조합 회로: 디코더, 멀티플렉서, 덧셈기

현재 입력만으로 출력이 정해지는 회로. MCU 안의 주소 해석, 핀 기능 선택, ALU가 모두 조합 회로입니다.

조합 회로에는 기억이 없습니다. 입력이 바뀌면 잠깐의 지연 뒤에 출력이 바로 따라 바뀝니다.

디코더

n비트 입력을 2ⁿ개 출력 중 하나로 바꿉니다. 3비트로 8개 칩 중 하나를 고르는 칩 선택 회로가 대표적입니다. CPU가 주소를 보고 "이건 Flash, 이건 GPIO"를 가르는 것도 디코더입니다.

여러 입력 중 하나를 골라 출력으로 보냅니다. MCU 핀 하나가 GPIO, UART, PWM 중 무엇으로 쓰일지 고르는 대체 기능(AF) 선택이 멀티플렉서이고, ADC 하나로 여러 채널을 읽는 것도 아날로그 멀티플렉서 덕분입니다.

반가산기는 두 비트를 더해 합과 자리올림을 만들고, 전가산기는 아래 자리 올림까지 더합니다. 전가산기를 32개 이으면 32비트 덧셈기가 되고, 이것이 CPU ALU의 핵심입니다.

게이트마다 수 ns의 전파 지연이 있어서 입력이 바뀐 직후 출력이 잠깐 흔들릴 수 있습니다(글리치). 그래서 실제 시스템은 클럭에 맞춰 안정된 값만 읽습니다. 이것이 다음 단계인 순차 회로로 이어집니다.