Giáo trình về kiến trúc máy tính

Các mạch logic cơ bản được tạo ra từ liên kết các phần tử điện tử thông dụng là transistor, diode, điện trở, tụ điện,… Tuỳ theo công nghệ chế tạo các phần tử đó mà chúng có những tên gọi khác nhau như logic TTL, logic CMOS, logic HMOS, logic MOSFET v.v…Hình I.1 cho ta thấy cấu trúc mạch nguyên lý của một phần tử TTL thực hiện chức năng đảo tích logic của hai giá trị đầu vào (NAND).
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình về kiến trúc máy tính Chương I. Những kiến thức cơ sở 1. Một số phần tử Logic cơ bản Các mạch logic cơ bản được tạo ra từ liên kết các phần tử điện tử thông dụng là transistor, diode, điện trở, tụ điện,… Tuỳ theo công nghệ chế tạo các phần tử đó mà chúng có những tên gọi khác nhau như logic TTL, logic CMOS, logic HMOS, logic MOSFET v.v…Hình I.1 cho ta thấy cấu trúc mạch nguyên lý của một phần tử TTL thực hiện chức năng đảo tích logic của hai giá trị đầu vào (NAND). Vcc R1 R2 R3 T3 F = AB T1 A T2 Inputs B Output F T4 A R4 F B Gnd Hình I.1. Sơ đồ nguyên lý mạch tạo phần tử NAND Phần tử logic cơ bản thực hiện các hàm của đại số Boole như NOT, AND, NAND, OR, XOR, v.v…Từ các phần tử này, người ta xây dựng được các mạch tổ hợp (Combinational Circuits) các mạch lật (FlipFlop) với những đặc tính chuyển đổi trạng thái khác nhau như R-S FlipFlop, D-FlipFlop, T- FlipFlop, J-K FlipFlop mà nhờ chúng, ta xây dựng được các mạch tuần tự (Sequencial Circuits) và các máy hữu hạn (Finite State Machine), những mạch tích hợp tạo nên các đơn vị chức năng cơ bản trong máy tính. A A A Y Y Y Y A B B Y=A.B Y=A Y=A Y= A.B A Y A A B Y Y B Y=A Y=A.B Y=A.B A A A B Y Y B Y B Y=A+B Y=A B Y=A+B A A A Y Y Y B B B Y=A B Y=A+B Y=A+B Hình I.2. Một số phần tử logic cơ bản 1 Nguyễn Trung Đồng – Tel 0983 410 866 Hình I.3 . Các phần tử mạch lật (FlipFlop) thông dụng Đặc biệt, mạch logic 3 trạng thái (Three-State Logic Circuit) là một mạch có ứng dụng rất quan trọng trong việc liên kết các phần tử chức năng của máy tính. Mạch logic 3 trạng thái có thể minh hoạ theo mô hình và bảng chân thực sau (Hình I.4), trạng thái có ký hiệu HZ là trạng thái thứ 3 của mạch, trạng thái trở kháng cao (High Impedance), khi mà lối vào có thể coi như được tách khỏi lối ra của mạch (không kết nối). Có hai loại mạch 3 trạng thái:, loại mạch có tín hiệu EN là tích cực cao, ứng với EN = 1 (Active High), loại thứ hai là mạch có tín hiệu EN tích cực thấp ứng với EN = 0 (Active Low). 2 Nguyễn Trung Đồng – Tel 0983 410 866 Hình I.4. Phần tử 3 trạng thái (Three-State component) và bảng chân lý 2. Một số khái niệm cơ sở 2.1. Mạch logic tổ hợp (Combinational Circuit) Mạch logic tổ hợp là một mạch điện tử số mà giá trị các biến ở đầu ra chỉ phụ thuộc vào tổ hợp giá trị của các biến ở đầu vào (Hình I.5). i0 F0(i0,i1) i1 F1(i0,i1,i4) i2 Mạch F2(i2,i4,i5,i7) logic tổ hợp in Fm(i2,i3,i6,in) Hình I.5. Mạch logic tổ hợp Các biến vào i0, i1, …, in nhận giá trị là 1 hoặc 0 tương ứng với giá trị của một biến nhị phân, trong mạch điện, chúng được thể hiện bằng các trạng thái có điện áp hoặc không có điện áp. Các giá trị của đầu ra là hàm trực tiếp của các biến đầu vào, và được thay đổi gần như tức thời khi có sự thay đổi giá trị của biến đầu vào (chỉ trễ một khoảng thời gian rất nhỏ - hàng nano giây - do sự trễ của các linh kiện tạo nên mạch điện). Có thể nói tập các giá trị đầu vào i0 ÷ in được áp vào các lối vào của mạch tổ hợp logic gây nên sự biến đổi trạng thái (giá trị) của các biến đầu ra F0 ÷ Fm . Các mạch tổ hợp thông dụng thường thấy là mạch mã hoá, mạch giải mã, mạch dồn kênh, v.v… 3 Nguyễn Trung Đồng – Tel 0983 410 866 2.2. Mạch tuần tự (Sequencial Circuit) Mạch này còn được gọi là mạ ...