intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

Bài giảng Kiến trúc máy tính - Chương 3: Mạch logic số

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:81

Thêm vào BST
Báo xấu
10
lượt xem 7
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Kiến trúc máy tính - Chương 3: Mạch logic số, chương này trình bày về cổng logic; đại số Boolean; biểu đồ Karnaugh; mạch logic số; mạch số học ALU; mạch tuần tự; mạch bộ nhớ;... Mời các bạn cùng tham khảo chi tiết nội dung bài giảng!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Kiến trúc máy tính - Chương 3: Mạch logic số

  1. MẠCH LOGIC SỐ VŨ NGỌC THANH SANG TRỊNH TẤN ĐẠT KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN ĐẠI HỌC SÀI GÒN Email: trinhtandat@sgu.edu.vn Website: https://sites.google.com/site/ttdat88
  2. Nội Dung • Giới thiệu • Cổng Logic • Đại số Boolean • Biểu đồ Karnaugh • Mạch logic số • Mạch số học ALU • Mạch tuần tự • Mạch bộ nhớ Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại học Sài Gòn Kiến Trúc Máy Tính
  3. GIỚI THIỆU • Mạch máy tính được xây dựng dựa trên một nhánh của toán học và ký hiệu logic (được gọi là Boolean Logic). • Boolean logic thực hiện các nguyên tắc để điều khiển hai giá trị logic là True và False (hoặc hai ký hiệu “0” và “1”). Đồng thời xây dựng các mạch thực hiện các phép toán cộng, so sánh, tìm kiếm số. • Cổng logic: giá trị 0 đại diện cho dải điện áp thấp, giá trị 1 đại diện cho dải điện áp cao. • Mạch chuyển đổi: giá trị 0 đại diện cho công tắc mở, 1 đại diện cho công tắc đóng. • 0 và 1 có thể được sử dụng để đại diện cho bất kỳ hệ thống nhị phần nào. • Transistor: Phần tử cơ bản nhất cấu tạo máy tính số ngày nay (phát minh năm 1947 do John Bardeen và Walter Brattain). Thường được sử dụng như một thiết bị khuếch đại hoặc một khóa điện tử. Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại học Sài Gòn Kiến Trúc Máy Tính
  4. I. Cổng Logic • Cổng logic (gate): o Các transistor được ghép nối lại để tạo thành các cổng logic thực hiện các phép toán logic cơ bản: NOT, AND, OR, NAND (NOT AND) và NOR (NOT OR). o Các cổng cơ bản này lại được lắp ghép thành các phần tử chức năng lớn hơn như mạch cộng 1 bit, nhớ 1 bit, … từ đó tạo thành 1 máy tính hoàn chỉnh. Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại học Sài Gòn Kiến Trúc Máy Tính
  5. I. Cổng Logic – Cấu tạo các cổng logic • Cấu trúc cổng AND: Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại học Sài Gòn Kiến Trúc Máy Tính
  6. I. Cổng Logic – Cấu tạo các cổng logic • Bảng chân trị cổng AND (Truth table): o Trường hợp nhiều ngõ vào, ngõ ra X = 1 khi: mọi ngõ vào = 1. Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại học Sài Gòn Kiến Trúc Máy Tính
  7. I. Cổng Logic – Cấu tạo các cổng logic • Cấu trúc cổng OR: Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại học Sài Gòn Kiến Trúc Máy Tính
  8. I. Cổng Logic – Cấu tạo các cổng logic • Bảng chân trị cổng OR (Truth table): • Trường hợp nhiều ngõ vào, ngõ ra X = 1 khi: ít nhất một ngõ vào = 1. Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại học Sài Gòn Kiến Trúc Máy Tính
  9. I. Cổng Logic – Cấu tạo các cổng logic • Cổng NAND: Trường hợp nhiều ngõ vào, ngõ ra X = 1 khi: ít nhất một ngõ vào = 0. • Cổng NOR: Trường hợp nhiều ngõ vào, ngõ ra X = 1 khi: mọi ngõ vào = 0. Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại học Sài Gòn Kiến Trúc Máy Tính
  10. II. Đại số Boolean (Boolean algebra) • Đại số Boole phát triển từ năm 1854 bởi nhà bác học Geogre Boole và làm cơ sở cho phép toán logic. • Năm 1938, Claude Shannon chứng minh có thể dung đại số Boolea để thiết kế mạch số trong máy tính. • Đại số Boole dựa trên các biến logic và các phép toán logic: o Biến logic có thể nhận giá trị 1 (TRUE) hoặc 0 (FALSE). o Phép toán logic cơ bản: AND, OR và NOT. o Hàm logic gồm tập các phép toán và biến logic. Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại học Sài Gòn Kiến Trúc Máy Tính
  11. II. Đại số Boolean (Boolean algebra) • Các phép toán logic cơ bản: o A AND B: A.B o A OR B: A + B o NOT A: A o A NAND B: 𝑨. 𝑩 o A NOR B: 𝑨 + 𝑩 o A XOR B: AB • Thứ tự ưu tiên: NOT; AND và NAND; OR và NOR. Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại học Sài Gòn Kiến Trúc Máy Tính
  12. II. Đại số Boolean (Boolean algebra) Bảng chân trị P Q NOT P P AND Q P OR Q P NAND Q P NOR Q P XOR Q 0 0 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 1 1 0 1 1 0 0 0 Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại học Sài Gòn Kiến Trúc Máy Tính
  13. II. Đại số Boolean (Boolean algebra) • Một số tính chất của đại số Boole (với mọi a, b, c thuộc tập hợp khác rỗng S): 1. Tính giao hoán: a) a.b = b.a, b) a+b = b+a. 2. Tính kết hợp: a) (a.b).c = a.(b.c), b) (a + b) + c = a + (b + c). 3. Tính phân phối: a) a.(b + c) = (a.b) + (a.c), b) a + (b.c) = (a + b).(a + c). Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại học Sài Gòn Kiến Trúc Máy Tính
  14. II. Đại số Boolean (Boolean algebra) • Một số tính chất của đại số Boole (với mọi a, b, c  tập hợp khác rỗng S): 5. Tồn tại phân tử trung hòa: Tồn tại hai phần từ khác nhau của S, ký hiệu là 1 và 0 sao cho: a. a.1 = 1.a = a (1 gọi là phân tử trung hòa của phép .), b. a + 0 = 0 + a = a (0 gọi là phân tử trung hòa của phép +). 6. Tồn tại phần tử bù: Với mọi a  S, tồn tại duy nhất phần từ a’  S sao cho: a. a.a’ = a’.a =0, b. a + a’ = a’ + a = 1. (a’ được gọi là phần từ bù của a) Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại học Sài Gòn Kiến Trúc Máy Tính
  15. II. Đại số Boolean – Các luật Logic 1. Phủ định của phủ định:   p  p (ký hiệu   x ) 2. Luật lũy đẳng: p  p  p, p  p  p (ký hiệu  *, •; ký hiệu   +) 3. Luật bù trung hòa:  0 = 1,  1 = 0 4. Luật thống trị: p  0  0, p  1  1 5. Luật De Morgan:  (p  q)   p   q,  (p  q)   p   q 6. Luật hấp thụ: p  (p  q)  p, p  (p  q)  p Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại học Sài Gòn Kiến Trúc Máy Tính
  16. II. Đại số Boolean – Các luật Logic • Ứng dụng: o Đơn giản biểu thức logic ➔ Tiết kiệm cổng logic. o Ví dụ: Chứng minh AB + A𝐶 + BC = AB + AC AB + A𝐶 + BC = AB + A𝐶+ 1•BC = AB + A𝐶 + ( A + A )• BC = AB + A𝐶 + ABC + ABC = AB + ABC + A𝐶 + ABC = AB•1 + ABC + AC•1 + AC•B = AB (1 + C) + A𝐶 (1 + B) = AB•1 + AC•1 = AB + AC Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại học Sài Gòn Kiến Trúc Máy Tính
  17. II. Đại số Boolean – Hàm Logic • Ví dụ : Thiết kế mạch logic của hàm logic F = A . B + A . B Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại học Sài Gòn Kiến Trúc Máy Tính
  18. II. Đại số Boolean • Ví dụ 1: Cài đặt 1 hàm logic M = F(A, B, C) theo bảng chân trị cho trước • Quy tắc: M = 0 nếu mọi ngõ vào là 0, M = 1 nếu mọi ngõ vào là 1 (Tổng các tích). o Bước 1: Xác định các dòng trong bảng chân trị có M = 1. o Bước 2: Thực hiện phép AND nếu tất cả các giá trị trong bảng = 1. Nếu giá trị = 0 thì thực hiện phép NOT trước khi AND. o Bước 3: Thực hiện phép OR cho tất cả các kết quả từ bước 2. Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại học Sài Gòn Kiến Trúc Máy Tính
  19. II. Đại số Boolean • Ví dụ 1: Vẽ mạch sau khi tính toán. Hàm M = ABC + ABC + ABC + ABC • Mạch thiết kế theo cách này chưa tối ưu. • Có 3 cách biểu diễn 1 hàm logic (vẽ mạch, bảng chân trị, viết hàm). Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại học Sài Gòn Kiến Trúc Máy Tính
  20. II. Đại số Boolean • Ví dụ 2: Thiết kế mạch sử dụng các cổng AND, OR và NOT với bảng chân trị như sau: a b Output 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0 • Hướng dẫn: Dựa vào bảng chân trị xây dựng hàm logic, vẽ mạch theo hàm logic và các cổng logic đã cho. • Mạch logic trên chính là mạch của phép toán XOR. Ngõ ra X = 1 khi: ngõ vào a= 1 hoặc ngõ vào b = 1, không bao gồm cả hai. Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại học Sài Gòn Kiến Trúc Máy Tính
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2