레지스터는 직렬로 단일 선으로 한 번에 한 비트씩 데이터가 입력되고, 출력할 때에도 먼저 입력된 데이터 비트부터 차례로 출력한다. 직렬 입력-병렬 출력 시프트 레지스터는 직렬로 데이터가 레지스터에 순차적으로 들어가지만, 데이터가 일단 저장되면 모든 비트가 동시에 각각의 출력 선을 타고 출력된다. 병렬 입력-직렬 출력 시프트 레지스터는 데이터가 직렬처럼 한 비트씩 들어가지 않고, 각 단에 병렬로 동시에 데이터가 들어가지만, 그 후 데이터의 출력은 클록 펄스가 하나하나 트리거 될 때마다, 1비트씩 데이터가 출력된다. 병렬 입력-병렬 출력 시프트 레지스터는 데이터를 입-출력할 때 모든 데이터 비트들을 동시에 입력하거나 출력할 수 있다. 가장 빠른 데이터 입-출력을 할 수 있으나, 데이터 입-출력을 위한 신호의 선이 많아지는 것이 단점이다. 양 방향 시프트 레지스터는 데이터를 우측 또는 좌측 또는 우측의 어느 쪽으로도 시프트 시킬 수 있다.
1.3. 실험 순서
1.3.1. 실험 1: 4비트 우측 시프트 레지스터
4비트 우측 시프트 레지스터
이 실험의 목적은 레지스터의 기본 원리를 이해하고, 시프트 레지스터를 이용한 카운터의 동작을 이해하는 것이다. 레지스터는 n개의 플립플롭에다 n bit를 기억시키는 장치로, 정보를 저장할 뿐만 아니라 입출력 방식을 바꾸는데도 사용된다. 또한 레지스터에 저장된 정보를 이동 펄스에 따라 왼쪽 또는 오른쪽으로 이동시키는 쉬프트 레지스터로도 사용할 수 있다.
레지스터의 동작 유형에 ...
참고 자료
『디지털논리회로 생능 3장』
김경복, 『기초디지털공학』, 생능출판사, 2004, 제6장.카운터와 레지스터 p.364 ~ p.376이다. 이 책은 레지스터의 기본 원리와 시프트 레지스터를 이용한 카운터의 동작을 자세히 다루고 있다. 레지스터의 입출력 유형에 따른 분류와 각 유형의 특성을 설명하였으며, 링 카운터와 존슨 카운터와 같은 시프트 레지스터 기반 카운터의 동작 원리를 자세히 소개하였다. 또한 실험을 통해 우측 및 좌측 시프트 레지스터와 링 카운터의 구현 과정과 동작 특성을 확인할 수 있다.
서열규 외 1인, 『실험과 함께 하는 디지털 논리회로』, 형설출판사, 2003, 제 11장.이동 레지스터, p.310 ~ p.321이다. 이 책에서는 레지스터와 시프트 레지스터의 구조 및 동작 원리를 실험을 통해 보다 실습 중심으로 다루고 있다. 특히 직렬 입력/직렬 출력, 직렬 입력/병렬 출력, 병렬 입력/직렬 출력 등의 다양한 입출력 유형의 레지스터 동작을 확인할 수 있으며, 4비트 우측 시프트 레지스터와 4비트 좌측 시프트 레지스터 회로 구현 실험을 포함하고 있다.(1) 김경복, 『기초디지털공학』, 생능출판사, 2004, 제6장.카운터와 레지스터 p.364 ~ p.376
(2) 서열규 외 1인, 『실험과 함께 하는 디지털 논리회로』, 형설출판사, 2003,
제 11장.이동 레지스터, p.310 ~ p.321
(1) 이영욱, 『디지털 기본회로의 이해와 설계』, 생능출판사, 1998
- p.184 ~ p.196 : 8장. 순서 논리회로 – 4절. 카운터(Counter)
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