기초전자회로및실험2 -ALUs(Arithmetic logic units)를 이용한 n-bit 계산기 설계

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문서 내 토픽

• 1. 입력

  입력은 기본적으로 10의자리 스위치와 1의 자리 스위치를 이용하여 각각 구현합니다. 스위치로 입력한 10진수의 값을 Decimal to Binary (74147) 소자를 이용해서 2진수로 변환하고, 이를 4bit adder(74283) 2개를 이용하여 구현한 8bit BCD to Binary를 통해 binary로 변환시켜 2진수 표현 입력 스위치에는 풀업 저항을 사용합니다.

• 2. 감가산기

  계산기의 집적도를 고려하여 가산기와 감산기를 동시에 설계합니다. AND, OR, XOR 와 같은 기본 소자들로 FULL ADDER를 구현하고, 이를 합쳐서 가산기를 구현했습니다. 감산기의 뺄셈 연산은 빼는 값의 보수 형태를 취함으로써 구현되며, 가산기에서 더하는 값의 보수 형태를 취해주면 감산기의 형태를 취할 수 있습니다. 보수형태는 XOR 소자의 입력을 가산기에서 더하는 값과 Full adder Carry, 1과 0의 값을 줄 수 있는 스위치와 연결한 후 스위치의 1 값을 주는 것으로 구현하였습니다.

• 3. 곱셈기

  2진수의 곱셈 연산은 10진수의 곱셈 연산과 동일합니다. 입력 부분에 AND를 이용해 부분 곱을 구현해 주고, Adder를 이용해 가산하여 결과 값을 출력합니다.

• 4. 나눗셈기

  2진수 나눗셈 방식을 구현합니다. 나눗셈 알고리즘을 사용하여 나눗셈 연산을 수행합니다.

• 5. 출력

  각각의 사칙연산의 결과값을 배타적으로 출력하기 위한 출력 신호와 2진수 6bit 값의 출력을 10진수 값으로 바꾸어 FND에 구현합니다.

Easy AI와 토픽 톺아보기

• 1. 입력

  입력은 컴퓨터 시스템에서 매우 중요한 기능입니다. 사용자가 데이터나 명령을 컴퓨터에 전달하는 방법으로, 키보드, 마우스, 터치스크린 등 다양한 입력 장치를 통해 이루어집니다. 입력 기능은 사용자와 컴퓨터 간의 상호작용을 가능하게 하며, 컴퓨터가 사용자의 요구사항을 이해하고 처리할 수 있도록 합니다. 따라서 입력 기능의 정확성과 효율성은 컴퓨터 시스템의 전반적인 성능에 큰 영향을 미칩니다. 입력 기능을 개선하고 다양한 입력 방식을 지원하는 것은 사용자 경험을 향상시키고 컴퓨터 활용도를 높이는 데 중요한 역할을 합니다.

• 2. 감가산기

  감가산기는 컴퓨터 시스템의 핵심 구성 요소 중 하나입니다. 이 장치는 이진수 형태의 데이터를 입력받아 덧셈과 뺄셈 연산을 수행합니다. 감가산기의 정확성과 속도는 전체 컴퓨터 시스템의 성능에 큰 영향을 미치므로, 이 부분에 대한 지속적인 연구와 개선이 필요합니다. 최근에는 병렬 처리 기술, 파이프라이닝 기법, 고속 반가산기 설계 등을 통해 감가산기의 성능을 향상시키는 연구가 활발히 진행되고 있습니다. 또한 감가산기는 곱셈기, 나눗셈기 등 다른 산술 연산 장치의 기반이 되므로, 이들 장치의 발전을 위해서도 감가산기의 성능 향상이 중요합니다.

• 3. 곱셈기

  곱셈기는 컴퓨터 시스템에서 매우 중요한 연산 장치입니다. 이진수 형태의 데이터를 입력받아 곱셈 연산을 수행하는 곱셈기는 다양한 응용 분야에서 활용됩니다. 예를 들어 디지털 신호 처리, 멀티미디어 처리, 암호화 등의 분야에서 곱셈 연산이 빈번하게 사용됩니다. 따라서 곱셈기의 성능 향상은 전체 시스템의 성능 향상으로 이어집니다. 최근에는 부분 곱셈기, 배열 곱셈기, 파이프라이닝 기법 등을 통해 곱셈기의 속도와 효율성을 높이는 연구가 활발히 진행되고 있습니다. 이러한 노력을 통해 곱셈기의 성능을 지속적으로 개선하는 것이 중요할 것 같습니다.

• 4. 나눗셈기

  나눗셈기는 컴퓨터 시스템에서 중요한 연산 장치 중 하나입니다. 이진수 형태의 데이터를 입력받아 나눗셈 연산을 수행하는 나눗셈기는 다양한 응용 분야에서 활용됩니다. 예를 들어 부동 소수점 연산, 신호 처리, 암호화 등의 분야에서 나눗셈 연산이 필요합니다. 나눗셈기의 성능은 전체 시스템의 성능에 큰 영향을 미치므로, 이에 대한 지속적인 연구와 개선이 필요합니다. 최근에는 반복 나눗셈, 병렬 나눗셈, 고속 나눗셈 알고리즘 등을 통해 나눗셈기의 속도와 효율성을 높이는 연구가 활발히 진행되고 있습니다. 이러한 노력을 통해 나눗셈기의 성능을 지속적으로 개선하는 것이 중요할 것 같습니다.

• 5. 출력

  출력은 컴퓨터 시스템에서 매우 중요한 기능입니다. 컴퓨터가 처리한 결과를 사용자에게 전달하는 방법으로, 모니터, 프린터, 스피커 등 다양한 출력 장치를 통해 이루어집니다. 출력 기능은 사용자와 컴퓨터 간의 상호작용을 가능하게 하며, 컴퓨터가 처리한 결과를 사용자가 확인하고 활용할 수 있도록 합니다. 따라서 출력 기능의 정확성, 속도, 다양성은 컴퓨터 시스템의 전반적인 성능에 큰 영향을 미칩니다. 출력 기능을 개선하고 새로운 출력 방식을 지원하는 것은 사용자 경험을 향상시키고 컴퓨터 활용도를 높이는 데 중요한 역할을 합니다.