Bài giảng Kiến trúc máy tính: Chương 4 - Vũ Đức Lung

Bài giảng Kiến trúc máy tính - Chương 4: Mạch Logic số trình bày các nội dung: Cổng và đại số Boolean, bản đồ Karnaugh, những mạch Logic số cơ bản, mạch tích hợp, mạch kết hợp, bộ dồn kênh-bộ phân kênh... Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.

Chương – Mạch Logic số 4.1 Cổng đại số Boolean 4.1.1 Cổng (Gate) 4.1.2 Đại số Boolean 4.2 Bản đồ Karnaugh 4.3 Những mạch Logic số 4.3.1 Mạch tích hợp (IC-Intergrate Circuit) 4.3.2 Mạch kết hợp (Combinational Circuit) 4.3.3 Bộ dồn kênh-bộ phân kênh 4.3.4 Mạch cộng (Adder) 4.3.5 Mạch giải mã mã hóa Vũ Đức Lung Khoa KTMT CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 4.1 Cổng đại số Boolean Cổng – sở phần cứng, từ chế tạo máy tính số Gọi cổng luận lý cho kết lý luận đại số logic A B C (cổng A AND B = C) Mạch số mạch diện hai giá trị logic Thường tín hiệu volt đại diện cho số nhị phân tín hiệu volt – nhị phân Vũ Đức Lung Khoa KTMT CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 4.1.1 Cổng (Gate)  Bộ chuyển đổi transistor – cổng (gate): Cực góp (collector), cực (base), cực phát (emitter) Cổng NAND b) a) Cổng INV (NOT) 12 +Vcc Collector V2 1 32 Vout 12 Vin V1 Vout Base Emiter GND U5 GND Vũ Đức Lung Khoa KTMT CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 4.1.1 Cổng (Gate)  Cổng NOR +Vcc Vout V2 V1 3 Vũ Đức Lung Khoa KTMT CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Các cổng logic số         AND OR Inverter Buffer NAND NOR XOR (exclusive-OR) NXOR A B x A B x 0 0 1 0 1 AND Vũ Đức Lung Khoa KTMT CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Các cổng logic số NAND OR A B x NOR A B x A B x A B x A B x A B x 0 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 Vũ Đức Lung Khoa KTMT CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Các cổng logic số  Cổng INVERTER (NOT) cổng XOR A A B x A x 1 x A B f 0 1 1 1 Vũ Đức Lung Khoa KTMT CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 4.1.2 Đại số Boolean (Boolean Algebra) - Đại số Boolean lấy theo tên người khám phá nó, nhà tốn học người Anh George Boole - Đại số Boolean mơn đại số biến hàm lấy giá trị -Đại số boolean gọi đại số Logic Logic chuyển mạch (switching algebra) Sai Đúng Tắt Mở Thấp Cao Khơng Có Cơng tắc mở Cơng tắc đóng Vũ Đức Lung Khoa KTMT CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 4.1.2 Đại số Boolean (Boolean Algebra) Dạng AND Tên Dạng OR Định luật thống 1A = A 0+A=A Định luật không OA = O 1+ A = Định luật Idempotent AA = A A+A=A Định luật nghịch đảo AA A A Định luật giao hoán AB = BA A+B = B+A Định luật kết hợp (AB)C = A(BC) (A+B)+C = A + (B+C) Định luật phân bố A + BC = (A + B)(A + C) A(B+C) = AB + AC Định luật hấp thụ A(A + B) = A A + AB = A Định luật De Morgan AB A B A B Vũ Đức Lung Khoa KTMT CuuDuongThanCong.com AB https://fb.com/tailieudientucntt 4.1.2 Đại số Boolean (Boolean Algebra)  Quy tắc phủ định: X X  Hàm Logic: y A OR B A B  Bảng chân trị (truth table) A B y 0 0 1 1 1 Vũ Đức Lung Khoa KTMT CuuDuongThanCong.com 10 https://fb.com/tailieudientucntt Bộ dồn kênh (Multiplexer)  Bộ dồn kênh hay gọi mạch chọn kênh mạch có chức chọn N kênh vào để đưa đến ngõ c1 c2 y 0 x1 x2 x3 1 x4 Vũ Đức Lung Khoa KTMT CuuDuongThanCong.com 30 https://fb.com/tailieudientucntt Bộ dồn kênh (Multiplexer)  Sơ đồ dồn kênh đầu vào, đầu x1 3DNA x2 3DNA y 4RO x3 3DNA x4 NOT c1 NOT 3DNA c2 Vũ Đức Lung Khoa KTMT CuuDuongThanCong.com 31 https://fb.com/tailieudientucntt Bộ dồn kênh (Multiplexer) đầu vào Vũ Đức Lung Khoa KTMT CuuDuongThanCong.com 32 https://fb.com/tailieudientucntt Bộ phân kênh (Demultiplexer) Vũ Đức Lung Khoa KTMT CuuDuongThanCong.com 33 https://fb.com/tailieudientucntt Mạch cộng (adder) nửa cộng (half adder) A B Sum Carry 0 0 A 1 B 1 1 XOR Sum AND2 Carry Bảng chân trị mạch cho nửa cộng Vũ Đức Lung Khoa KTMT CuuDuongThanCong.com 34 https://fb.com/tailieudientucntt Mạch cộng (adder)  Bộ cộng đầy đủ(Full Adder) Vũ Đức Lung Khoa KTMT CuuDuongThanCong.com 35 https://fb.com/tailieudientucntt Bộ cộng n bit Vũ Đức Lung Khoa KTMT CuuDuongThanCong.com 36 https://fb.com/tailieudientucntt Mạch giải mã mã hóa  Mạch mã hố (Encoder) 2n ngõ nhập  n ngõ xuất x7 x6 x5 x4 x3 x2 x1 x0 A2 A1 A0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 Vũ Đức Lung Khoa KTMT CuuDuongThanCong.com 37 https://fb.com/tailieudientucntt Mạch giải mã mã hóa  Phương trình logic tối giản:  A0 = x1 + x3 + x5 + x7  A1 = x2 + x3 + x6 + x7  A2 = x4 + x5 + x6 + x7 ENCODER 83 Vũ Đức Lung Khoa KTMT CuuDuongThanCong.com 38 https://fb.com/tailieudientucntt Mạch giải mã (Decoder) n ngõ nhập  2n ngõ xuất Nếu ngõ nhập có số tổ hợp khơng dùng số ngõ 2n Khi mạch giải mã gọi mạch giải mã n-m, với m n Vũ Đức Lung Khoa KTMT CuuDuongThanCong.com 39 https://fb.com/tailieudientucntt Mạch giải mã (Decoder)  phương trình logic tối giản B A U6 y0 AB y1 AB INV U5 INV U1 y0 y1 y2 y3 AND2 y2 y3 AB U2 AB AND2 U3 AND2 U4 AND2 Vũ Đức Lung Khoa KTMT CuuDuongThanCong.com 40 https://fb.com/tailieudientucntt 3.2.Mạch Giải Mã & Mã Hóa Mạch giải mã 3-8 A B C D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 0 Vũ Đức Lung Khoa KTMT CuuDuongThanCong.com 41 https://fb.com/tailieudientucntt Sơ đồ mạch giải mã 3-8 Vũ Đức Lung Khoa KTMT CuuDuongThanCong.com 42 https://fb.com/tailieudientucntt Mạch giải mã dùng cổng NAND U4 U 10 A0 D0 INV E A1 A0 D0 D1 D2 D3 N AND U4 U 11 D1 INV N AND A1 U 12 D2 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 x x 1 1 N AND U 13 D3 U4 E N AND INV Mạch giải mã 2-4 với cổng NAND Vũ Đức Lung Khoa KTMT CuuDuongThanCong.com 43 https://fb.com/tailieudientucntt Mở rộng mạch giải mã Trong trường hợp cần mạch giải mã với kích cỡ lớn ta ghép hay nhiều mạch nhỏ lại để mạch cần thiết Ký hiệu Decoder 24 Vũ Đức Lung Khoa KTMT CuuDuongThanCong.com 44 https://fb.com/tailieudientucntt ... xn  Ví dụ: Vũ Đức Lung Khoa KTMT CuuDuongThanCong.com 14 https://fb.com/tailieudientucntt 4. 1.2 Đại số Boolean (Boolean Algebra)  Các cổng tương đương từ định lý DeMorgan Vũ Đức Lung Khoa KTMT... vào vòng khác Vũ Đức Lung Khoa KTMT CuuDuongThanCong.com 20 https://fb.com/tailieudientucntt 4. 2 Bản đồ Karnaugh CD AB 00 01 11 10 00 01 11 12 13 15 14 10 11 10 c) Bản đồ biến Vũ Đức Lung Khoa KTMT... V1 Vout Base Emiter GND U5 GND Vũ Đức Lung Khoa KTMT CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 4. 1.1 Cổng (Gate)  Cổng NOR +Vcc Vout V2 V1 3 Vũ Đức Lung Khoa KTMT CuuDuongThanCong.com