Bài giảng Kiến trúc máy tính - Chương 0: Tổng quan nhập môn mạch số

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 Chương Tổng Quan Nhập Mơn 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 Số Nhị Phân • Phân tích số nhị phân 1011.1012 Binary point • 1011.1012 = * 23 + * 22 + * 21 + * 20 + * 2-1 + * 2-2 + * 2-3 = 11.62510 Số Bát Phân • Số Bát Phân : 3728 • 3728 = * 82 + * 81 + * 80 = 25010 Số Thập Lục Phân • Phân tích số thập lục phân : 3BA16 • 3BA16 = * 162 + 11 * 161 + 10 * 160 = 95410 Mạch giải mã (Decoder) • • • • Nhiều ngõ vào/ nhiều ngõ Ngõ vào (n) thông thường ngõ (m) Chuyển mã ngõ vào thành mã ngõ Ánh xạ 1-1: – Mỗi mã ngõ vào tạo mã ngõ • Các mã ngõ vào: – Mã nhị phân enable inputs – Your Code! • Các mã ngõ ra: – 1-trong-m – Gray Code – BCD Code 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 Y0 0 0 1 0 1 0 1 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 ... 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... thương số • Phần số dư gọi LSD (Số có trọng số thấp nhất) • Phần số dư cuối gọi MSD (Số có trọng số cao nhất) Ví Dụ: 42310 => Thập Lục Phân Thập Phân => Bát Phân Decimal Octal • Chia số thập... lại – Chia có thương số • Phần số dư gọi LSD (Số có trọng số thấp nhất) • Phần số dư cuối gọi MSD (Số có trọng số lớn nhất) Bát Phân => Nhị Phân Octal Binary • Chuyển đổi chữ số dạng Bát Phân sang