Bài giảng Hệ thống máy tính và ngôn ngữ C - Chương 3: Các cấu trúc luận lý số (GV. Nguyễn Nhật Nam)

Bài giảng Hệ thống máy tính và ngôn ngữ C - Chương 3: Các cấu trúc luận lý số (GV. Nguyễn Nhật Nam). Bài giảng có nội dung trình bày về transistor; cổng luận lý (logic gate); mạch tổ hợp (combinational circuit); phần tử nhớ cơ bản; bộ nhớ (memory); mạch tuần tự (sequential logic circuit); đường truyền dữ liệu LC3;... Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Hệ thống máy tính và ngôn ngữ C - Chương 3: Các cấu trúc luận lý số (GV. Nguyễn Nhật Nam) CHƢƠNG 3 CÁC CẤU TRÚC LUẬN LÝ SỐ CHƢƠNG 3 CÁC CẤU TRÚC LUẬN LÝ SỐ3.1 Transistor3.2 Cổng luận lý (Logic gate)3.3 Mạch tổ hợp (Combinational circuit)3.4 Phần tử nhớ cơ bản3.5 Bộ nhớ (Memory)3.6 Mạch tuần tự (Sequential logic circuit)3.7 Đường truyền dữ liệu LC3 CHƢƠNG 3 CÁC CẤU TRÚC LUẬN LÝ SỐ3.1 TransistorĐa số máy tính ngày nay xử dụng các bộ vi xử lý (microprocessor)được tạo từ các transistor họ MOS. (metal-oxide-semiconductor).Có hai loại transistor MOS: loại P (Positive) và loại N (Negative). CHƢƠNG 3 CÁC CẤU TRÚC LUẬN LÝ SỐ3.1 Transistor Hình 3.1 Một công tắc điện đơn giảnKhi khóa mở, không có dòng điện qua mạch nên đèn tắt, điện thếVout = 2,9V, tức điện thế ra ở transistor ở mức cao, ta có mức logic“1”.Khi khóa đóng, có dòng chạy qua mạch, đèn sáng, điện thế Vout =0V, khi đó điện thế ra ở transistor ở mức thấp, mức logic “0”. CHƢƠNG 3 CÁC CẤU TRÚC LUẬN LÝ SỐ3.1 TransistorCó hai loại transistor như hình dưới đây. G=1=> U12=0 G=1=> U12=1 G=0=> U12=1 G=0=> U12=0 Hình 3.2 Transistor loại N Hình 3.3 Transistor loại P CHƢƠNG 3 CÁC CẤU TRÚC LUẬN LÝ SỐ3.2 Cổng luận lý (Logic gate)Các cổng luận lý cơ bản AND, OR, và NOTTầm trị điện áp analog từ 0-2,9V: - Điện thế từ 0-0,5V => mức logic 0 - Điện thế từ 2,4V – 2,9V => mức logic 1 CHƢƠNG 3 CÁC CẤU TRÚC LUẬN LÝ SỐ3.2 Cổng luận lý (Logic gate)3.2.1 Cổng NOT (hay Inverter) In Out 0 1 1 0 CHƢƠNG 3 CÁC CẤU TRÚC LUẬN LÝ SỐ3.2 Cổng luận lý (Logic gate)3.2.2 Cổng OR và NOR CHƢƠNG 3 CÁC CẤU TRÚC LUẬN LÝ SỐ3.2 Cổng luận lý (Logic gate)3.2.2 Cổng OR và NOR CHƢƠNG 3 CÁC CẤU TRÚC LUẬN LÝ SỐ3.2 Cổng luận lý (Logic gate)3.2.3 Cổng AND và NAND CHƢƠNG 3 CÁC CẤU TRÚC LUẬN LÝ SỐ3.2 Cổng luận lý (Logic gate)3.2.3 Cổng AND và NAND CHƢƠNG 3 CÁC CẤU TRÚC LUẬN LÝ SỐ3.2 Cổng luận lý (Logic gate)Các ký hiệu theo quy ước cho các cổng logic cơ bản: CHƢƠNG 3 CÁC CẤU TRÚC LUẬN LÝ SỐ3.2 Cổng luận lý (Logic gate)Khi muốn biểu diễn nhiều đầu vào, chúng ta có thể sử dụng quyước như hình 3.10, thay vì dùng nhiều tầng cổng AND. Các cổngkhác cũng có sự tương tự. CHƢƠNG 3 CÁC CẤU TRÚC LUẬN LÝ SỐ3.2 Cổng luận lý (Logic gate)3.2.4 Định luật De Morgan Luật De Morgan cho phép chúng ta biểu diễn cổng OR bằngcổng AND kèm theo một số cổng NOT, hay ngược lại. Có hai luậtDe Morgan 1 và De Morgan 2 như sau:hay viết ở dạng khác làVới ký hiệu „+‟ đặc trưng cho phép OR, và „.‟ cho phép AND. CHƢƠNG 3 CÁC CẤU TRÚC LUẬN LÝ SỐ3.2 Cổng luận lý (Logic gate)3.2.4 Định luật De Morgan CHƢƠNG 3 CÁC CẤU TRÚC LUẬN LÝ SỐ3.3 Mạch tổ hợp (Combinational circuit) Có hai loại cấu trúc luận lý cơ bản là mạch tổ hợp vàmạch tuần tự.•Cấu trúc mạch tổ hợp là mạch luận lý mà các giá trị đầura của nó phụ thuộc vào tổ hợp các giá trị đầu vào của nóở cùng thời điểm.•Mạch tuần tự có thể giữ được thông tin, và làm cơ sở chocấu trúc bộ nhớ của máy tính.Có ba loại tổ hợp mà chúng ta xét trong phần này: mạchgiải mã, mạch phân kênh, và bộ cộng toàn phần. CHƢƠNG 3 CÁC CẤU TRÚC LUẬN LÝ SỐ3.3 Mạch tổ hợp (Combinational circuit)3.3.1 Mạch giải mã (Decoder) n ngõ vào và 2n ngõ ra CHƢƠNG 3 CÁC CẤU TRÚC LUẬN LÝ SỐ3.3 Mạch tổ hợp (Combinational circuit)3.3.2 Mạch phân kênh (Multiplexer)2n ngõ vào, n ngõ lựa chọn và 1 ngõ ra CHƢƠNG 3 CÁC CẤU TRÚC LUẬN LÝ SỐ3.3 Mạch tổ hợp (Combinational circuit)3.3.3 Mạch cộng toàn phần (Full adder) CHƢƠNG 3 CÁC CẤU TRÚC LUẬN LÝ SỐ3.3 Mạch tổ hợp (Combinational circuit)3.3.3 Mạch cộng toàn phần (Full adder) CHƢƠNG 3 CÁC CẤU TRÚC LUẬN LÝ SỐ3.3 Mạch tổ hợp (Combinational circuit)3.3.4 Một ví dụ về thiết kế mạch tổ hợp Ví dụ 3.1: Thiết kế mạch kiểm tra sự chiếm đa số của bit 1 từba bit đầu vào (majority function). Ta có bảng sự thật ở hình 3.17a. Vì là yêu cầu kiểm tra sự chiếmđa số của bit 1 từ ba bit đầu vào (A, B, C), nên đầu ra ...