Bài giảng kiến trúc máy tính (computer architecture) chương 2 nguyễn kim khánh

NKK-HUST c om Kiến trúc máy tính cu u du o ng th an co ng Chương CƠ BẢN VỀ LOGIC SỐ Nguyễn Kim Khánh Trường Đại học Bách khoa Hà Nội 2017 Kiến trúc máy tính CuuDuongThanCong.com 42 https://fb.com/tailieudientucntt NKK-HUST Nội dung học phần cu u du o ng th an co ng c om Chương Giới thiệu chung Chương Cơ logic số Chương Hệ thống máy tính Chương Số học máy tính Chương Kiến trúc tập lệnh Chương Bộ xử lý Chương Bộ nhớ máy tính Chương Hệ thống vào-ra Chương Các kiến trúc song song 2017 Kiến trúc máy tính CuuDuongThanCong.com 43 https://fb.com/tailieudientucntt NKK-HUST c om Nội dung chương cu u du o ng th an co ng 2.1 Các hệ đếm 2.2 Đại số Boole 2.3 Các cổng logic 2.4 Mạch tổ hợp 2.5 Mạch dãy 2017 Kiến trúc máy tính CuuDuongThanCong.com 44 https://fb.com/tailieudientucntt NKK-HUST Hệ thập phân (Decimal System) người sử dụng Hệ nhị phân (Binary System) máy tính sử dụng Hệ mười sáu (Hexadecimal System) dùng để viết gọn cho số nhị phân du o cu u n ng th an n co ng n c om 2.1 Các hệ đếm 2017 Kiến trúc máy tính CuuDuongThanCong.com 45 https://fb.com/tailieudientucntt NKK-HUST c om Hệ thập phân Cơ số 10 n 10 chữ số: 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9 co Dùng n chữ số thập phân biểu diễn 10n giá trị khác nhau: th an n ng n 00 000 = n 99 999 = 10n - cu u du o ng n 2017 Kiến trúc máy tính CuuDuongThanCong.com 46 https://fb.com/tailieudientucntt NKK-HUST Dạng tổng quát số thập phân c om A = an an-1 a1a0 , a-1 a-m an co ng Giá trị A hiểu sau: cu u du o ng th A = an10 n + an−110 n−1 + + a1101 + a010 + a−110 −1 + + a−m10 −m 2017 A= n ∑ a 10 i i i=−m Kiến trúc máy tính CuuDuongThanCong.com 47 https://fb.com/tailieudientucntt NKK-HUST Ví dụ số thập phân n 47 : 10 = dư n : 10 = dư co 472 : 10 = 47 dư an n ng Các chữ số phần nguyên: th u Các chữ số phần lẻ: n 0.38 x 10 = 3.8 phần nguyên = n 0.8 x 10 = 8.0 phần nguyên = cu n du o ng n c om 472.38 = 4x102 + 7x101 + 2x100 + 3x10-1 + 8x10-2 2017 Kiến trúc máy tính CuuDuongThanCong.com 48 https://fb.com/tailieudientucntt NKK-HUST Hệ nhị phân n c om ng co an n th n n = = 2n - u n 00 000 11 111 ng n Cơ số 2 chữ số nhị phân: Chữ số nhị phân gọi bit (binary digit) bit đơn vị thơng tin nhỏ Dùng n bit biểu diễn 2n giá trị khác nhau: du o n Các lệnh chương trình liệu máy tính mã hóa số nhị phân cu n 2017 Kiến trúc máy tính CuuDuongThanCong.com 49 https://fb.com/tailieudientucntt NKK-HUST Số nhị phân 2-bit 3-bit 4-bit 00 000 0000 01 001 0001 010 0010 011 0011 100 0100 101 0101 110 0110 111 0111 1000 1001 1010 10 1011 11 1100 12 1101 13 1110 14 1111 15 Biểu diễn số nhị phân c om 1-bit Số thập phân 10 cu u du o ng th an co ng 11 2017 Kiến trúc máy tính CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 50 NKK-HUST Đơn vị liệu thông tin máy tính c om n n n n th = 210 bytes = 210 KB = 210 MB = 210 GB = 210 TB = 210 PB ng du o n KB (Kilobyte) MB (Megabyte) GB (Gigabyte) TB (Terabyte) PB (Petabyte) EB (Exabyte) u n cu n an co n bit – chữ số nhị phân (binary digit): đơn vị thông tin nhỏ nhất, cho phép nhận hai giá trị: byte tổ hợp bit: biểu diễn 256 AC shown in Figure 11.21 Note that because the output from each adder depends on Figure 11.20 is an implementation using AND, OR, and NOT gates the carry from the previous adder, there is an increasing delay from the least significant to the most significant bit Each single-bit adder experiences a certain amount of gate delay,A andBthis gate delay larger adders, A2 accumulates B2 AFor B A0 theB0accumulated 3 1 delay can become unacceptably high If the carry values could be determined without having to ripple through all Overflow the previous stages,Cthen each single-bit adder could CfunctionC independently, and C3 C2 Cin C1 Cin in in signal delay would not accumulate This can be achieved with an approach known as carry lookahead Let us look again at the 4-bit adder to explain this approach We would like to come up with an expression that specifies the carry input to any stage of theSadder without reference to previous carry values We have S S S ng A23 B23 A16 B16 du o A24 B24 C23 A15 B15 C15 8-bit adder A8 B8 A B7 C7 8-bit adder A0 B0 8-bit adder Cin cu u 8-bit adder Cout th Figure 11.19 4-Bit Adder A31 B31 an co ng c om Bộ cộng 4-bit cộng 32-bit S31 Figure 11.21 S24 S23 S16 S15 S8 S7 S0 Construction of a 32-Bit Adder Using 8-Bit Adders 2017 Kiến trúc máy tính CuuDuongThanCong.com 81 https://fb.com/tailieudientucntt ... Chương Giới thiệu chung Chương Cơ logic số Chương Hệ thống máy tính Chương Số học máy tính Chương Kiến trúc tập lệnh Chương Bộ xử lý Chương Bộ nhớ máy tính Chương Hệ thống vào-ra Chương Các kiến. .. kiến trúc song song 20 17 Kiến trúc máy tính CuuDuongThanCong.com 43 https://fb.com/tailieudientucntt NKK-HUST c om Nội dung chương cu u du o ng th an co ng 2. 1 Các hệ đếm 2. 2 Đại số Boole 2. 3... c om 4 72. 38 = 4x1 02 + 7x101 + 2x100 + 3x10-1 + 8x10 -2 2017 Kiến trúc máy tính CuuDuongThanCong.com 48 https://fb.com/tailieudientucntt NKK-HUST Hệ nhị phân n c om ng co an n th n n = = 2n - u