[전기전자 기초 #16] 레지스터(Register)와 래치(Latch) | 데이터 저장의 핵심 소자

 

안녕하세요 😊
오늘은 전기전자 회로에서 데이터를 임시로 저장하고 유지하는 회로인
레지스터(Register)와 래치(Latch)에 대해 알아보겠습니다.

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✅ 레지스터(Register)와 래치(Latch)란?

레지스터(Register)와 래치(Latch)는 디지털 데이터를 임시로 저장하고 유지하는 역할을 하는 논리 회로입니다.

• 래치(Latch): 클럭 신호 없이 데이터의 상태를 유지
• 레지스터(Register): 클럭 신호에 맞춰 데이터를 저장

💡 비유:
래치는 자동문처럼 한 번 열리면 계속 열린 상태를 유지하고,
레지스터는 지하철 승강장 문처럼 정해진 시간(클럭)에만 열리고 닫힙니다.

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🔌 래치(Latch)의 주요 역할

래치는 Set/Reset 신호에 의해 데이터의 상태를 유지합니다.

• SR 래치: Set과 Reset 신호로 데이터 저장
• D 래치: Data 입력 신호를 저장

✔️ SR 래치의 진리표

 

S (Set)	R (Reset)	Q (출력)	상태
0	0	유지	이전 상태 유지
0	1	0	강제로 0으로 초기화
1	0	1	강제로 1로 설정
1	1	무효	사용 불가 (불안정)

 

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✔️ D 래치의 진리표

 

D (Data)	EN (Enable)	Q (출력)
0	1	0
1	1	1
X	0	유지

 

💡 실무 팁:
D 래치는 간단한 메모리로 사용되며, 클럭 신호 없이 빠르게 상태를 유지합니다.

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🧱 래치(Latch)의 활용 예시

 

용도	설명
버퍼 메모리	CPU와 I/O 간 데이터 임시 저장
간단한 플래그 메모리	상태를 기억하고 유지
신호 유지	특정 시점의 신호를 잠금

 

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🔌 레지스터(Register)의 주요 역할

레지스터는 플립플롭(Flip-Flop)을 그룹으로 묶어 클럭 신호에 맞춰 데이터를 저장합니다.

• 4비트 레지스터: 4개의 플립플롭으로 4비트 데이터 저장
• 8비트 레지스터: 8개의 플립플롭으로 8비트 데이터 저장

✔️ 4비트 레지스터의 진리표

 

Clock	D3	D2	D1	D0	Q3	Q2	Q1	Q0
↑	1	0	1	1	1	0	1	1
↑	0	1	0	0	0	1	0	0

 

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🧱 레지스터(Register)의 활용 예시

 

용도	설명
CPU 레지스터	프로세서의 임시 데이터 저장
메모리 어드레싱	메모리의 특정 주소를 빠르게 접근
데이터 버퍼	전송 시 임시 보관
시리얼 ↔ 병렬 변환	UART 통신에서 데이터 정렬

 

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🎨 래치와 레지스터의 심볼

 

회로	심볼
래치(Latch)	▢
레지스터(Register)	▣

 

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📐 래치와 레지스터의 차이점

 

구분	래치(Latch)	레지스터(Register)
동작 방식	클럭 없이 동작	클럭 신호에 맞춰 동작
데이터 저장 시점	Enable 신호에 의해 저장	클럭 엣지(↑)에서 저장
용도	빠른 신호 유지, 간단한 메모리	CPU 레지스터, 버퍼 메모리
구성 요소	NAND, NOR 게이트	플립플롭 조합

 

💡 실무 팁:
래치는 빠른 반응이 필요할 때, 레지스터는 정확한 타이밍 제어가 필요할 때 사용합니다.

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⚡ 실무에서 래치와 레지스터 활용 예시

 

용도	설명
🔋 CPU 레지스터	산술 연산 중 임시 데이터 저장
🖥️ 메모리 인터페이스	메모리와 CPU 간 데이터 버퍼
🌐 네트워크 라우팅	주소 정보 임시 보관
🎮 게임 컨트롤러 입력 처리	빠르게 반응해야 하는 신호 저장

 

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🧠 오늘의 요약

• 래치(Latch): 클럭 없이 데이터를 빠르게 저장하고 유지
• 레지스터(Register): 클럭 신호에 맞춰 데이터를 저장하고 동기화
• SR 래치, D 래치가 대표적인 래치
• 4비트, 8비트 레지스터가 CPU와 메모리에서 중요한 역할 수행
• CPU, 메모리, 버퍼 메모리에서 필수적인 소자

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🔄 래치(Latch)

• 클럭 신호 없이 데이터를 유지하는 간단한 메모리
• SR 래치, D 래치가 대표적
• CPU의 버퍼 메모리, 신호 잠금에 사용

🔄 레지스터(Register)

• 클럭 신호에 맞춰 데이터를 정확하게 저장하는 소자
• 4비트, 8비트 레지스터 형태로 구성
• CPU 내부에서 데이터 연산 중 임시 저장

래치와 레지스터는 데이터 저장의 기본 블록으로,
모든 디지털 회로에서 빠른 접근성과 신호 유지를 담당합니다.

 

📌 다음 글 예고
다음 시간에는 디지털 논리 회로 설계에 대해 알아보겠습니다.

읽어주셔서 감사합니다 😊
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