Bài giảng Nhập môn mạch số: Chương 1 - Hà Lê Hoài Trung

Tài liệu này giới thiệu môn học Nhập môn Mạch số, bao gồm thông tin giảng viên, sách tham khảo, quy định môn học và mục tiêu tổng quát. Nó cung cấp cái nhìn tổng quan về vị trí của môn học trong chuỗi thiết kế và ứng dụng chip, cùng với nội dung chính của các chương sẽ được học.

Sinh viên ngành Khoa học Máy tính, Kỹ thuật Máy tính, Điện tử hoặc các ngành liên quan cần kiến thức nền tảng về mạch số và thiết kế hệ thống số.

Tài liệu "Nhập môn Mạch số" cung cấp một cái nhìn toàn diện về lĩnh vực mạch số, bắt đầu với tổng quan về môn học, bao gồm thông tin giảng viên, các tài liệu tham khảo quan trọng như "Digital design - Principles and Practices" của John F. Wakerly và "Digital systems principles and applications" của Ronald J. Tocci, cùng với các quy định và mục tiêu học tập. Mục tiêu chính của môn học là giúp sinh viên hiểu rõ luận lý số ở cả mức cổng và mức chuyển mạch, bao gồm logic tổ hợp và logic tuần tự. Sinh viên sẽ được hướng dẫn cách thiết kế, thực thi và phân tích các mạch logic số từ đơn giản đến phức tạp, đồng thời làm quen với các công cụ hỗ trợ thiết kế. Môn học này được đặt trong chuỗi các môn học về thiết kế và ứng dụng chip, là nền tảng cho các môn như Kiến trúc máy tính, Thiết kế luận lý số, Hệ thống nhúng và Thiết kế vi mạch. Nội dung chi tiết của môn học bao gồm các chương về giới thiệu chung, biểu diễn số trong các cơ số khác nhau, đại số Boolean và cổng luận lý, mạch logic và đánh giá tối ưu, mạch tổ hợp và mạch tuần tự. Tài liệu cũng đi sâu vào các đặc điểm của dữ liệu số, bao gồm những thuận lợi như dễ thiết kế, lưu trữ thông tin dễ dàng, độ chính xác cao, khả năng lập trình và tốc độ đáp ứng nhanh, cũng như khả năng chế tạo thành chip. Đồng thời, nó cũng đề cập đến những hạn chế khi xử lý dữ liệu số, đặc biệt là sự cần thiết phải chuyển đổi tín hiệu tương tự từ thế giới thực sang dạng số và ngược lại thông qua các bước chuyển đổi tín hiệu tương tự sang số (ADC) và số sang tương tự (DAC). Các ví dụ về thao tác trên dữ liệu số như nén audio/video và hình ảnh cũng được trình bày. Cuối cùng, tài liệu giới thiệu quy trình thiết kế số, từ yêu cầu sản phẩm, mô tả kỹ thuật, thiết kế ban đầu, mô phỏng, thử nghiệm, đến hoàn thiện sản phẩm. Các loại chip số được phân loại dựa trên đặc điểm và tính năng (chip tiêu chuẩn, chip lập trình được như PLD/FPGA, và chip chuyên dụng ASIC) cũng như dựa trên độ tích hợp của các cổng logic (SSI, MSI, LSI, VLSI). Một số thuật ngữ cơ bản như tương tự, số, nhị phân, bit, chip logic lập trình được và chip logic chức năng cố định cũng được giải thích rõ ràng.