Đang tải... (xem toàn văn)
Chương 1 giới thiệu chung về môn học Nhập môn mạch số. Mục tiêu của môn học này nhằm giúp người học hiểu được luận lý số (digital logic) ở mức cổng (gate level) và mức chuyển mạch (switch level) của các thành phần logic tổ hợp (combinational logic) và logic tuần tự (sequential logic), thiết kế và thực thi các mạch logic tổ hợp và tuần tự, phân tích được các mạch logic số từ đơn giản đến phức tạp, biết sử dụng các công cụ (tools) hỗ trợ và các Kit thực hành trong thiết kế logic Số.
NHẬP MƠN MẠCH SỐ CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU Thơng tin chung môn học Môn học: Nhập môn Mạch số Giảng viên: Email: Giờ tiếp SV: Địa điểm: 11/2/2017 Copyrights 2016 UIT-CE All Rights Reserved Thông tin chung môn học Sách tham khảo Digital Systems - principles and applications, Ronald J Tocci, 10th Edition, Prentice-Hall, 2001 11/2/2017 Digital design - Principles and Practices, John F Wakerly, 4th Edition, Prentice-Hall, 2001 Copyrights 2016 UIT-CE All Rights Reserved Kỹ thuật số Nguyễn Như Anh, NXB ĐHQG TP.HCM, 2002 Thông tin chung môn học Trọng số đánh giá môn học Thực hành: 20% Kiểm tra kì: 20% Quá trình: 10% Thi cuối kì: 50% 11/2/2017 Copyrights 2016 UIT-CE All Rights Reserved Mục tiêu môn học Hiểu luận lý số (digital logic) mức cổng (gate level) mức chuyển mạch (switch level) thành phần logic tổ hợp (combinational logic) logic (sequential logic) Thiết kế thực thi mạch logic tổ hợp Phân tích mạch logic số từ đơn giản đến phức tạp Biết sử dụng công cụ (tools) hỗ trợ Kit thực hành thiết kế logic Số 11/2/2017 Copyrights 2016 UIT-CE All Rights Reserved Vị trí, đối tượng mơn học chuỗi thiết kế ứng dụng chip ❖ Vị trí mơn học ❖ Đối tượng mơn học: ▪ Cổng logic: AND, OR, NOT, NAND, NOR,… ▪ Chốt, Flip-flop, ghi (register) ▪ Mạch logic tổ hợp: cộng, trừ, so sánh, chọn kênh, phân kênh,… ▪ Mạch logic tuần tự: mạch đếm đồng bộ, bất đồng bộ, ghi dịch,… 11/2/2017 Copyrights 2016 UIT-CE All Rights Reserved Chuỗi môn học thiết kế ứng dụng chip Tốn rời rạc Nhập mơn mạch số Kiến trúc máy tính Thiết kế luận lý số Thiết kế vi mạch với HDL Thiết kế vi mạch: số, tương tự, hỗn hợp Hệ điều hành Hệ thống nhúng Vi xử lý – Vi điều khiển 11/2/2017 Copyrights 2016 UIT-CE All Rights Reserved Nhập môn mạch số Chương 1: Giới thiệu Chương 2: Biểu diễn số hệ số khác Chương 3: Đại số Boolean cổng luận lý (logic gates) Chương 4: Mạch logic đánh giá tối ưu Chương 5: Mạch tổ hợp Chương 6: Mạch 11/2/2017 Copyrights 2016 UIT-CE All Rights Reserved Chương 1: Giới thiệu Tổng quan Những đặc điểm Số (digital features) Qui trình thiết kế Số (digital design processing) Các loại chip Số Những thuật ngữ Số Tóm tắt nội dung chương học 11/2/2017 Copyrights 2016 UIT-CE All Rights Reserved Chương 1: Giới thiệu Tổng quan Những đặc điểm Số (digital features) Qui trình thiết kế Số (digital design processing) Các loại chip Số Những thuật ngữ Số Tóm tắt nội dung chương học 10 11/2/2017 Copyrights 2016 UIT-CE All Rights Reserved Chương 1: Giới thiệu Tổng quan Những đặc điểm Số (digital features) Qui trình thiết kế Số (digital design processing) Các loại chip Số Những thuật ngữ Số Tóm tắt nội dung chương học 32 11/2/2017 Copyrights 2016 UIT-CE All Rights Reserved Quy trình thiết kế số ❖ Truyền thống ❖ CAD (Computer-Aided Design): Thiết kế dựa vào máy tính - Dựa vào mơ hình tốn học - Sử dụng phương pháp phân tích - Qui định ràng buộc - Hữu ích với thiết kế nhỏ - Không phù hợp với thiết kế lớn thực tế - Sử dụng phần mềm dựa mơ hình tốn học phương pháp phân tích - Dễ dàng, tiện lợi cho người sử dụng - Nhiều chi tiết trừu tượng hóa - Rất phù hợp cho thiết kế thực tế (thiết kế phức tạp) 33 11/2/2017 Copyrights 2016 UIT-CE All Rights Reserved Quy trình thiết kế số u cầu thiết kế Mơ tả kỹ thuật sơ đồ, lưu đồ Thiết kế Mô Sửa lại thiết kế Thiết kế hoạt động đúng? 34 11/2/2017 Copyrights 2016 UIT-CE All Rights Reserved Quy trình thiết kế số Thử nghiệm thực tế Sửa lỗi Kiểm tra Thiết kế hoạt động với mô tả kỹ thuật? 11/2/2017 Có lỗi nhỏ? Hồn thành sản phẩm Copyrights 2016 UIT-CE All Rights Reserved Sửa lại thiết kế 35 Ví dụ: đường liệu (data path) chip đơn giản Ghi chú: học chi tiết mơn Kiến2016 trúc máy tínhReserved Copyrights UIT-CE All Rights 11/2/2017 36 Thiết bị kiểm tra phân tích tín hiệu Máy phân tích luận lý (logic analyzer) hiển thị đồng thời nhiều kênh (channels) thông tin dạng số hiển thị giá trị liệu tín hiệu thời điểm cụ thể hình hiển thị 37 11/2/2017 Copyrights 2016 UIT-CE All Rights Reserved Chương 1: Giới thiệu Tổng quan Những đặc điểm Số (digital features) Qui trình thiết kế Số (digital design processing) Các loại chip Số Những thuật ngữ Số Tóm tắt nội dung chương học 38 11/2/2017 Copyrights 2016 UIT-CE All Rights Reserved Các loại chip số Dựa vào đặc điểm tính Các chip tiêu chuẩn, (Standard chip) ❖Chứa lượng nhỏ cổng logic ❖Thực thi hàm, chức đơn giản (NOT, AND, OR,…) ❖Ví dụ: chip họ 74xx 39 11/2/2017 Copyrights 2016 UIT-CE All Rights Reserved Các loại chip số Dựa vào đặc điểm tính Các chip có khả lập trình (Programmable Logic Devices (PLD) Field-Programmable Gate Array (FPGA)) ❖Tập hợp cổng chưa kết nối, việc kết nối cổng lập trình người sử dụng thơng qua CAD tools ❖Chức chip thiết kế người sử dụng 11/2/2017 Altera DE2 board with Cyclone II FPGA chip Copyrights 2016 UIT-CE All Rights Reserved 40 Các loại chip số Dựa vào đặc điểm tính Các chip chuyên dụng thực ứng dụng cụ thể (Application-Specific Integrated Circuit (ASIC)) ❖Tối ưu để thực thi chức cụ thể ❖Tối ưu hiệu suất, tốc độ thực thi ❖Nhiều mạch logic tích hợp ❖Giá thành cao 11/2/2017 A tray of ASIC chips An ASIC-based USB Bitcoin miner The ASIC chip is on the bottom-left of the device Copyrights 2016 UIT-CE All Rights Reserved 41 Các loại chip số Dựa vào độ tích hợp cổng logic Độ tích hợp nhỏ (Small Scale Integration - SSI): đến 20 cổng Độ tích hợp trung bình (Medium Scale Integration - MSI): 20 đến 200 cổng Độ tích hợp lớn (Large Scale Integration - LSI): 200 đến 1.000 000 cổng Độ tích hợp cực lớn (Very Large Scale Integration - VLSI): 1.000.000 cổng 42 11/2/2017 Copyrights 2016 UIT-CE All Rights Reserved Chương 1: Giới thiệu Tổng quan Những đặc điểm Số (digital features) Qui trình thiết kế Số (digital design processing) Các loại chip Số Những thuật ngữ Số Tóm tắt nội dung chương học 43 11/2/2017 Copyrights 2016 UIT-CE All Rights Reserved Những thuật ngữ Tương tự (analog): tín hiệu biểu diễn liên tục Số (digital): biểu diễn lượng rời rạc tập hợp giá trị rời rạc Nhị phân (binary): Một hệ số 2, biểu diễn hai giá trị Bit: ký tự nhị phân, Chip logic lập trình (programmable logic chip): Một loại chip số có khả lập trình để thực chức cụ thể FPGA Chip logic chức cố định (fixed-function logic chip): Những loại chip số có chức cố định, khơng thể thay đổi ASIC 11/2/2017 Copyrights 2016 UIT-CE All Rights Reserved 44 Tóm tắt nội dung chương học Qua Chương 1, sinh viên cần nắm nội dung sau: Tại cần học kiến thức Nhập mơn mạch số Kiến thức liên quan đến ngành học nào? Tín hiệu tương tự, Tín hiệu số khác nào? Mạch tương tự Mạch số khác nào? Sự liên quan Kiến thức Nhập mơn mạch số Máy tính Quy trình thiết kế mạch số, lớn thiết kế máy tính 45 11/2/2017 Copyrights 2016 UIT-CE All Rights Reserved THẢO LUẬN ??? 46 11/2/2017 Copyrights 2016 UIT-CE All Rights Reserved ... luật Moore phát biểu năm 19 65 13 11 /2/2 017 Copyrights 2 016 UIT-CE All Rights Reserved Tổng quan Định luật Moore phát triển vi mạch bán dẫn ngày 14 11 /2/2 017 Copyrights 2 016 UIT-CE All Rights Reserved... 11 /2/2 017 Copyrights 2 016 UIT-CE All Rights Reserved Nhập môn mạch số Chương 1: Giới thiệu Chương 2: Biểu diễn số hệ số khác Chương 3: Đại số Boolean cổng luận lý (logic gates) Chương 4: Mạch. .. doanh thu tăng vượt bậc, từ 21 tỷ đô la năm 19 85 đến 324 tỷ đô la năm 2 012 11 11 /2/2 017 Copyrights 2 016 UIT-CE All Rights Reserved Tổng quan Robert Noyce, 19 27 - 19 90 Biệt danh “ông chủ thung