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1. 디지털IC의 기본 특성과 논리회로
1.1. 집적회로(IC)의 개념과 종류
집적회로(IC)는 트랜지스터, 저항기 및 커패시터와 같은 구성 요소를 포함한 개념으로 단일 반도체 재료에 통합된 소형 전자 회로를 의미한다. 이는 반도체의 기판에 다수의 능동소자와 수동수자를 초소형으로 집적, 서로 분리 될 수 없는 구조로 만든 기능소자로 개별소자의 경우 특정한 역할을 수행 하기 힘들어 이것들을 수백~수백만개로 구성하여 CPU나 RAM처럼 특별한 기능을 갖도록 하나로 집적시킨 것을 의미하며 결국 집적회로란 여러 부품들을 초소형으로 집적시켜 특정 기능을 수행할 수 있게 만든 부품이다.
집적회로(IC)의 종류로는 아날로그IC, 디지털IC, 혼합신호IC, 메모리IC 등이 있다. 아날로그IC는 오디오, 전압 신호 등의 연속 신호를 처리하도록 설계되며, 디지털IC는 컴퓨터 등에서 사용되는 이산 신호를 처리하도록 설계된다. 혼합신호IC는 아날로그, 디지털 신호 처리 기능을 모두 가지고 있으며, 메모리IC는 디지털 정보를 저장하는 기능을 한다.
1.2. 순서논리회로: 기억소자와 조합논리회로
순서논리회로는 조합논리회로에 기억소자를 합한 것으로, 회로가 정보를 기억하도록 만든 논리회로이다. 회로 안에 기억 기능을 가진 플립플롭(flip-flop) 소자가 만들어졌다. 플립플롭은 1비트 또는 1비트의 바이너리 데이터(이진 데이터)를 기억하는 메모리 소자로, 전원이 공급되는 동안 상태 변화를 위한 신호가 발생할 때까지 현재 상태를 그대로 유지하는 논리회로이다. 플립플롭은 두 개의 안정된 상태를 가지므로 데이터 저장을 위해 메모리 요소에 사용된다. 플립플롭은 조합논리회로에서 발생한 출력을 다시 입력으로 피드백(feedback)하는 원리를 활용하여 구현된다.
레지스터(register)는 다수의 플립플롭을 연결하여 여러 비트를 저장하는 기억장치로, 용도에 따라 누산기, 명령 레지스터, 프로그램 카운터 등으로 구분된다. 카운터(counter)는 상호 연결된 여러 개의 플립플롭 조합으로 클럭 펄스를 계수하거나 제어 장치에서 회로의 동작을 제어하는 역할을 한다.
디지털 장치의 모든 회로는 조합논리회로와 순서논리회로로 구성된다. 조합논리회로는 현재 입력 값에 따라 출력이 변하는 회로로 기본 불 연산을 수행하며, 순서논리회로는 현재 입력 상태 값과 이전 상태 값에 따라 출력이 변하는 회로로 메모리 장치를 포함한다.
1.3. 기본플립플롭회로의 구성 요소와 동작
기본플립플롭회로의 구성 요소와 동작은 다음과 같다.
플립플롭회로에서 중요한 요소는 DEF, ALTER, FS이다. DEF는 데이터 입력을 나타내는 말로 플립플롭회로에 입력되는 정보를 의미한다. 디지털 시스템에서 0 또는 1의 데이터 비트가 전송될 때 이것이 DEF로 작용하며 데이터 입력은 회로의 동작을 초기화하거나 변경하는 역할을 한다. ALTER은 데이터 입력에 따라 플립플롭회로의 상태를 변...
