Bài giảng Kiến trúc máy tính (Computer architecture) - Chương II : Mạch số

Nội dung text: Bài giảng Kiến trúc máy tính (Computer architecture) - Chương II : Mạch số

1. Chương II : Mch S ððii CươngCương Mch ttíích hhp ChipChip CCáách đđĩĩng ggĩii chipchip MMc ttííchch hhpp CơngCơng nghngh mch CCngng LuLunn LýLý ði S Bun (Boolean) Bn ð Karnaugh 1
2. 2.1. ði Cương •Mch s là mch đin t hot đng hai mc cao và thp. Thưng biu din trng thái cao là 1, trng thái thp là 0. Mch Tích hp • Các linh kin đin t đưc gn trên cùng mt bn mch và ni vi nhau thơng qua các đưng khc dn tín hiu trên bn mch này. Các mch này ngày càng thu nh li gi là mch tích hp – Integrated circuit (IC) 2
3. IC đưc chia thành các loi dưi đây tùy thuc vào s lưng cng trên nĩ Mch SSI (c nh): 1-10 cng Mch MSI (trung bình): 10-100 cng Mch LSI (c ln): 100-100.000 cng Mch VLSI (rt ln): > 100.000 cng 3
4. Mt s vi mch SSI 4
5. CHIPCHIP Các IC đưc nén li và đĩng gĩi vào trong 1 v bc bng gm (Ceramic), hoc cht do cĩ các chân ra ngồi gi là CHIP. 5
6. Các kiu đĩng gĩi CHIP • Dual Inline Package (DIP) • Pin Grid Array (PGA) • Plastic Quad Flat Pack 6
7. Mc tích hp - là kh năng cha và sp xp các cng trên cùng mt chip -Mch tích hp c nh (Small Scale Intergrate - SSI): 1 - 10 cng -Mch tích hp c trung bình (Medium SI - MSI): 10 - 100 cng -Mch tích hp c ln (LSI): 100 – 100.000 cng -Mch tích hp c cc ln (VLSI): > 100.000 cng và gii hn trên hin ti là t 1 đn 2 triu transistor. 7
8. Các h ln trong cơng ngh sn xut mch Lưng cc - bipolar Cht bán dn oxít kim loi MOS (Metaloxide Mch TTL (Transistor semiconductor) Transistor Logic) PMOS pchanel MOS Mch logic ghép cc phát ECL (Emitter NMOS nchanel MOS Cuopled Logic) CMOS Complementary MOS 8
9. 2.2. Cng lun lý Mch s là mch trong đĩ ch hin din hai giá tr logic. Thưng tín hiu gia 0 và 1 volt đi din cho s nh phân 0 và tín hiu gia 2 và 5 volt – nh phân 1. Cng – cơ s phn cng, t đĩ ch to ra mi máy tính s Gi là cng lunlývìnĩchokt qu lý lun ca đi s logic như nu A đúng và B đúng thì C đúng (cng A AND B = C) 9
10.  BB chuyn đđi transistortransistor – ccngng (gate):(gate): CCcc gĩĩp (collector),(collector), cccc nnnn (base),(base), cccc pháát (emitter)(emitter) Cng NAND a)a) b) 10
11. CCáácc ccngng cơcơ bbnn ccaa logiclogic ss  A ANDAND x  OROR B  InveterInveter  NANDNAND AA BB xx  NOR NOR 00 00 00  XORXOR (exclusive(exclusiveOR) 00 11 00  NXORNXOR  HãyHãy llpp bbng chân tr cho 11 00 00 ccácc ccngng concon lli? 11 11 11 ANDAND 11
12. NAND OR NOR A A A x x x B B B AA BB xx AA BB xx AA BB xx 00 00 11 00 00 00 00 00 11 00 11 11 00 11 11 00 11 00 11 00 11 11 00 11 11 00 00 11 11 00 11 11 11 11 11 00 A NOT (Inverter) A x x A x B 00 11 A x XOR 11 00 12
13. 2.3.2.3. ððii ss BunBun (Boolean(Boolean Algebra)Algebra) - ði s Boolean đưc ly theo tên ngưi khám phá ra nĩ, nhà tốn hc ngưi Anh George Boole. - ði s Boolean là mơn đi s trong đĩ bin và hàm ch cĩ th ly giá tr 0 và 1. - ði s boolean cịn gi là đi s chuyn mch (switching algebra) 13
14. ððii ss BunBun (Boolean(Boolean Algebra)Algebra) Tên Dng AND Dng OR ðnh lut thng nht 1A = A 0 + A = A ðnh lut khơng OA = O 1+ A = 1 ðnh lut Idempotent AA = A A + A = A ðnh lut nghch đo AA = 0 A + A = 1 ðnh lut giao hốn AB = BA A + B = B + A ðnh lut kt hp (AB)C = A(BC) (A+B)+C = A + (B+C) ðnh lut phân b A + BC = (A + B)(A + C) A(B+C) = AB + AC ðnh lut hp th A(A + B) = A A + AB = A ðnh lut De Morgan AB = A + B A + B = AB 14
15. Mch tương đương 15
16. Mch tương đương Hai cơng thc sau đây cĩ Rút gn cơng thc tương đương khơng? sau: F=(d Or e) F=ab+bc+cd And (Not e) G=a(b+c)+dc Cho cơng thc f= (A XOR B) NOR (A And C). Lp bng chân tr và v sơ đ mch ca cơng thc trên. 16
17. 2.4.2.4. BBnn đđ KarnaughKarnaugh B CD A 0 1 AB 00 01 11 10 0 0 1 00 0 1 3 2 1 2 3 01 4 5 7 6 a) Bn đ 2 bin 11 12 13 15 14 BC 10 8 9 11 10 A 00 01 11 10 0 0 1 3 2 c) Bn đ 4 bin 1 4 5 7 6 b) Bn đ 3 bin 17
18. CâuCâu hhii ơnơn ttpp V hình các cng AND, OR, XOR, NOT, NAND, NOR và lp bng chân tr ca chúng? Hãy v mch dùng cng NAND thay cho cng NOT và AND. Hãy v sơ đ mch ca cơng thc sau: f= AB + BC Hãy v mch dùng cng NAND và NOR thay cho tt c các cng khác. 18