Bài giảng Thiết kế logic số (VLSI design): Chương 3.1 - Trịnh Quang Kiên

Bài giảng Thiết kế logic số (VLSI design): Chương 3.1 trình bày về thiết kế các khối số thông dụng. Mục tiêu của chương này nhằm giúp người học biết cách đánh giá hiệu quả của thiết kế, biết được vai trò của yếu tố thuật toán trong bài toán thiết kế số và các thuật toán cơ bản của khối cộng, khối dịch. Mời tham khảo.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Thiết kế logic số (VLSI design): Chương 3.1 - Trịnh Quang Kiên Thiết kế logic số (VLSI design) Bộ môn KT Xung, số, VXL quangkien82@gmail.com https://sites.google.com/site/bmvixuly/thiet-ke- logic-so 08/2012 Mục đích, nội dung Mục đích: Cách đánh giá hiệu quả của thiết kế, vai trò của yếu tố thuật toán trong bài toán thiết kế số, các thuật toán cơ bản của khối cộng, khối dịch. Nội dung: Khối cộng thấy nhớ trước. Khối dịch không sử dụng toán tử. Thời lượng: 3 tiết bài giảng Chương III: Thiết kế các khối số thông dụng 2/10 Serial Adder A B Cout Sum Cin Đánh giá hiệu quả của sơ đồ thiết kế? Chương III: Thiết kế các khối số thông dụng 3/10 Definition Đn2:Cổng tương đương là một cổng logic bất kỳ 2 đầu vào. Đn1: Một lớp trễ (level) là độ trễ của một cổng logic bất kỳ 2 đầu vào. Chương III: Thiết kế các khối số thông dụng 4/10 Serial Adder A B Cout Sum Cin Tài nguyên 5 x N Tốc độ 2 x N +1 Chương III: Thiết kế các khối số thông dụng 5/10 Carry generation & Carry propogation gi = ai and bi = ai.bi – carry generation gi = 1 (ai, bi =1) - bit nhớ sinh ra ở vị trí thứ i của chuỗi nhớ pi = ai or bi = ai + bi carry propogation. pi = 1 - tại vị trí thứ i sẽ cho phép bit nhớ ở phía trước nếu có lan truyền qua. Chương III: Thiết kế các khối số thông dụng 6/10 Calculation carry based on P & G c0 = g0 + Cin.P0 c1 = g1 + g0.p1 + Cin.p0.p1 = g1 + c0 .p1 c2 = g2 + g0.p1.p2 + g1.p2 + Cin.p0.p1.p2 = g2 + c1 .p2 c3 = g3+g0.p1.p2.p3+g1.p2.p3+g2.p3+ Cin.p0.p1.p2.p3 = g3 + c2 .p3 Chương III: Thiết kế các khối số thông dụng 7/10 Calculation carry based on P & G c0 = g0 + Cin.P0 c1 = g1 + g0.p1 + Cin.p0.p1 = g1 + c0 .p1 c2 = g2 + g0.p1.p2 + g1.p2 + Cin.p0.p1.p2 = g2 + c1 .p2 c3 = g3+g0.p1.p2.p3+g1.p2.p3+g2.p3+ Cin.p0.p1.p2.p3 = g3 + c2 .p3 Chương III: Thiết kế các khối số thông dụng 8/10 CLA g0 = g0 g01 = g1 + g0.p1 g02 = g2 + g0.p1.p2 + g1.p2 g03 = g3+g0.p1.p2.p3+g1.p2.p3+g2.p 3p0 = p0 p01 = p0 . p1 p02 = p0 . p1. p2 p03 = p0 . p1 . p2 . p3 Chương III: Thiết kế các khối số thông dụng 9/10 CLA Chương III: Thiết kế các khối số thông dụng 10/10 Trắc nghiệm Câu 1: Tiêu chí nào trong thiết kế mạch số tích hơp thường được ưu tiên nhất. A. Tài nguyên sử dụng, và tốc độ của khối thiết kế. B. Thuật toán thiết kế C. Tốc độ của khối thiết kế. D. Hiệu suất làm việc của khối thiết kế. Chương III: Thiết kế các khối số thông dụng 11 Trắc nghiệm Câu 2: Ưu điểm chính của khối cộng dùng thuật toán nối tiếp (Serial Adder) A. Sử dụng ít tài nguyên. B. Sử dụng ít tài nguyên và dễ thiết kế C. Có cấu trúc thiết kế đơn giản, ít gây ra lỗi chức năng. D. Tổng được tính ra nhanh chóng chính xác. Chương III: Thiết kế các khối số thông dụng 12 Trắc nghiệm Câu 3: Nhược điểm chính của khối cộng dùng CLA A. Sử dụng nhiều tài nguyên logic. B. Có cấu tạo phức tạp, gây khó khăn cho quá trình thiết kế C. Khó mô tả và khó kiểm tra D. Không thể chia nhỏ thiết kế và cần thiết kế lại nếu thay đổi độ rộng bit của các hạng tử đầu Chương III: Thiết kế các khối số thông dụng 13 Trắc nghiệm Câu 4: Nguyên lý cơ bản để tăng tốc cho khối cộng dùng thuật toán CLA A. Tính trước các bit nhớ ở các các vị trí trọng số cao trong khi chờ bit nhớ của các vị trí trọng số thấp xác định. B. Chia chuỗi bit nhớ thành các giai đoạn và tính toán tối đa các giá trị cần thiết độc lập trong từng giai đoạn đó.. C. Ngắt sự lệ thuộc tự nhiên của các bit nhớ trong chuỗi với nhau D. Sử dụng biến đổi toán học để xây dựng sơ đồ tính bit nhớ không lệ thuộc trực tiếp vào nhau Chương III: Thiết kế các khối số thông dụng 14