Bài giảng Thiết kế số: Các vấn đề cơ bản của kỹ thuật số - TS. Hoàng Mạnh Thắng

Bài giảng "Thiết kế số: Các vấn đề cơ bản của kỹ thuật số - TS. Hoàng Mạnh Thắng" được biên soạn nhằm giúp các em sinh viên hiểu các khái niệm và các mô hình, thuật toán và các quá trình liên quan đến thiết kế mạch logic; Môn này trang bị kiến thức làm cơ sở cho các môn khác và cho định hướng nghề nghiệp. Mời quý thầy cô và các em sinh viên cùng tham khảo bài giảng!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Thiết kế số: Các vấn đề cơ bản của kỹ thuật số - TS. Hoàng Mạnh Thắng Thiết kế số Các vấn đề cơ bản của kỹ thuật số Người trình bày: TS. Hoàng Mạnh Thắng Các loại hệ đếm  Hiện nay con người thường dùng hệ cơ số 10 với các số từ 0 đến 9. Biểu diễn một số sẽ là: 4657=4*10^3+6*10^2+5*10^1+7*10^0 Với các phép cộng, trừ, nhân và chia  Thực tế còn có các hệ cơ số đếm khác như hệ nhị phân (2) hệ cơ số 3….  Các hệ thường được dùng là 2, 10 và 16  Hệ cơ số 2/nhị phân (binary)  Hệ nhị phân gồm các chữ số 0 và 1  Hệ đếm này hiện nay được dùng cho các hệ thống số, như máy tính  Mỗi chữ số được gọi là bit  Số nhị phân với 8 chữ số (8 bits): 10011011 được có giá trị là 1*2^7 + 0*2^6 + 0*2^5 + 1*2^4 + 1*2^3 + 0*2^2 + 1*2^1 +  1*2^0 = 155 (chuyển từ hệ cơ số 2 sang hệ 10)  Số nhị phân có n bits sẽ có 2^n-1 tổ hợp  Phép tính cộng và trừ giống như trong hệ 10  Hệ cơ số 16 (hexadecimal)  Trong hệ cơ số 16, 16 ký tự được dùng là: 0,1, ….9, A, B, C, D, E, F  Một số trong hệ 16 cũng được biểu diễn theo cách tương tự như trong hệ cơ số 2 và 10. Ví dụ: E4 được ký hiệu $E4 hoặc 0xE4. ==> E*16^1 + 4*16^0 = 228 (chuyển từ hệ 16 sang hệ 10) Chuyển từ hệ cơ số 16 sang hệ 2 và ngược lại như sau: 0xE4 == 1110 0100 Mã Gray (Gray Code)  Là mã có trọng lượng thay đổi và là vòng/cyclic. Tức là mọi dịch chuyển từ 1 giá trị đến giá trị khác liên quan đến thay đổi của duy nhất 1 bit ̣  So sánh các tiếp cân thiết kế  Dùng CAD là rất cần thiết  Nhìn và hiểu thấu đáo về vấn đề trong cách tiếp cận truyền thống vẫn là rất quan trọng:  Khái niệm hóa vẫn được dùng phương pháp truyền thống  Sử dụng hiệu quả CAD yêu cầu hiểu rõ những gì CAD thực hiện  Sử dụng các lựa chọn thiết kế yêu cầu hiểu thấu đáo  Các loại CHIP  Các chip chuẩn:  Cụ thể là họ 7400  Chứa số lượng nhỏ transistor ( Các loại CHIP (cont.)  Các Chip được thiết kế có thể chỉnh sửa (custom-designed chips):  Điển hình là mảng logic lập trình FPGA  Được tối ưu hóa cho mục đích chuyên dụng  Chứa lượng lớn mạch logic  Chi phí sản xuất cao  Để giảm chi phí  phải sản xuất số lượng lớn  Quá trình thiết kế Sản phẩm yêu cầu Chỉ ra các thông số Thiết kế thử Mô phỏng Tái thiết kế no Thiết kế đúng chứa ? (1) yes  Quá trình thiết kế (cont.) (1) Thự hiện prototype Chỉnh sửa Kiểm tra Sửa chữa nhỏ ? Thiết kế lại Đáp ứng yêu no cầu kỹ thuật chưa ? Sản phẩm thiết kế yes  Môn này mang lại gì cho bạn ?  Hiểu các khái niệm và các mô hình, thuật toán và các quá trình liên quan đến thiết kế mạch logic  Môn này trang bị kiến thức làm cơ sở cho các môn khác và cho định hướng nghề nghiệp  Cung cấp kỹ năng giải quyết vấn đề gồm:  Mô tả và giải quyết các vấn đề mới  Cần cọ sát vấn đề  nâng cao kỹ năng giải quyết vấn đề  Diễn tả giải pháp một cách rõ ràng và chính xác  Làm quen với thực tế thiết kế mạch số