Đang tải... (xem toàn văn)
Bài thực hành số 1 HDTH môn Kiến trúc máy tính & Hợp Ngữ Thiết Kế Mạch Với LogicSim THIẾT KẾ MẠCH VỚI LOGICSIM Mục đích Nắm rõ hoạt động của các mạch tổ hợp và mạch tuần tự cơ bản Sử dụng các mạch[.]
HDTH mơn Kiến trúc máy tính & Hợp Ngữ Thiết Kế Mạch Với LogicSim THIẾT KẾ MẠCH VỚI LOGICSIM Mục đích Nắm rõ hoạt động mạch tổ hợp mạch Sử dụng mạch tổ hợp để thiết kế mạch tổ hợp phức tạp Tóm tắt lý thuyết Xem lại phần lý thuyết mạch tổ hợp học Hướng dẫn Thiết mạch sử dụng led đoạn cho phép hiển thị giá trị từ 0-9 tương ứng với dãy bit đầu vào - Sử dụng Led đoạn (7-segment) - Sử dụng bit đầu vào - Ta có bảng chân trị sơ đồ bố trí đoạn sau Bộ mơn Mạng máy tính & Viễn thông – Khoa CNTT – Trường ĐH KHTN TPHCM - -1 HDTH mơn Kiến trúc máy tính & Hợp Ngữ Thiết Kế Mạch Với LogicSim - Cấu tạo led đoạn logicsim sau đoạn sáng lên đầu vào tối đầu vào - Ta có biểu thức logic bảng chân trị sau (chú ý dấu ~ ký hiệu NOT) D0 = ~I2 ~I0 + ~I2 I1 + I1 ~I0 + I2 ~I1 I0 + I3 D1 = ~I1 + I0 + I2 D2 = ~I2 ~I0 + I1 ~I0 D3 = ~I2 I1 + I1 ~I0 + I2 ~I1 + I3 D4 = ~I2 + ~I1 ~I0 + I1 I0 D5 = ~I1 ~I0 + I2 ~I1 + I2 ~I0 + I3 D6 = ~I2 ~I0 + I1 + I2 I0 + I3 - Dựa biểu thức logic ta tiến hành xây dựng sơ đồ mạch kéo thả thành phần cần thiết logicsim để mô mạch (Xem file Led7Doan.circ) - Thực việc kiểm tra mạch xây dựng hay chưa Thiết Kế mạch đếm từ 0->3 giây tăng đơn vị thị số cách sử dụng Led đoạn Ta sử dụng flip-flop JK mắc theo sơ đồ sau để tao thành mạch đếm bit Count Enable J K J K SET CL R SET CL R Q I0 Q Q I1 Q Clock Xung đồng hồ 1Hz Bộ mơn Mạng máy tính & Viễn thông – Khoa CNTT – Trường ĐH KHTN TPHCM - -2 HDTH mơn Kiến trúc máy tính & Hợp Ngữ Bảng chân trị biểu thức logic tương ứng Thiết Kế Mạch Với LogicSim D0 = ~I0 + I1 D1 = ~I1+ I0 D2 = ~I0 D3 = I1 D4 = D5 = ~I1 ~I0 D6 = ~I0 + I1 - Dựa biểu thức logic ta tiến hành xây dựng sơ đồ mạch kéo thả thành phần cần thiết logicsim để mô mạch (Xem file Count.circ) - Thực việc kiểm tra mạch xây dựng hay chưa Yêu Cầu Thêm Thử xây dựng mô mạch học phần lý thuyết kiểm tra mạch tồn cộng, mạch trừ, flip-flop … Tìm hiểu thêm mạch tổ hợp, tuần tự, nhớ xây dựng sẵn logicsim Tìm hiểu phương pháp sơ đồ Karnaugh để đơn giản hóa biểu thức logic Làm tập phần tập Tham Khảo - Download Logisim http://ozark.hendrix.edu/~burch/logisim/download.html - Tham khảo hướng dẫn sử dụng Logisim http://ozark.hendrix.edu/~burch/logisim/docs/2.1.0/guide/tutorial/index.html Bài tập Bài Hãy xây dựng kiểm tra hoạt động của mạch sau: - Mạch mã hóa 2-1 4-2 Bộ mơn Mạng máy tính & Viễn thơng – Khoa CNTT – Trường ĐH KHTN TPHCM - -3 HDTH mơn Kiến trúc máy tính & Hợp Ngữ - Mạch mã hóa ưu tiên 4-2 8-3 Thiết Kế Mạch Với LogicSim - Mạch giải mã 1-2 2-4 - Mạch giải mã 2-4 với tín hiệu Enable - Mạch dồn 2-1 4-1 - Mạch phân 1-2 1-4 Từ mạch xây dựng kiểm tra mạch sau: - Mạch mã hóa ưu tiên 16-4 - Mạch giải mã 3-8 4-16 - Mạch dồn 8-1 16-1 - Mạch phân 1-8 1-16 Gợi ý: - Mạch mã hóa ưu tiên 16-4: sử dụng mạch mã hóa ưu tiên 4-2 - Mạch giải mã 3-8: sử dụng mạch giải mã 2-4 với tín hiệu Enable - Mạch giải mã 4-16: dùng mạch giải mã 2-4 với tín hiệu Enable mạch giải mã 2-4 - Mạch dồn 8-1: sử dụng mạch dồn 4-1 mạch dồn 2-1 - Mạch dồn 16-1: sử dụng mạch dồn 8-1 mạch dồn 2-1 - Mạch phân 1-8: Sử dụng mạch phân 1-2 mạch phân 1-4 - Mạch phân 1-16: Dùng mạch phân 1-2 mạch phân 1-8 dùng mạch phân 1-4 Bài Hãy xây dựng kiểm tra mạch sau: - Mạch nửa cộng bit - Mạch toàn cộng bit - Mạch so sánh bit (Kết trả giá trị: lớn hơn, bằng, nhỏ hơn) Từ mạch này, xây dựng kiểm tra mạch sau: - Mạch tăng số bit - Mạch cộng số bit - Mạch so sánh số bit Gợi ý: - Mạch tăng số bit: sử dụng mạch nửa cộng - Mạch cộng số bit: sử dụng mạch tồn cộng - Mạch so sánh bit có bảng chân trị sau: Bộ mơn Mạng máy tính & Viễn thông – Khoa CNTT – Trường ĐH KHTN TPHCM - -4 HDTH mơn Kiến trúc máy tính & Hợp Ngữ Thiết Kế Mạch Với LogicSim - Để tạo mạch so sánh cho dãy bit mạch so sánh bit xây dựng cần thêm tín hiệu đầu vào Enable nhằm mục đích điều khiển hoạt động mạch này: + En = 0: tất đầu = 0, nghĩa không so sánh + En = 1: mạch hoạt động bình thường Mạch so sánh bit kèm theo tín hiệu Enable có bảng chân trị sau: Bài Xây dựng kiểm tra mạch số cho phép chọn thực phép tính cộng, trừ số bit Gợi ý: A+B=A+B +0 A – B = A + B’ + Bài Xây dựng kiểm tra mạch xử lý luận lý đơn giản cho phép chọn thực phép tính luận lý: AND, OR, XOR, NOT bit Gợi ý: Sử dụng mạch dồn 4-1 để lựa chọn phép tính cần thực Bài 5: Xây dựng mạch lật học: RS, D, JK Kiểm tra tất trường hợp đầu vào Bài tập nâng cao Bài 6: Mở rộng tập cho việc thực số bit Gợi ý: Sử dụng mạch xây dựng tập Bộ mơn Mạng máy tính & Viễn thông – Khoa CNTT – Trường ĐH KHTN TPHCM - -5 HDTH mơn Kiến trúc máy tính & Hợp Ngữ Thiết Kế Mạch Với LogicSim Bài Xây dựng mạch xử lý số học đơn giản cho phép thực số phép toán bản: cộng, trừ, gán, tăng, giảm số bit Gợi ý: Kết hợp tư tưởng tập 4, tập với lưu ý sau: C= A+B = A+B +0 C = A – B = A + B’ + C= A = A+0 +0 C= A+1 = A+1 +0 C = A – = A + Fh + Bài Xây dựng mạch đếm từ 0-7 dùng led đoạn để thị số Bộ mơn Mạng máy tính & Viễn thơng – Khoa CNTT – Trường ĐH KHTN TPHCM - -6