›
›

Bài giảng Nhập môn mạch số - Chương 1: Giới thiệu tổng quan

• 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

pdf 45 trang xuanthi 29/12/2022 2360
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Nhập môn mạch số - Chương 1: Giới thiệu tổng quan", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên.

File đính kèm:

  • pdfbai_giang_nhap_mon_mach_so_chuong_1_gioi_thieu_tong_quan.pdf

Nội dung text: Bài giảng Nhập môn mạch số - Chương 1: Giới thiệu tổng quan

  1. Thông tin giảng viên, Sách tham khảo, Qui định môn học Môn học: Nhập môn Mạch số Giảng viên: ThS. Nguyễn Thanh Sang Email: sangnt@uit.edu.vn 2
  2. THÔNG TIN GIẢNG VIÊN, SÁCH THAM KHẢO, QUI ĐỊNH MÔN HỌC Trọng số đánh giá các phần:  Thực hành: 20%  Kiểm tra giữa kì: 30%  Thi cuối kì: 50% 4
  3. Vị trí, đối tượng môn học trong chuỗi thiết kế và ứng dụng chip  Vị trí của môn học  Đối tượng môn học: . Cổng logic: AND, OR, NOT, NAND, NOR, . Chốt, Flip-flop, thanh 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, thanh ghi dịch, 6
  4. Nhập môn Mạch số Nội dung môn học:  Chương 1: Giới thiệu  Chương 2: Biểu diễn số trong các hệ cơ số khác nhau  Chương 3: Đại số Boolean và các cổng luận lý (logic gates)  Chương 4: Mạch logic và đánh giá tối ưu  Chương 5: Mạch tổ hợp  Chương 6: Mạch tuần tự 8
  5. Chương 1: Giới thiệu • Tổng quan • Những đặc điểm của Số (digital features) • Qui trình thiết kế Số (digital design processing) • Các loại chip Số • Những thuật ngữ của Số 10
  6. Tổng quan Robert Noyce, 1927 - 1990 • Biệt danh “ông chủ của thung lũng Silicon” (Mayor of Silicon Valley) • Đồng sáng lập công ty bán dẫn Fairchild năm 1957 • Đồng sáng lập công ty Intel năm 1968 với Gordon Moore • Đồng phát minh ra mạch tích hợp (integrated circuit) với Jack Kilby Nguồn: 12
  7. Tổng quan Định luật Moore và sự phát triển vi mạch bán dẫn ngày nay 14
  8. Tổng quan Tương tự (Analog) và Số (Digital)  Hệ thống Tương tự (analog system) thường tiêu tốn nhiều công suất hơn hệ thống Số (digital system)  Hệ thống Số có thể xử lý, lưu trữ và truyền dữ liệu hiệu quả hơn hệ thống Tương tự, nhưng nó chỉ có thể xử lý tín hiệu tại mỗi thời điểm riêng biệt. Analog signal Digital signal 16
  9. Ví dụ Phân biệt những trường hợp bên dưới thuộc Tương tự hay Số? (a) Đồng hồ điện tử (b) Dòng điện ra ngoài một ổ cắm (c) Nhiệt độ (d) Điều khiển tăng/giảm âm thanh của Radio Answer (a) Số (digital) (b) Tương tự (analog) (c) Tương tự (analog) (d) Tương tự: nếu kiểu xoay/ Số: nếu kiểu bấm nút 18
  10. Những thuận lợi khi thao tác trên dữ liệu số • Dễ thiết kế • Thông tin được lưu trữ dễ dàng • Độ chính xác cao và ít bị tác động bởi nhiễu (noise) • Có thể lập trình được • Tốc độ đáp ứng nhanh • Nhiều mạch số có thể chế tạo thành các Chip 20
  11. Tương tự (analog)  Số (digital) ADC DAC 22
  12. Tương tự (analog)  Số (digital) 24
  13. Ví dụ thao tác trên dữ liệu số • Nén audio/video để giảm dung lượng: MP3, MP4, Một CD có thể lưu trữ 20 bài hát khi không nén, nhưng có thể lưu trữ 200 bài hát đã nén dữ liệu. • Nén dữ liệu số cũng được dùng trong xử lý ảnh: JPEG, PNG, Một ví dụ về cách thức nén dữ liệu 26
  14. Những đặc điểm của số • Trạng thái – Cao (High): điện áp từ 2V đến 5V – Thấp (Low): điện áp từ 0V đến 0.8V – Không xác định (Invalid): điện áp từ 0.8V đến 2V • Có thể tạo ra lỗi (error) trong mạch số 28
  15. Giản đồ định thời (timing diagram) • Giản đồ định thời được dùng để chỉ ra quan hệ giữa hai hay nhiều dạng sóng kiểu số 30
  16. Chương 1: Giới thiệu • Tổng quan • Những đặc điểm của Số (digital features) • Qui trình thiết kế Số (digital design processing) • Các loại chip Số • Những thuật ngữ của Số 32
  17. Qui trình thiết kế Số Yêu cầu thiết kế Mô tả kỹ thuật bằng sơ đồ, lưu đồ Thiết kế Mô phỏng Sửa lại Thiết kế hoạt thiết kế động đúng? 34
  18. Ví dụ: đường dữ liệu (data path) của một chip đơn giản Ghi chú: học chi tiết hơn trong môn Kiến trúc máy tính 36
  19. Chương 1: Giới thiệu • Tổng quan • Những đặc điểm của Số (digital features) • Qui trình thiết kế Số (digital design processing) • Các loại chip Số • Những thuật ngữ của Số 38
  20. Các loại chip Số A. Dựa vào đặc điểm, tính năng 2. Các chip có khả năng lập trình được (Programmable Logic Devices (PLD) hoặc Field-Programmable Gate Array (FPGA)) – Tập hợp các cổng chưa được kết nối, việc kết nối giữa các cổng này được lập trình bởi người sử dụng thông qua các CAD tools – Chức năng của chip có thể được thiết kế bởi người sử dụng Altera DE2 board with Cyclone II FPGA chip 40
  21. Các loại chip Số B. Dựa vào độ tích hợp của các cổng logic • Độ tích hợp nhỏ (Small Scale Integration - SSI): 1 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): trên 1.000.000 cổng 42
  22. Những thuật ngữ của Số • Tương tự (analog): tín hiệu được biểu diễn liên tục • Số (digital): biểu diễn một lượng rời rạc hoặc tập hợp của các giá trị rời rạc • Nhị phân (binary): Một hệ cơ số 2, biểu diễn bằng hai giá trị 0 hoặc 1 • Bit: một ký tự nhị phân, có thể là 0 hoặc 1 • Chip logic lập trình được (programmable logic chip): Một loại chip số có khả năng lập trình được để thực hiện một chức năng cụ thể FPGA • Chip logic chức năng cố định (fixed-function logic chip): Những loại chip số có chức năng cố định, không thể thay đổi ASIC 44