Bài giảng môn học Kiến trúc máy tính - Mạch logic

Mơn học: Kiến trúc máy tính • Là thiết bị điện tử hoạt động với mức điện áp: – Cao: thể giá trị luận lý (quy ước) – Thấp: thể giá trị luận lý (quy ước) • Được xây dựng từ thành phần cổng luận lý (logic gate) – Cổng luận lý thiết bị điện tử gồm / nhiều tín hiệu đầu vào (input) tín hiệu đầu (output) – output = F(input_1, input_2, …, input_n) – Tùy thuộc vào cách xử lý hàm F tạo nhiều loại cổng luận lý • Hiện linh kiện để tạo mạch số transistor Tên cổng Hình vẽ đại diện Hàm đại số Bun AND x.y hay xy OR x+y XOR x y NOT x’ hay x NAND (x y)’ hay x.y NOR (x + y)’ hay x + y NXOR (x  y)’ hay x  y AND OR NOT A B out A B out 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 A out 1 NAND NOR XOR A B out A B out A B out 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 x+0=x x.0=0 x+1=1 x.1=x x+x=x x.x=x x + x’ = x x’ = x+y=y+x xy = yx x + (y + z) = (x + y) + z x(yz) = (xy)z x(y + z) = xy + xz x + yz = (x + y)(x + z) (x + y)’ = x’.y’ (De Morgan) (xy)’ = x’ + y’ (De Morgan) (x’)’ = x • Gồm n ngõ vào (input); m ngõ (output) – Mỗi ngõ hàm luận lý ngõ vào • Mạch tổ hợp khơng mang tính ghi nhớ: Ngõ phụ thuộc vào Ngõ vào tại, không xét giá trị khứ • The 7400 chip, containing four NAND gate • The two additional pins supply power (+5 V) and connect the ground 10 • Các ngõ vào xem có độ ưu tiên • Giá trị ngõ phụ thuộc vào ngõ vào có độ ưu tiên cao • Ví dụ: Độ ưu tiên ngõ vào x3 > x2 > x1 > x0 y0 = (x2 + x0x1’).x3’ y1 = (x2 + x1).x3’ y2 = x3 42 y0 = (x2 + x0x1’).x3’ y1 = (x2 + x1).x3’ y2 = x3 43 • Có n ngõ vào, 2n (hoặc hơn) ngõ • Quy định có ngõ mang giá trị = thời điểm • Nếu ngõ vào tạo thành số nhị phân có giá trị = k ngõ = ngõ thứ k 44 45 • Còn gọi mạch chọn liệu • Chọn n ngõ 2n ngõ vào để định giá trị ngõ • Mạch dồn 2n – có 2n ngõ nhập, ngõ xuất n ngõ nhập chọn 46 47 48 49 • Chọn n ngõ 2n ngõ vào để định giá trị ngõ • Mạch DEMUX 1-2n có ngõ nhập, 2n ngõ xuất n ngõ nhập chọn 50 51 52 • F = (5X + 2Y) % • Input: X (2 bit), Y (2 bit) • Output: F (2 bit)  Có ngõ vào, ngõ (mỗi ngõ có tín hiệu biểu diễn cho bit) 53 54 55 56 ... xy + yz = x.(y+z) + yz 35 36 • Mạch tính tốn số học – Mạch cộng/ trừ – Mạch nhân • Mạch so sánh • Mạch dồn/ tách • Thiết kế ALU 37 • Mạch tổ hợp thực phép cộng số học bit • Gồm ngõ vào (A, B: bit... POS (Tích tổng) f 15 16 • Sau viết hàm logic, ta vẽ sơ đồ mạch tổ hợp từ cổng luận lý – Ví dụ: f = xy + xz • Tuy nhiên ta viết lại hàm logic cho sơ đồ mạch sử dụng cổng – Ví dụ: f = xy + xz =... lý A B F 0 1 1 1 F = (AB)’ – Vẽ sơ đồ mạch thử nghiệm 12 • Giả sử có bảng chân trị cho mạch n đầu vào x1,…,xn đầu f • Ta dễ dàng thiết lập cơng thức (hàm) logic theo thuật toán sau: – Ứng với