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안녕하세요 😊
오늘은 디지털 논리 회로 중에서 입력 신호와 시간의 흐름에 따라 상태가 변화하는 회로
순차 논리 회로(Sequential Logic Circuit)에 대해 알아보겠습니다.
✅순차 논리 회로(Sequential Logic Circuit)란?
순차 논리 회로는 현재 입력 신호와 이전 상태(메모리)를 함께 고려하여 동작하는 디지털 회로입니다.
조합 논리 회로와 달리 시간에 따른 상태 변화를 기억하며,
플립플롭(Flip-Flop)을 기본 단위로 사용합니다.
💡 비유:
순차 논리 회로는 마치 자동차의 기어 변속기처럼
이전 단계에서 어떤 상태였는지 기억하고 다음 단계를 결정합니다.
🔌 순차 논리 회로의 주요 특징
| 특징 | 설명 |
| 메모리 의존성 | 이전 상태를 기억하여 현재 동작에 반영 |
| 클럭 신호 필요 | 시간에 맞춰 상태가 변환됨 |
| 피드백 구조 | 출력이 다시 입력으로 연결되어 순환 구조 형성 |
| 복잡한 동작 가능 | 조합 논리 회로보다 복잡한 연산 수행 |
🔄 순차 논리 회로의 특징
- 현재 입력과 이전 상태에 따라 다음 상태가 결정
- 플립플롭, 레지스터, 카운터 등으로 구성
- 시프트 레지스터를 통해 데이터 이동 가능
🧱 순차 논리 회로의 주요 예시
| 회로 종류 | 설명 | 예시 |
| 플립플롭 (Flip-Flop) | 1비트 정보를 저장하고 유지 | 레지스터, 카운터 |
| 레지스터 (Register) | 여러 비트의 정보를 저장 | CPU 데이터 저장 |
| 카운터 (Counter) | 신호의 수를 세거나 시간 동기화 | 전자 시계, 타이머 |
| 시프트 레지스터 (Shift Register) | 데이터를 순차적으로 이동 | UART 통신, LED 시퀀싱 |
| FSM (Finite State Machine) | 정해진 상태를 순차적으로 변경 | 엘리베이터 제어, 신호등 시스템 |
🎨 플립플롭 (Flip-Flop)
순차 논리 회로의 기본 단위로, 1비트의 데이터를 기억합니다.
- SR 플립플롭: Set, Reset 신호로 1 또는 0 설정
- D 플립플롭: Data 입력을 클럭 신호에 맞춰 유지
- JK 플립플롭: J와 K 신호에 따라 토글
- T 플립플롭: 토글 동작 (0 → 1, 1 → 0 반복)
| 타입 | 진리표 | 설명 |
| SR | S=1, R=0 → Q=1 S=0, R=1 → Q=0 |
Set/Reset 기능 |
| D | D=1 → Q=1 D=0 → Q=0 |
Data 유지 |
| JK | J=1, K=0 → Q=1 J=0, K=1 → Q=0 J=1, K=1 → 토글 |
만능 플립플롭 |
| T | T=1 → 토글 T=0 → 유지 |
상태 반전 |
🎨 카운터 (Counter)
- 업 카운터 (Up Counter): 0 → 1 → 2 → 3 … 순차적으로 증가
- 다운 카운터 (Down Counter): 3 → 2 → 1 → 0 … 순차적으로 감소
- 업/다운 카운터: 양방향으로 카운트 가능
🎨 시프트 레지스터 (Shift Register)
- SISO (Serial In Serial Out): 직렬 입력 → 직렬 출력
- SIPO (Serial In Parallel Out): 직렬 입력 → 병렬 출력
- PISO (Parallel In Serial Out): 병렬 입력 → 직렬 출력
✔️ 순차 논리 회로의 설계 단계
1️⃣ 문제 정의: 설계하려는 회로의 동작을 정의합니다.
2️⃣ 상태 다이어그램 작성: 상태 간 전환을 시각적으로 표현합니다.
3️⃣ 진리표 작성: 각 상태에 따른 출력과 다음 상태를 정리합니다.
4️⃣ 상태 변수 할당: 이진수로 상태를 표현합니다.
5️⃣ 논리식 생성: 부울 대수와 카르노 맵을 사용해 논리식을 최적화합니다.
6️⃣ 회로 설계: 플립플롭과 논리 게이트로 회로를 구성합니다.
순차 논리 회로는 메모리 관리, 프로세서 제어, 신호 제어 등
디지털 시스템의 복잡한 논리 처리를 가능하게 합니다.
📐 예시: 2비트 업 카운터
| 현재 상태 (Q1, Q0) | 다음 상태 (Q1+, Q0+) |
| 00 | 01 |
| 01 | 10 |
| 10 | 11 |
| 11 | 00 |
⚡ 실무에서 순차 논리 회로의 활용 예시
| 용도 | 설명 |
| 🔋 메모리 관리 | CPU의 데이터 저장 및 호출 |
| 🖥️ 프로세서 상태 전환 | 명령어 처리 순서 관리 |
| 🚦 교통 신호 제어 | 시간에 따라 신호 변경 |
| 🎮 게임 상태 전환 | 레벨 변경, 게임 이벤트 처리 |
🧠 오늘의 요약
- 순차 논리 회로(Sequential Logic Circuit)는 이전 상태와 현재 입력을 고려하여 동작합니다.
- 플립플롭, 레지스터, 카운터, 시프트 레지스터가 주요 구성 요소입니다.
- 시간에 따른 상태 전환이 가능하여, 복잡한 제어와 메모리 관리에 적합합니다.
- CPU, 메모리 관리, 신호 제어, 게임 시스템 등에서 널리 활용됩니다.
📌 다음 글 예고
다음 시간에는 Finite State Machine (FSM), 한국어로 유한 상태 머신에 대해 알아보겠습니다.
읽어주셔서 감사합니다 😊
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