Bài giảng Kiến trúc máy tính - Chương 0: Tổng quan nhập môn mạch số cung cấp cho người đọc các kiến thức: Giới thiệu các hệ thống số, chuyển đổi giữa các hệ thống số, các cổng Logics cơ bản, mạch Logic, mạch tích hợp. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.
Kiến trúc máy tính • ThS Hà Lê Hồi Trung • https://sites.google.com/site/trunghlhitu/ kientrucmaytinh/cq_he_2014 • trunghlh@uit.edu.vn Nội Dung • • • • • Chương - Tổng quan nhập môn mạch số Chương - Máy tính - khái niệm công nghệ Chương – Assembly MIPS Chương - Phép tốn số học máy tính Chương - Đường liệu Một số quy tắc • Giữa kỳ: 30% • Cuối kỳ: 70% • Vào lớp trật tự KIẾN TRÚC MÁY TÍNH Chương Tổng Quan Nhập Môn Mạch Số Nội Dung Giới thiệu hệ thống số Chuyển đổi hệ thống số Các cổng Logics Mạch Logic Mạch tích hợp Giới thiệu hệ thống số • Số Thập Phân • Số Nhị Phân • Số Thập Lục Phân • Số Bát Phân Các Hệ thống số Hệ thống số Thập Phân Nhị Phân Bát Phân Thập Lục Cơ số 10 16 Chữ số 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 0, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, A, B, C, D, E, F Số Thập Phân Ví dụ: 2745.21410 Decimal point weight weight weight weight weight Số Thập Phân • Phân tích số thập phân : 2745.21410 • 2745.21410 = * 103 + * 102 + * 101 + * 100 + * 10-1 + * 10-2 + * 10-3 Số Nhị Phân Ví dụ: 1011.1012 Binary point weight weight weight weight weight Mạch giải mã nhị phân (Binary Decoders) • Mạch giải mã n-ra-2n: n ngõ vào 2n ngõ – Mã đầu vào: n bit nhị phân – Mã đầu ra: 1-trong-2n • Ví dụ: n=2, mạch giải mã 2-ra-4 Chú ý ―x‖ (kí hiệu ngõ vào don’t care) Giải mã nhị phân 2-ra-4 Ứng dụng mạch giải mã • Một ứng dụng phổ biến giải mã địa cho chip nhớ Mạch mã hố • Nhiều ngõ vào/ nhiều ngõ • Chức ngược lại với mạch giải mã • Outputs (m) inputs (n) • Chuyển mã ngõ vào thành mã ngõ input code output code ENCODER Encoders vs Decoders Decoder Encoder decoders/encoders nhị phân n-ra-2^n 2^n-ra-n Input code: Mã nhị phân Input code: 1-trong-2^n Output code:1-trong-2^n Output code: Mã nhị phân Mạch mã hố nhị phân (Binary Encoder) • 2^n-ra-n encoder: 2^n ngõ vào n ngõ – Input code: 1-trong-2^n – Output code: Mã nhị phân Binary encoder I0 I1 • Ví dụ: n=3, mạch mã hóa 8-ra-3 Ngõ vào I0 0 0 0 I1 0 0 0 I2 0 0 0 I3 0 0 0 I4 0 0 0 I5 0 0 0 I6 0 0 0 I7 0 0 0 Ngõ Y2 Y1 0 0 1 1 1 1 Y0 1 1 I2 Y0 I3 Y1 I4 Y2 I5 I6 I7 Hiện thực mạch mã hóa 8-ra-3 Ngõ vào I0 0 0 0 I1 0 0 0 I2 0 0 0 I3 0 0 0 Ngõ I4 0 0 0 I5 0 0 0 • Rút gọn: Y0 = I1 + I3 + I5 + I7 Y1 = I2 + I3 + I6 + I7 Y2 = I4 + I5 + I6 + I7 I6 0 0 0 I7 0 0 0 Y2 Y1 Y0 0 0 1 0 1 0 1 1 1 I0 Y2 I1 I2 I3 Y1 I4 I5 I6 I7 Y0 Multiplexer (MUX)/ Demultiplexer (DeMUX) Multiplexer • Multiplexer (MUX) truyền ngõ vào làm ngõ dựa tín hiệu Select Ngõ vào SELECT xác định ngõ vào truyền Z 2-ra-1 Multiplexer Out =I0 * Sel + I1 *Sel Sel Out I0 I1 4-ra-1 Mux • 4-ra-1 Mux xuất bốn ngõ vào dựa giá trị tín hiệu select Xây dựng MUX 4-ra-1 • Từ MUX 2-ra-1 Demultiplexer • Demultiplexer (DEMUX) lấy ngõ vào phân phối ngõ – Mã ngõ vào SELECT xác định ngõ mà ngõ vào DATA truyền qua DATA truyền ngõ xác định mã ngõ vào SELECT DEMUX 1-ra-8 demultiplexer Chú ý: I ngõ vào DATA Bài tập • Xây dựng Mux 16 – 1, sử dụng mux – • Xây dựng Mux – 1, sử dụng mux – • Xây dựng Mux – 1, sử dụng mux – 1, mux – ... 00 1 01 0 01 1 100 101 1 10 111 • VD: Thập Lục Phân => Nhị Phân Hexadecimal Binary • Chuyển đổi chữ số dạng Thập Lục Phân sang nhóm bits Nhị Phân • VD: Hex Bin A B C D E F 00 00 000 1 00 10 001 1 01 00 0 101 ... khơng dấu Phép Trừ • Quy tắc thực phép trừ sau: 0- 0 =0 1-1 =0 1 -0 = 1 [1 ]0 - = Mượn1 • VD: Thực phép trừ số nhị phân bits: 00 111 từ 101 01 101 01 00 111 01 1 10 21 = 14 Các cổng Logics Cơ Bản NỘI DUNG • Cổng... Phân 1F0C16 = 1_1111 _00 00_ 1 100 2 Chuyển đổi từ Nhị Phân sang Bát Phân 1_111_ 100 _00 1_ 100 2 = 174148 Ví Dụ: 107 68 => Thập Lục phân Chuyển đổi từ Bát Phân sang Nhị Phân 107 68 = 1 _00 0_111_1 102 Chuyển