덧셈 회로(ADDER) 실험 결과보고서

문서 내 토픽

1. Half Adder(반가산기)

TTL IC 7400 NAND gate와 TTL IC 7486 XOR gate를 사용하여 구성한 반가산기 실험. 두 개의 입력(A, B)에 대해 합(S)과 자리올림(C)을 출력. 진리표에 따라 A와 B의 합이 0이면 S=0, C=0; 1이면 S=1, C=0; 2이면 S=0, C=1의 결과를 얻음. 실험 결과가 이론값과 일치함을 확인.
2. Full Adder(전가산기)

두 개의 Half Adder와 TTL IC 7432 OR gate를 조합하여 구성한 전가산기 실험. 세 개의 입력(A, B, 이전 자리올림 C(n-1))을 처리. 합이 0이면 S=0, C=0; 1이면 S=1, C=0; 2이면 S=0, C=1; 3이면 S=1, C=1의 결과를 출력. 실험값이 이론값과 완벽하게 일치함을 검증.
3. 4-bit Binary Adder(4비트 이진 가산기)

TTL IC 7483을 사용한 4비트 이진 가산기 실험. 4개의 Full Adder가 내장된 IC로 4비트 데이터 A, B와 자리올림을 입력받아 4비트 합과 출력 자리올림을 생성. Half Adder 실험과 동일한 원리이나 입출력이 4비트 단위로 확장된 형태.
4. Full Subtracter(전감산기) 및 2's Complement

TTL IC 7483과 TTL IC 7486 XOR gate를 조합하여 뺄셈 회로 구성. 1's complement(비트 반전)와 2's complement(1's complement에 1 추가)를 이용한 뺄셈 구현. 부호 비트를 사용하여 양수(0)와 음수(1) 표현. 예: 17-2 계산 시 2's complement 방식으로 올림값을 무시하고 최종 결과 15 도출.

Easy AI와 토픽 톺아보기

1. Half Adder(반가산기)

반가산기는 디지털 논리회로의 기초적이면서도 중요한 구성요소입니다. 두 개의 1비트 이진수를 더하여 합(Sum)과 자리올림(Carry)을 출력하는 간단한 구조로, XOR 게이트와 AND 게이트만으로 구현됩니다. 실무적으로는 최하위 비트 연산에 사용되며, 전가산기의 기초가 됩니다. 다만 자리올림 입력을 처리하지 못한다는 한계가 있어 실제 다중비트 연산에서는 제한적입니다. 교육적 가치는 매우 높으며, 디지털 회로 설계의 첫 단계로서 필수적인 개념입니다.
2. Full Adder(전가산기)

전가산기는 반가산기의 한계를 극복한 실용적인 회로입니다. 이전 단계의 자리올림을 입력으로 받아 처리할 수 있어 다중비트 이진수 덧셈에 필수적입니다. 세 개의 입력(두 피연산자와 자리올림)을 받아 합과 자리올림을 출력하는 구조로, 복잡도는 증가하지만 확장성이 우수합니다. 실제 프로세서의 산술논리장치(ALU)에서 핵심 구성요소로 사용되며, 캐스케이드 연결을 통해 임의의 비트 폭을 가진 가산기를 구성할 수 있습니다. 현대 컴퓨터 아키텍처에서 매우 중요한 역할을 합니다.
3. 4-bit Binary Adder(4비트 이진 가산기)

4비트 이진 가산기는 전가산기의 실제 응용 사례로서 매우 의미 있습니다. 네 개의 전가산기를 캐스케이드 방식으로 연결하여 0부터 15까지의 수를 더할 수 있으며, 자리올림 전파 방식(Ripple Carry)을 통해 동작합니다. 구조가 단순하고 이해하기 쉬우나, 자리올림 전파 지연이 누적되어 속도 제한이 발생합니다. 실무에서는 더 빠른 캐리 룩어헤드(Carry Lookahead) 방식이 선호되지만, 기본 원리 학습에는 최적의 예제입니다. 마이크로프로세서 발전의 역사에서 중요한 이정표입니다.
4. Full Subtracter(전감산기) 및 2's Complement

전감산기와 2의 보수는 디지털 시스템에서 뺄셈과 음수 표현을 위한 핵심 개념입니다. 2의 보수 표현을 사용하면 뺄셈을 덧셈으로 변환할 수 있어, 별도의 감산 회로 없이 가산기만으로 뺄셈을 수행할 수 있습니다. 이는 하드웨어 설계를 단순화하고 비용을 절감합니다. 전감산기는 피감수, 감수, 자리내림을 입력받아 차와 자리내림을 출력합니다. 현대 컴퓨터는 거의 모두 2의 보수를 사용하며, 이를 통해 양수와 음수를 통일된 방식으로 처리합니다. 매우 우아하고 효율적인 설계 방식입니다.

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