๋””์่งํ„ธ์‹œ์Šคํ…œ์„ค๊ณ„์‹ค์Šต_HW_WEEK11
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์˜ ์›๋ฌธ ์ž๋ฃŒ์—์„œ ์ผ๋ถ€ ์ธ์šฉ๋œ ๊ฒƒ์ž…๋‹ˆ๋‹ค.
2023.06.14
๋ฌธ์„œ ๋‚ด ํ† ํ”ฝ
  • 1. 7 ์„ธ๊ทธ๋จผํŠธ ์—…๋‹ค์šด ์นด์šดํ„ฐ
    ์ด ํ”„๋กป์  ํ…‘์ด์…˜์€ 7 ์„ธ๊ทธ๋จผํŠธ ์—…๋‹ค์šด ์นด์šดํ„ฐ๋ฅผ ๊ตฌํ˜„ํ•˜๋Š” ๋ฐฉ๋ฒ•์„ ์„ค๋ช…ํ•ฉ๋‹ˆ๋‹ค. ์ด๋ฅผ ์œ„ํ•ด Verilog ์ฝ”๋“œ๋ฅผ ์‚ฌ์šฉํ•˜์—ฌ ์ƒํƒœ ๋จธ์‹ ์„ ์„ค๊ณ„ํ•˜๊ณ , ๊ฐ ์ƒํƒœ์— ๋”ฐ๋ผ 7 ์„ธ๊ทธ๋จผํŠธ ๋””์Šคํ”Œ๋ ˆ์ด์˜ ์ถœ๋ ฅ์„ ์ œ์–ดํ•ฉ๋‹ˆ๋‹ค. ๋˜ํ•œ ์‹œ๋ฎฌ๋ ˆ์ด์…˜์„ ํ†ตํ•ด ๋™์ž‘์„ ํ™•์ธํ•˜๊ณ , ํ•ฉ์„ฑ ํ›„ critical path delay๋ฅผ ๋ถ„์„ํ•ฉ๋‹ˆ๋‹ค. ์ด๋ฅผ ํ†ตํ•ด FSM ์„ค๊ณ„์˜ ํšจ์œจ์„ฑ๊ณผ 7 ์„ธ๊ทธ๋จผํŠธ ๋””์Šคํ”Œ๋ ˆ์ด์˜ ์ž‘๋™ ์›๋ฆฌ๋ฅผ ์ดํ•ดํ•  ์ˆ˜ ์žˆ์Šต๋‹ˆ๋‹ค.
  • 2. ์ƒํƒœ ๋จธ์‹  ์„ค๊ณ„
    ์ด ํ”„๋กป์  ํ…‘์ด์…˜์—์„œ๋Š” 7 ์„ธ๊ทธ๋จผํŠธ ์—…๋‹ค์šด ์นด์šดํ„ฐ๋ฅผ ๊ตฌํ˜„ํ•˜๊ธฐ ์œ„ํ•ด ์ƒํƒœ ๋จธ์‹ ์„ ์„ค๊ณ„ํ•ฉ๋‹ˆ๋‹ค. ์ƒํƒœ ๋จธ์‹ ์€ S0๋ถ€ํ„ฐ S9๊นŒ์ง€์˜ 10๊ฐœ ์ƒํƒœ๋กœ ๊ตฌ์„ฑ๋˜๋ฉฐ, up ๋ฐ down ์‹ ํ˜ธ์— ๋”ฐ๋ผ ๋‹ค์Œ ์ƒํƒœ๋กœ ์ „ํ™˜๋ฉ๋‹ˆ๋‹ค. ๊ฐ ์ƒํƒœ์— ๋Œ€ํ•ด 7 ์„ธ๊ทธ๋จผํŠธ ๋””์Šคํ”Œ๋ ˆ์ด์˜ ์ถœ๋ ฅ์„ ๊ฒฐ์ •ํ•˜๋Š” ์กฐํ•ฉ ๋…ผ๋ฆฌ ํšŒ๋กœ๋ฅผ ์„ค๊ณ„ํ•ฉ๋‹ˆ๋‹ค.
  • 3. Verilog ์ฝ”๋“œ ๊ตฌํ˜„
    ์ด ํ”„๋กป์  ํ…‘์ด์…˜์—์„œ๋Š” Verilog ์ฝ”๋“œ๋ฅผ ์‚ฌ์šฉํ•˜์—ฌ 7 ์„ธ๊ทธ๋จผํŠธ ์—…๋‹ค์šด ์นด์šดํ„ฐ๋ฅผ ๊ตฌํ˜„ํ•ฉ๋‹ˆ๋‹ค. top ๋ชจ๋“ˆ์—์„œ๋Š” ์ž…๋ ฅ ๋ ˆ์ง€์Šคํ„ฐ์™€ ์ถœ๋ ฅ ๋ ˆ์ง€์Šคํ„ฐ๋ฅผ ๊ด€๋ฆฌํ•˜๊ณ , ํ•˜์œ„ ๋ชจ๋“ˆ์ธ seven_segment_updown_counter ๋ชจ๋“ˆ์—์„œ ์ƒํƒœ ๋จธ์‹  ๋ฐ 7 ์„ธ๊ทธ๋จผํŠธ ๋””์Šคํ”Œ๋ ˆ์ด ์ถœ๋ ฅ ๋กœ์ง์„ ๊ตฌํ˜„ํ•ฉ๋‹ˆ๋‹ค.
  • 4. ์‹œ๋ฎฌ๋ ˆ์ด์…˜ ๋ฐ ๊ฒ€์ฆ
    ์ด ํ”„๋กป์  ํ…‘์ด์…˜์—์„œ๋Š” ํ…Œ์ŠคํŠธ ๋ฒค์น˜ ์ฝ”๋“œ๋ฅผ ์‚ฌ์šฉํ•˜์—ฌ 7 ์„ธ๊ทธ๋จผํŠธ ์—…๋‹ค์šด ์นด์šดํ„ฐ์˜ ๋™์ž‘์„ ์‹œ๋ฎฌ๋ ˆ์ด์…˜ํ•ฉ๋‹ˆ๋‹ค. ์‹œ๋ฎฌ๋ ˆ์ด์…˜ ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ํ†ตํ•ด up ๋ฐ down ์‹ ํ˜ธ์— ๋”ฐ๋ผ 7 ์„ธ๊ทธ๋จผํŠธ ๋””์Šคํ”Œ๋ ˆ์ด๊ฐ€ ์ œ๋Œ€๋กœ ์ถœ๋ ฅ๋˜๋Š”์ง€ ํ™•์ธํ•  ์ˆ˜ ์žˆ์Šต๋‹ˆ๋‹ค.
  • 5. ํ•ฉ์„ฑ ๋ฐ ๋ถ„์„
    ์ด ํ”„๋กป์  ํ…‘์ด์…˜์—์„œ๋Š” 7 ์„ธ๊ทธ๋จผํŠธ ์—…๋‹ค์šด ์นด์šดํ„ฐ ํšŒ๋กœ๋ฅผ ํ•ฉ์„ฑํ•œ ํ›„, critical path delay๋ฅผ ๋ถ„์„ํ•ฉ๋‹ˆ๋‹ค. critical path delay๋ฅผ ํ™•์ธํ•˜๊ณ  ํšŒ๋กœ์˜ ์„ฑ๋Šฅ์„ ํ‰๊ฐ€ํ•  ์ˆ˜ ์žˆ์Šต๋‹ˆ๋‹ค.
Easy AI์™€ ํ† ํ”ฝ ํ†บ์•„๋ณด๊ธฐ
  • 1. 7 ์„ธ๊ทธ๋จผํŠธ ์—…๋‹ค์šด ์นด์šดํ„ฐ
    7 ์„ธ๊ทธ๋จผํŠธ ์—…๋‹ค์šด ์นด์šดํ„ฐ๋Š” ๋””์ง€ํ„ธ ํšŒ๋กœ ์„ค๊ณ„์—์„œ ๋งค์šฐ ์ค‘์š”ํ•œ ๊ธฐ๋Šฅ์„ ์ˆ˜ํ–‰ํ•ฉ๋‹ˆ๋‹ค. ์ด ์นด์šดํ„ฐ๋Š” ์ˆซ์ž๋ฅผ ํ‘œ์‹œํ•˜๋Š” 7๊ฐœ์˜ ์„ธ๊ทธ๋จผํŠธ๋กœ ๊ตฌ์„ฑ๋˜์–ด ์žˆ์œผ๋ฉฐ, ์ž…๋ ฅ ์‹ ํ˜ธ์— ๋”ฐ๋ผ ์ˆซ์ž๋ฅผ ์ฆ๊ฐ€์‹œํ‚ค๊ฑฐ๋‚˜ ๊ฐ์†Œ์‹œํ‚ฌ ์ˆ˜ ์žˆ์Šต๋‹ˆ๋‹ค. ์ด ์นด์šดํ„ฐ๋Š” ๋‹ค์–‘ํ•œ ์‘์šฉ ๋ถ„์•ผ์—์„œ ์‚ฌ์šฉ๋˜๋ฉฐ, ํŠนํžˆ ๋””์ง€ํ„ธ ์‹œ๊ณ„, ๊ณ„๋Ÿ‰๊ธฐ, ๊ฒŒ์ž„๊ธฐ ๋“ฑ์—์„œ ๋„๋ฆฌ ์‚ฌ์šฉ๋ฉ๋‹ˆ๋‹ค. 7 ์„ธ๊ทธ๋จผํŠธ ์—…๋‹ค์šด ์นด์šดํ„ฐ๋ฅผ ์„ค๊ณ„ํ•  ๋•Œ๋Š” ์ž…๋ ฅ ์‹ ํ˜ธ ์ฒ˜๋ฆฌ, ์นด์šดํ„ฐ ๋กœ์ง, 7 ์„ธ๊ทธ๋จผํŠธ ๋””์Šคํ”Œ๋ ˆ์ด ์ œ์–ด ๋“ฑ ๋‹ค์–‘ํ•œ ์š”์†Œ๋ฅผ ๊ณ ๋ คํ•ด์•ผ ํ•ฉ๋‹ˆ๋‹ค. ๋˜ํ•œ ํšŒ๋กœ์˜ ์•ˆ์ •์„ฑ, ์†๋„, ์ „๋ ฅ ์†Œ๋น„ ๋“ฑ๋„ ์ค‘์š”ํ•œ ๊ณ ๋ ค ์‚ฌํ•ญ์ž…๋‹ˆ๋‹ค. ์ด๋Ÿฌํ•œ ์š”์†Œ๋“ค์„ ์ž˜ ์„ค๊ณ„ํ•˜๋ฉด ํšจ์œจ์ ์ด๊ณ  ์‹ ๋ขฐ์„ฑ ์žˆ๋Š” 7 ์„ธ๊ทธ๋จผํŠธ ์—…๋‹ค์šด ์นด์šดํ„ฐ๋ฅผ ๊ตฌํ˜„ํ•  ์ˆ˜ ์žˆ์Šต๋‹ˆ๋‹ค.
  • 2. ์ƒํƒœ ๋จธ์‹  ์„ค๊ณ„
    ์ƒํƒœ ๋จธ์‹  ์„ค๊ณ„๋Š” ๋””์ง€ํ„ธ ํšŒ๋กœ ์„ค๊ณ„์—์„œ ๋งค์šฐ ์ค‘์š”ํ•œ ๊ธฐ์ˆ ์ž…๋‹ˆ๋‹ค. ์ƒํƒœ ๋จธ์‹ ์€ ์ž…๋ ฅ ์‹ ํ˜ธ์— ๋”ฐ๋ผ ๋‹ค์–‘ํ•œ ์ƒํƒœ๋ฅผ ๊ฐ€์ง€๋ฉฐ, ๊ฐ ์ƒํƒœ์— ๋”ฐ๋ผ ์ถœ๋ ฅ ์‹ ํ˜ธ๋ฅผ ์ƒ์„ฑํ•ฉ๋‹ˆ๋‹ค. ์ƒํƒœ ๋จธ์‹  ์„ค๊ณ„ ์‹œ ๊ณ ๋ คํ•ด์•ผ ํ•  ์‚ฌํ•ญ์œผ๋กœ๋Š” ์ƒํƒœ ์ •์˜, ์ƒํƒœ ์ „์ด ์กฐ๊ฑด, ์ถœ๋ ฅ ์‹ ํ˜ธ ์ƒ์„ฑ ๋“ฑ์ด ์žˆ์Šต๋‹ˆ๋‹ค. ๋˜ํ•œ ์ƒํƒœ ๋จธ์‹ ์˜ ๋ณต์žก๋„์— ๋”ฐ๋ผ ์„ค๊ณ„ ๋ฐฉ๋ฒ•์ด ๋‹ฌ๋ผ์งˆ ์ˆ˜ ์žˆ์Šต๋‹ˆ๋‹ค. ๋‹จ์ˆœํ•œ ์ƒํƒœ ๋จธ์‹ ์€ ์ƒํƒœ๋„๋ฅผ ์ด์šฉํ•˜์—ฌ ์„ค๊ณ„ํ•  ์ˆ˜ ์žˆ์ง€๋งŒ, ๋ณต์žกํ•œ ์ƒํƒœ ๋จธ์‹ ์˜ ๊ฒฝ์šฐ ์ƒํƒœ ์ธ์ฝ”๋”ฉ, ์ƒํƒœ ์ „์ด ๋กœ์ง ์ตœ์ ํ™” ๋“ฑ์˜ ๊ธฐ๋ฒ•์ด ํ•„์š”ํ•ฉ๋‹ˆ๋‹ค. ์ƒํƒœ ๋จธ์‹  ์„ค๊ณ„ ์‹œ ํšŒ๋กœ์˜ ์•ˆ์ •์„ฑ, ์†๋„, ์ „๋ ฅ ์†Œ๋น„ ๋“ฑ๋„ ๊ณ ๋ คํ•ด์•ผ ํ•ฉ๋‹ˆ๋‹ค. ์ด๋Ÿฌํ•œ ์š”์†Œ๋“ค์„ ์ž˜ ์„ค๊ณ„ํ•˜๋ฉด ํšจ์œจ์ ์ด๊ณ  ์‹ ๋ขฐ์„ฑ ์žˆ๋Š” ์ƒํƒœ ๋จธ์‹ ์„ ๊ตฌํ˜„ํ•  ์ˆ˜ ์žˆ์Šต๋‹ˆ๋‹ค.
  • 3. Verilog ์ฝ”๋“œ ๊ตฌํ˜„
    Verilog๋Š” ํ•˜๋“œ์›จ์–ด ๊ธฐ์ˆ  ์–ธ์–ด(HDL)์˜ ํ•˜๋‚˜๋กœ, ๋””์ง€ํ„ธ ํšŒ๋กœ ์„ค๊ณ„์— ๋„๋ฆฌ ์‚ฌ์šฉ๋˜๋Š” ์–ธ์–ด์ž…๋‹ˆ๋‹ค. Verilog ์ฝ”๋“œ ๊ตฌํ˜„์€ ๋””์ง€ํ„ธ ํšŒ๋กœ ์„ค๊ณ„ ํ”„๋กœ์„ธ์Šค์—์„œ ๋งค์šฐ ์ค‘์š”ํ•œ ๋‹จ๊ณ„์ž…๋‹ˆ๋‹ค. Verilog ์ฝ”๋“œ ์ž‘์„ฑ ์‹œ ๊ณ ๋ คํ•ด์•ผ ํ•  ์‚ฌํ•ญ์œผ๋กœ๋Š” ๋ชจ๋“ˆ ๊ตฌ์กฐ ์ •์˜, ํฌํŠธ ์„ ์–ธ, ๋‚ด๋ถ€ ๋กœ์ง ๊ตฌํ˜„, ํƒ€์ด๋ฐ ์ œ์•ฝ ์กฐ๊ฑด ์„ค์ • ๋“ฑ์ด ์žˆ์Šต๋‹ˆ๋‹ค. ๋˜ํ•œ Verilog ์ฝ”๋“œ์˜ ๊ฐ€๋…์„ฑ๊ณผ ์œ ์ง€๋ณด์ˆ˜์„ฑ์„ ๋†’์ด๊ธฐ ์œ„ํ•ด ์ฝ”๋”ฉ ์Šคํƒ€์ผ, ์ฃผ์„ ์ž‘์„ฑ, ๋ชจ๋“ˆํ™” ๋“ฑ์˜ ๊ธฐ๋ฒ•์„ ์‚ฌ์šฉํ•ด์•ผ ํ•ฉ๋‹ˆ๋‹ค. Verilog ์ฝ”๋“œ ๊ตฌํ˜„ ์‹œ ์‹œ๋ฎฌ๋ ˆ์ด์…˜๊ณผ ๊ฒ€์ฆ ๊ณผ์ •์„ ํ†ตํ•ด ํšŒ๋กœ์˜ ๋™์ž‘์„ ํ™•์ธํ•˜๊ณ , ํ•ฉ์„ฑ ๊ณผ์ •์„ ๊ฑฐ์ณ ์‹ค์ œ ํ•˜๋“œ์›จ์–ด๋กœ ๊ตฌํ˜„ํ•  ์ˆ˜ ์žˆ์Šต๋‹ˆ๋‹ค. ์ด๋Ÿฌํ•œ ๊ณผ์ •์„ ํ†ตํ•ด ํšจ์œจ์ ์ด๊ณ  ์‹ ๋ขฐ์„ฑ ์žˆ๋Š” ๋””์ง€ํ„ธ ํšŒ๋กœ๋ฅผ ์„ค๊ณ„ํ•  ์ˆ˜ ์žˆ์Šต๋‹ˆ๋‹ค.
  • 4. ์‹œ๋ฎฌ๋ ˆ์ด์…˜ ๋ฐ ๊ฒ€์ฆ
    ๋””์ง€ํ„ธ ํšŒ๋กœ ์„ค๊ณ„์—์„œ ์‹œ๋ฎฌ๋ ˆ์ด์…˜๊ณผ ๊ฒ€์ฆ์€ ๋งค์šฐ ์ค‘์š”ํ•œ ๋‹จ๊ณ„์ž…๋‹ˆ๋‹ค. ์‹œ๋ฎฌ๋ ˆ์ด์…˜์„ ํ†ตํ•ด ํšŒ๋กœ์˜ ๋™์ž‘์„ ์‚ฌ์ „์— ํ™•์ธํ•  ์ˆ˜ ์žˆ์œผ๋ฉฐ, ๊ฒ€์ฆ ๊ณผ์ •์„ ํ†ตํ•ด ํšŒ๋กœ์˜ ์ •ํ™•์„ฑ๊ณผ ์‹ ๋ขฐ์„ฑ์„ ๊ฒ€์ฆํ•  ์ˆ˜ ์žˆ์Šต๋‹ˆ๋‹ค. ์‹œ๋ฎฌ๋ ˆ์ด์…˜ ์‹œ ๊ณ ๋ คํ•ด์•ผ ํ•  ์‚ฌํ•ญ์œผ๋กœ๋Š” ์ž…๋ ฅ ์‹ ํ˜ธ ์ƒ์„ฑ, ํƒ€์ด๋ฐ ์ œ์•ฝ ์กฐ๊ฑด ์„ค์ •, ์ถœ๋ ฅ ์‹ ํ˜ธ ํ™•์ธ ๋“ฑ์ด ์žˆ์Šต๋‹ˆ๋‹ค. ๋˜ํ•œ ๋‹ค์–‘ํ•œ ์‹œ๋ฎฌ๋ ˆ์ด์…˜ ๋„๊ตฌ์™€ ๊ธฐ๋ฒ•์„ ํ™œ์šฉํ•˜์—ฌ ํšŒ๋กœ์˜ ๋™์ž‘์„ ๋ฉด๋ฐ€ํžˆ ๋ถ„์„ํ•  ์ˆ˜ ์žˆ์Šต๋‹ˆ๋‹ค. ๊ฒ€์ฆ ๊ณผ์ •์—์„œ๋Š” ํšŒ๋กœ์˜ ๊ธฐ๋Šฅ, ํƒ€์ด๋ฐ, ์ „๋ ฅ ์†Œ๋น„ ๋“ฑ์„ ์ข…ํ•ฉ์ ์œผ๋กœ ํ‰๊ฐ€ํ•˜์—ฌ ํšŒ๋กœ์˜ ์ •ํ™•์„ฑ๊ณผ ์‹ ๋ขฐ์„ฑ์„ ํ™•์ธํ•  ์ˆ˜ ์žˆ์Šต๋‹ˆ๋‹ค. ์ด๋Ÿฌํ•œ ์‹œ๋ฎฌ๋ ˆ์ด์…˜๊ณผ ๊ฒ€์ฆ ๊ณผ์ •์„ ํ†ตํ•ด ํšจ์œจ์ ์ด๊ณ  ์•ˆ์ •์ ์ธ ๋””์ง€ํ„ธ ํšŒ๋กœ๋ฅผ ์„ค๊ณ„ํ•  ์ˆ˜ ์žˆ์Šต๋‹ˆ๋‹ค.
  • 5. ํ•ฉ์„ฑ ๋ฐ ๋ถ„์„
    ๋””์ง€ํ„ธ ํšŒ๋กœ ์„ค๊ณ„์—์„œ ํ•ฉ์„ฑ๊ณผ ๋ถ„์„์€ ๋งค์šฐ ์ค‘์š”ํ•œ ๋‹จ๊ณ„์ž…๋‹ˆ๋‹ค. ํ•ฉ์„ฑ ๊ณผ์ •์—์„œ๋Š” Verilog ์ฝ”๋“œ์™€ ๊ฐ™์€ HDL ์ฝ”๋“œ๋ฅผ ์‹ค์ œ ํ•˜๋“œ์›จ์–ด ๊ตฌํ˜„์— ์ ํ•ฉํ•œ ๊ฒŒ์ดํŠธ ๋ ˆ๋ฒจ ํšŒ๋กœ๋กœ ๋ณ€ํ™˜ํ•ฉ๋‹ˆ๋‹ค. ์ด ๊ณผ์ •์—์„œ ํšŒ๋กœ์˜ ๋ฉด์ , ์ง€์—ฐ ์‹œ๊ฐ„, ์ „๋ ฅ ์†Œ๋น„ ๋“ฑ์„ ์ตœ์ ํ™”ํ•  ์ˆ˜ ์žˆ์Šต๋‹ˆ๋‹ค. ๋ถ„์„ ๊ณผ์ •์—์„œ๋Š” ํ•ฉ์„ฑ๋œ ํšŒ๋กœ์˜ ์„ฑ๋Šฅ, ์‹ ๋ขฐ์„ฑ, ์ „๋ ฅ ์†Œ๋น„ ๋“ฑ์„ ํ‰๊ฐ€ํ•˜์—ฌ ์„ค๊ณ„ ๋ชฉํ‘œ๋ฅผ ๋‹ฌ์„ฑํ–ˆ๋Š”์ง€ ํ™•์ธํ•ฉ๋‹ˆ๋‹ค. ์ด๋ฅผ ์œ„ํ•ด ๋‹ค์–‘ํ•œ ๋ถ„์„ ๋„๊ตฌ์™€ ๊ธฐ๋ฒ•์„ ํ™œ์šฉํ•  ์ˆ˜ ์žˆ์Šต๋‹ˆ๋‹ค. ํ•ฉ์„ฑ๊ณผ ๋ถ„์„ ๊ณผ์ •์„ ํ†ตํ•ด ํšจ์œจ์ ์ด๊ณ  ์•ˆ์ •์ ์ธ ๋””์ง€ํ„ธ ํšŒ๋กœ๋ฅผ ๊ตฌํ˜„ํ•  ์ˆ˜ ์žˆ์œผ๋ฉฐ, ์ด๋Š” ์ตœ์ข… ์ œํ’ˆ์˜ ์„ฑ๋Šฅ๊ณผ ์‹ ๋ขฐ์„ฑ์— ์ง์ ‘์ ์ธ ์˜ํ–ฅ์„ ๋ฏธ์นฉ๋‹ˆ๋‹ค. ๋”ฐ๋ผ์„œ ์ด ๋‹จ๊ณ„์—์„œ ์„ธ์‹ฌํ•œ ์ฃผ์˜์™€ ๋…ธ๋ ฅ์ด ํ•„์š”ํ•ฉ๋‹ˆ๋‹ค.