Bài giảng Thiết kế số: Giới thiệu về mạch số - TS. Hoàng Mạnh Thắng

Bài giảng Thiết kế số: Giới thiệu về mạch số - TS. Hoàng Mạnh Thắng được biên soạn với các nội dung chính sau: Giới thiệu về mạch số; Các mạng logic; Đại số Boolean; Các biến và các hàm; Cổng logic và mạng; Phân tích mạng logic. Mời quý thầy cô và các em sinh viên cùng tham khảo bài giảng!

Người trình bày:  Tiến sỹ Hoàng Manh Thă ̣ ́ng Mạch logic Mach logic th ̣ ực hiên ca ̣ ́c  Được thực hiên d ̣ ưới dang  ̣ mach điên t ̣ ̣ ử với giá tri la ̣ ̀ các  tín hiêu gi ̣ ới han vê ̣ ̀ các biến  có giá tri r ̣ ời rac̣ Mach logic nhi phân chi co ̣ ̣ ̉ ́ 2  giá tri, 0 va ̣ ̀ 1 Dang tông qua ̣ ̉ ́t cua mach  ̉ ̣ logic là mang chuyên mach ̣ ̉ ̣ Khoa ĐT-VT, Đại học Bách Khoa Hà nội Tiến sỹ Hoàng Mạnh Thắng X1 X2 X3 Xm Mạng chuyển mạch hoat đông trên ca ̣ ̣ ́c tín hiêu  ̣ số:  Y1 Y2 Y3 Ym Các giá trị rời rạc Đại số Boolean Ứng dung tr ̣ ực tiếp vào mang chuyên mach: ̣ ̉ ̣ Làm viêc v ̣ ới thiết bi 2 trang tha ̣ ̣ ́i  đai sô ̣ ́ Boolean 2  giá trị Dùng các biến Boolean (X,Y ) đê biêu diê ̉ ̉ ̃n đầu vào  và đầu ra cua mang chuyên mach ̉ ̣ ̉ ̣ Biến chi co ̉ ́ thê nhân môt trong 2 gia ̉ ̣ ̣ ́ tri, 0 hoăc 1 ̣ ̣ Các biến này ko phai la ̉ ̀ các số nhi phân, đ ̣ ơn gian no ̉ ́  chi la ̉ ̀ biêu diê ̉ ̃n 2 trang tha ̣ ́i cua biê ̉ ́n Boolean, Nhìn chung, nó không là điên a ̣ ́p, măc du ̣ ̀, trong môt sô ̣ ́  mach điên, no ̣ ̣ ́ được dùng đê biêu diê ̉ ̉ ̃n mức điên a ̣ ́p  cao/thấp ở đầu vào hoăc đâ ̣ ̀u ra, Khoa ĐT-VT, Đại học Bách Khoa Hà nội Tiến sỹ Hoàng Mạnh Thắng Các biến và các hàm Phần tử nhi phân đ ̣ ơn gian nhâ ̉ ́t là chuyên mach co ̉ ̣ ́ 2  trang tha ̣ ́i Nếu môt chuyên mach đ ̣ ̉ ̣ ược điều khiên b ̉ ởi môt biê ̣ ́n x.  Ta nói rằng, chuyên mach đo ̉ ̣ ́ng nếu x=1 và ngắt nếu  x=0  S x=0 x=1 Khoa ĐT-VT, Đại học Bách Khoa Hà nội Tiến sỹ Hoàng Mạnh Thắng x Các biến và các hàm (cont.) Gia s ̉ ử dùng chuyên mach đê  ̉ ̣ ̉ điều khiên đe ̉ ̀n:  Đầu ra được đinh nghi ̣ ̃a là trang tha ̣ ́i  cua đe ̉ ̀n L;  L=1  đèn sáng,  L=0  đèn tắt Trang tha ̣ ́i cua đe ̉ ̀n là hàm cua  ̉ x; L(x)=x L(x): hàm logic x: biến vào   S E Khoa ĐT-VT, Đại học Bách Khoa Hà nội Tiến sỹ Hoàng Mạnh Thắng x Các biến và các hàm (cont.) - AND Xét trường hợp 2 chuyên mach đ ̉ ̣ ược dùng đê bât/tă ̉ ̣ ́t  đèn Theo cách đấu nối tiếp thì đèn chi sa ̉ ́ng khi ca 2  ̉ chuyên mach cu ̉ ̣ ̀ng được đóng: L(x1,x2)=x1.x2 L=1 iff x1=1 AND x2=1 S S E x1 Khoa ĐT-VT, Đại học Bách Khoa Hà nội Tiến sỹ Hoàng Mạnh Thắng x2 Các biến và các hàm (cont.) - OR Xét trường hợp 2 chuyên mach đ ̉ ̣ ược dùng đê bât/tă ̉ ̣ ́t  đèn Theo cách đấu song song thì đèn chi sa ̉ ́ng khi 1 trong  2 chuyên mach, hoăc ca 2 đ ̉ ̣ ̣ ̉ ược đóng: L(x1,x2)=x1+x2 S L=1 if x1=1 OR x2=1 x1 E Khoa ĐT-VT, Đại học Bách Khoa Hà nội Tiến sỹ Hoàng Mạnh Thắng S x2 Các biến và các hàm (cont.) – nối hỗn hợp AND và OR Nối hỗn hợp sẽ cho ra các hàm logic đa dang  ̣ L(x1,x2)=(x1+x2 ) x3 S S x1 E S x3 x2 Khoa ĐT-VT, Đại học Bách Khoa Hà nội Tiến sỹ Hoàng Mạnh Thắng Các biến và các hàm (cont.) – nối hỗn hợp AND và OR Hàm logic gì đây ?  S x3 x1 E S S x2 S x3 L(x1,x2,x3,x4)=(x1x2 )+( x3 x4) Khoa ĐT-VT, Đại học Bách Khoa Hà nội Tiến sỹ Hoàng Mạnh Thắng 10 Các biến và các hàm (cont.) – NOT Như đã thấy, đèn sáng khi x=1, vây bây gi ̣ ờ ngược  lai thì ̣ :                                               Nghich đao ̣ ̉ L(x)=1 if x=0 và L(x)=0 if x=1 Hay L(x)=x’ x Ký hiêu:  ̣     , x’, hay NOT x E R x S Khoa ĐT-VT, Đại học Bách Khoa Hà nội Tiến sỹ Hoàng Mạnh Thắng 11 Các biến và các hàm (cont.) – Nghịch đảo của hàm Có                                  thì nghich đao cua ha ̣ ̉ ̉ ̀m f() sẽ  là: Ví du:̣ Khoa ĐT-VT, Đại học Bách Khoa Hà nội Tiến sỹ Hoàng Mạnh Thắng 12 Bảng trân lý (truth table) Liêt kê tha ̣ ̀nh bang đê mô ta đâ ̉ ̉ ̉ ̀y đu cho môt ha ̉ ̣ ̀m logic Giá tri kê ̣ ́t qua cua ha ̉ ̉ ̀m là tô h ̉ ợp cua ca ̉ ́c đầu vào Khoa ĐT-VT, Đại học Bách Khoa Hà nội Tiến sỹ Hoàng Mạnh Thắng 13 Bảng trân lý (truth table) – Hàm biến Khoa ĐT-VT, Đại học Bách Khoa Hà nội Tiến sỹ Hoàng Mạnh Thắng 14 Cổng logic và mạng Các phép AND, OR hay NOT có thê đ ̉ ược thực hiên  ̣ bằng mach điên, va ̣ ̣ ̀ mach điên đo ̣ ̣ ́ được goi la ̣ ̀ công  ̉ logic Công logic co ̉ ́ thê co ̉ ́ nhiều đầu vào, môt đâ ̣ ̀u ra là  hàm cua ca ̉ ́c đầu vào AND gates Khoa ĐT-VT, Đại học Bách Khoa Hà nội Tiến sỹ Hồng Mạnh Thắng 15 Cởng logic và mạng OR gates NOT gates Khoa ĐT-VT, Đại học Bách Khoa Hà nội Tiến sỹ Hoàng Mạnh Thắng 16 Cổng logic và mạng Mach l ̣ ớn hơn được xây dựng dựa trên các công logic  ̉ cơ ban va ̉ ̀ được goi la ̣ ̀ mang logic hay mach logic ̣ ̣ Khoa ĐT-VT, Đại học Bách Khoa Hà nội Tiến sỹ Hồng Mạnh Thắng 17 Cởng logic và mạng Vẽ bang trân ly ̉ ́ và vẽ mach logic cho ha ̣ ̀m Khoa ĐT-VT, Đại học Bách Khoa Hà nội Tiến sỹ Hoàng Mạnh Thắng 18 Phân tích mạng logic Phân tích là việc ngược lại của thiết kế Đê phân ti ̉ ́ch hàm chức năng cua mơt mang logic, tâ ̉ ̣ ̣ ́t  ca ca ̉ ́c kha năng đâ ̉ ̀u vào được đưa vào đê lâ ̉ ́y kết  qua ra ̉ f(x1,x2)=x1x2+\x1 Khoa ĐT-VT, Đại học Bách Khoa Hà nội Tiến sỹ Hoàng Mạnh Thắng 19 Phân tích mạng logic (cont.) Đê phân ti ̉ ́ch, các biến đầu vào và đầu ra có thê ̉ được biêu diê ̉ ̃n dưới dang biêu đô ̣ ̉ ̀ thời gian Khoa ĐT-VT, Đại học Bách Khoa Hà nội Tiến sỹ Hoàng Mạnh Thắng 20 ... ́c đầu vào Khoa ĐT-VT, Đại học Bách Khoa Hà nội Tiến sỹ Hoàng Mạnh Thắng 13 Bảng trân lý (truth table) – Hàm biến Khoa ĐT-VT, Đại học Bách Khoa Hà nội Tiến sỹ Hoàng Mạnh Thắng 14 Cổng logic... ́c đầu vào AND gates Khoa ĐT-VT, Đại học Bách Khoa Hà nội Tiến sỹ Hồng Mạnh Thắng 15 Cởng logic và mạng OR gates NOT gates Khoa ĐT-VT, Đại học Bách Khoa Hà nội Tiến sỹ Hoàng Mạnh Thắng 16 Cổng logic... ĐT-VT, Đại học Bách Khoa Hà nội Tiến sỹ Hồng Mạnh Thắng 17 Cởng logic và mạng Vẽ bang trân ly ̉ ́ và vẽ mach logic cho ha ̣ ̀m Khoa ĐT-VT, Đại học Bách Khoa Hà nội Tiến sỹ Hoàng Mạnh Thắng