정보처리 기능사 (논리 회로 : logical circuit)

논리 회로(logical circuit)는 논리 게이트들이 특정 방식으로 연결되어 특정한 논리 연산을 수행하는 전자 회로입니다. 디지털 시스템에서 사용되며, 주로 이진수(0과 1)를 처리합니다. 이러한 회로는 불 대수(Boolean algebra)에 따라 설계되며, 다양한 연산을 통해 데이터를 처리하거나 제어 신호를 만듭니다.

논리 회로의 주요 개념

1. 입력 (Inputs):
   • 논리 회로는 0과 1로 된 이진 입력을 받습니다. 예를 들어, 두 개 이상의 변수를 받는 논리 게이트를 통해 데이터를 처리합니다.
2. 논리 게이트 (Logic Gates):
   • 논리 회로는 여러 개의 논리 게이트로 구성됩니다. 각 논리 게이트는 불 대수의 연산을 실행합니다. 예를 들어, AND, OR, NOT, XOR와 같은 게이트들이 사용됩니다.
3. 출력 (Outputs):
   • 입력 신호들이 논리 게이트들을 통해 처리된 후, 그 결과가 출력됩니다. 출력은 일반적으로 0 또는 1의 값을 가집니다.

논리 회로의 종류

1. 조합 논리 회로 (Combinational Logic Circuits):
   • 입력이 주어지면 즉시 출력이 결정되는 회로입니다. 이 회로는 메모리나 과거 상태를 기억하지 않고, 오직 현재 입력 값에만 의존합니다.
   • 예: 덧셈기 (Adder), 멀티플렉서 (Multiplexer), 디코더 (Decoder), 인코더 (Encoder) 등.
2. 순차 논리 회로 (Sequential Logic Circuits):
   • 순차 논리 회로는 현재 입력뿐만 아니라, 이전 출력(상태)을 기억하여 출력에 영향을 미칩니다. 즉, 시간의 흐름에 따라 상태가 바뀌며, 이를 위해 플립플롭(Flip-flop) 같은 메모리 소자가 사용됩니다.
   • 예: 레지스터 (Register), 카운터 (Counter), 시프트 레지스터 (Shift Register) 등.

논리 회로의 활용 예시

• 산술 연산기: 덧셈기나 곱셈기 같은 회로에서 숫자 연산을 수행합니다.
• 디지털 제어: 컴퓨터나 기타 전자 장치에서 특정 작업을 제어하거나 조건을 체크하는 데 사용됩니다.
• 인코딩 및 디코딩: 데이터를 변환하거나 변환된 데이터를 다시 원래 형태로 복원하는 데 사용됩니다.
• 디지털 통신: 신호를 처리하여 디지털 통신 시스템에서 데이터를 전송하거나 복구하는 데 사용됩니다.

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예시 1: 2비트 덧셈기 (2-bit Adder)

문제: 두 개의 1비트 이진수 AAA와 BBB를 더하는 2비트 덧셈기를 설계하시오. 이 덧셈기는 **합(Sum)**과 **올림(Carry)**을 출력합니다.

1. 진리표 작성

우리는 두 개의 1비트 숫자 AAA와 BBB를 더하는 2비트 덧셈기의 합과 올림을 구할 것입니다. 이를 위해 진리표를 먼저 작성합니다.

입력 A	입력 B	합  (Sum)	올림 (Carry)
0	0	0	0
0	1	1	0
1	0	1	0
1	1	0	1

 

예시 2: 3개의 입력을 가진 논리 회로

문제: 3개의 입력 A,B,CA, B, CA,B,C가 있을 때, 다음 조건을 만족하는 논리 회로를 설계하시오:

• 출력은 A와 B가 모두 1일 때 또는 B와 C가 모두 1일 때만 1이 됩니다.
• 나머지 경우에는 출력이 0이어야 합니다.

1. 진리표 작성

이 문제의 조건을 바탕으로 진리표를 작성합니다.

입력 A	입력 B	입력 C	출력 (F)
0	0	0	0
0	0	1	0
0	1	0	0
0	1	1	1
1	0	0	0
1	0	1	0
1	1	0	1
1	1	1	1

 

예시 3: 멀티플렉서 (Multiplexer)

문제: 2개의 입력 A,BA, BA,B와 1개의 선택 신호 SSS가 있을 때, 멀티플렉서를 설계하시오. 선택 신호 SSS가 0일 때는 AAA를, 1일 때는 BBB를 출력합니다.

1. 진리표 작성

입력 A	입력 B	선택 신호 S	출력 (F)
0	0	0	0
0	1	0	0
1	0	0	1
1	1	1	1

 

예시 4: 간단한 디코더 (Decoder)

문제: 2비트 이진수 입력 AAA와 BBB를 받아서, 각 출력이 1이 되는 디코더를 설계하시오. 이 회로는 4개의 출력 중 하나가 1이 됩니다.

1. 진리표 작성

입력 A	입력 B	출력 O0	출력 O1	출력 O2	출력 O3
0	0	1	0	0	0
0	1	0	1	0	0
1	0	0	0	1	0
1	1	0	0	0	1