Bài giảng Thiết kế số: Giới thiệu về mạch số - TS. Hoàng Mạnh Thắng

̀ ̀

̀ ́ ̣ ươ Ng i tri nh ba y:  ̀ Ti n sế ỹ Hoa ng Manh Thă ng

̣ ̣

Mạch logic Mach logic th c hiên ca c ́

́

́

M ạ n g

X1 X2 X3

ượ

̣ ̣ ̣

Y1 Y2 Y3

ự hoat đông trên ca c ti n hiêu  sô : ́ Đ c th c hiên d ̣ ươ ́

̣

́

́

́

̣ ̣

́

́

̣ ̣

Xm

Ym

c h u y ể n m ạ c h

́

̣

́ ự i dang  ́ ̀ ́ ̣ ử ơ  v i gia  tri la  ca c  mach điên t ́ ̀ ơ i han vê  ca c biê n  ti n hiêu gi ̀ ̣ ơ i rac co  gia  tri r Mach logic nhi phân chi co  2

́

̣ ̣ ̉

gia  tri, 0 va  1

Các giá trị rời rạc

́

̣

̀

̣ ̉ ̉ ̣

̀ Dang tông qua t cua mach  logic la  mang chuyên mach

Khoa ĐT-VT, Đại học Bách Khoa Hà nội Tiến sỹ Hoàng Mạnh Thắng

3

̣ ̉ ̣

́

̀

́ ́

̣ ̣ ̉ ̣

Đại số Boolean  ng dung tr c tiê p va o mang chuyên mach: ự ́ ̣ ơ

Ư La m viêc v i thiê t bi 2 trang tha i  ́

́  đai sô  Boolean 2

̣ ̣ ̣

́

́

̃

̀

̀

̣

Du ng ca c biê n Boolean (X,Y...) đê biêu diê n đâ u va o

̀ ́ gia  tri ̀ ̀

̀

̉ ̉

va  đâ u ra cua mang chuyên mach

́

́

̉ ̣ ̉ ̣

́ ́

̀

́

́

́

̀

̉ ̉ ̣ ̣ ̣ ̣

Biê n chi co  thê nhân môt trong 2 gia  tri, 0 hoăc 1 Ca c biê n na y ko phai la  ca c sô  nhi phân, đ n gian no   ́ ́

́

̀

̃

̉ ̣ ̉

ơ chi la  biêu diê n 2 trang tha i cua biê n Boolean,

̀

̀

̉ ̉ ̣ ̉

́ , măc du , trong môt sô

́

̀ ́ ư

̣ ̣ ̣

́ ̀

̀

ở

̣ ̣ ̉ ̉ ̣

Nhi n chung, no  không la  điên a p ́ ́ ̃ ượ c du ng đê biêu diê n m c điên a p  mach điên, no  đ ̀ ́ cao/thâ p

̀  đâ u va o hoăc đâ u ra,

Khoa ĐT-VT, Đại học Bách Khoa Hà nội Tiến sỹ Hoàng Mạnh Thắng

4

̣

̀ ́ ̣ ̉ ̉ ̣

Các biến và các hàm Phâ n t ơ

́  nhi phân đ n gian nhâ t la  chuyên mach co  2

̣ ̀ ử trang tha í

Nê u môt chuyên mach đ

́ ̀ ́ ượ ̣ ̉ ̣ ̉ ̣

̀ ́ ́ ́ ̀ ́ ́ ̉ ̣

S

x=0

x=1

x

Khoa ĐT-VT, Đại học Bách Khoa Hà nội Tiến sỹ Hoàng Mạnh Thắng

5

ở c điê u khiên b i môt biê n x.  Ta no i ră ng, chuyên mach đo ng nê u x=1 va  ngă t nê u  x=0

̀

̉ ử

̉ ̣ ̉

Các biến và các hàm (cont.) Gia s  du ng chuyên mach đê  ̀

̀

́

̀

̃

̉

điê u khiên đe n: Đâ u ra đ ̀

c đinh nghi a la  trang tha i

̣ ̣

ượ ̀ cua đe n L;

̀

̀

̀

̉

́ ̀ L=1  đe n sa ng,  ́ L=0  đe n tă t ̀ Trang tha i cua đe n la  ha m cua  ́

S

x; L(x)=x ̀

E

̀

L(x): ha m logic x: biê n va o   ́

x

Khoa ĐT-VT, Đại học Bách Khoa Hà nội Tiến sỹ Hoàng Mạnh Thắng

6

̣ ̉ ̉

Các biến và các hàm (cont.) - AND Xe t tr ́ c du ng đê bât/tă t  đe ǹ

̀ ̀ ́ ượ ươ ợ ̉ ̣ ̉ ̣ ng h p 2 chuyên mach đ

Theo ca ch đâ u nô i tiê p thi  đe n chi sa ng khi ca 2

̀ ́ ́ ́ ̉ ̉

̀ ̉ ̣ ̀ ́ ́ ượ c đo ng:

S

S

E

x1

x2

Khoa ĐT-VT, Đại học Bách Khoa Hà nội Tiến sỹ Hoàng Mạnh Thắng

7

́ chuyên mach cu ng đ L(x1,x2)=x1.x2 L=1 iff x1=1 AND x2=1

Các biến và các hàm (cont.) - OR

Xe t tr ́ đe ǹ

̀ ̀ ́ ươ ợ ượ ̉ ̣ ̉ ̣ ng h p 2 chuyên mach đ c du ng đê bât/tă t

́ ́ ̉

Theo ca ch đâ u song song thi  đe n chi sa ng khi 1 trong  ̀ ̀ ́ ượ c đo ng:

S

̉ ̣ ̣ ̉

x1

S

E

x2

Khoa ĐT-VT, Đại học Bách Khoa Hà nội Tiến sỹ Hoàng Mạnh Thắng

8

́ 2 chuyên mach, hoăc ca 2 đ L(x1,x2)=x1+x2 L=1 if x1=1 OR x2=1

Các biến và các hàm (cont.) –

nối hỗn hợp AND và OR ́ ợ

Nô i hô n h p se  cho ra ca c ha m logic đa dang

L(x1,x2)=(x1+x2 ) x3

S

S

x1

x3

S

E

x2

Khoa ĐT-VT, Đại học Bách Khoa Hà nội Tiến sỹ Hoàng Mạnh Thắng

9

̃ ̃ ́ ̀ ̣

Các biến và các hàm (cont.) –

nối hỗn hợp AND và OR

Ha m logic gi  đây ?

S

S

x3

x1

S

S

E

x3

x2

L(x1,x2,x3,x4)=(x1x2 )+( x3 x4)

Khoa ĐT-VT, Đại học Bách Khoa Hà nội Tiến sỹ Hoàng Mạnh Thắng

10

̀ ̀

Các biến và các hàm (cont.) – NOT

Nh  đa  thâ y, đe n sa ng khi x=1, vây bây gi ́

́ ̃ ̀ ơ ượ ̣ ̀  ng c

̣ ư lai thì :

L(x)=1 if x=0 va  ̀ L(x)=0 if x=1 Hay L(x)=x’

̣ ̉ Nghich đao

x Ky  hiêu:  ́     , x’, hay NOT x

R

E

S

x

Khoa ĐT-VT, Đại học Bách Khoa Hà nội Tiến sỹ Hoàng Mạnh Thắng

11

̣

Các biến và các hàm (cont.) – Nghịch đảo của hàm Co  ́                                  thi  nghich đao cua ha m f() se   ̃ ̀

̀ ̣ ̉ ̉

la :̀

Vi  du: ́

Khoa ĐT-VT, Đại học Bách Khoa Hà nội Tiến sỹ Hoàng Mạnh Thắng

12

̣

6f (x1; ::)

f (x1; x2) = x1 + x2 ¡ ¡ >6f (x1; x2) =6x1 + x2

̣ ̉ ̉ ̉ ̉ ̣

̀ ̀ ̀ ́ ́ ̀ ́ ̀ ̉ ợ ̣ ̉ ̉ ̉

Bảng trân lý (truth table) Liêt kê tha nh bang đê mô ta đâ y đu cho môt ha m logic Gia  tri kê t qua cua ha m la  tô h p cua ca c đâ u va o ̀ ̀

Khoa ĐT-VT, Đại học Bách Khoa Hà nội Tiến sỹ Hoàng Mạnh Thắng

13

Bảng trân lý (truth table) – Hàm 3 biến

Khoa ĐT-VT, Đại học Bách Khoa Hà nội Tiến sỹ Hoàng Mạnh Thắng

14

́ ̉ ượ ̣

́ ́ ̣ ̣ ̣ ̣ ̣ ̉ ự c th c hiên  ̀ c goi la  công

Cổng logic và mạng Ca c phe p AND, OR hay NOT co  thê đ ́ ̀ ̀ ượ bă ng mach điên, va  mach điên đo  đ logic

Công logic co  thê co  nhiê u đâ u va o, môt đâ u ra la   ̀ ̀

̀ ̀ ̀ ́ ̉ ̉ ̣

AND gates

Khoa ĐT-VT, Đại học Bách Khoa Hà nội Tiến sỹ Hoàng Mạnh Thắng

15

̀ ̀ ̉ ́ ̀ ́ ha m cua ca c đâ u va o

Cổng logic và mạng

OR gates

NOT gates

Khoa ĐT-VT, Đại học Bách Khoa Hà nội Tiến sỹ Hoàng Mạnh Thắng

16

́ ́ ự ̣ ̉ c xây d ng d a trên ca c công logic

̀ ̀ ̣ ̣ ̣

Cổng logic và mạng Mach l n h n đ ơ ượ ơ ượ ơ ̉ c  ban va  đ

Khoa ĐT-VT, Đại học Bách Khoa Hà nội Tiến sỹ Hoàng Mạnh Thắng

17

ự c goi la  mang logic hay mach logic

̃ ̃ ̀ ̉ ̣

Cổng logic và mạng Ve  bang trân ly  va  ve  mach logic cho ha m ̀ ́

Khoa ĐT-VT, Đại học Bách Khoa Hà nội Tiến sỹ Hoàng Mạnh Thắng

18

ệ i c a thi

̀ ́ ̉ ̉ ̣ ̣

ượ ạ ủ c l ́ ư ̀ ̀ ̀ ́ ́ ượ ư ̉ ̉ ̉

Phân tích mạng logic Phân tích là vi c ng ế ế t k Đê phân ti ch ha m ch c năng cua môt mang logic, tâ t  ́ c đ a va o đê lâ y kê t

f(x1,x2)=x1x2+\x1

Khoa ĐT-VT, Đại học Bách Khoa Hà nội Tiến sỹ Hoàng Mạnh Thắng

19

̉ ́ ca ca c kha năng đâ u va o đ qua ra.

̀ ́ ̀ ̉ ̉

Phân tích mạng logic (cont.) Đê phân ti ch, ca c biê n đâ u va o va  đâ u ra co  thê  ̀

Khoa ĐT-VT, Đại học Bách Khoa Hà nội Tiến sỹ Hoàng Mạnh Thắng

20

̃ ̀ ̀ ̀ ơ ượ ̉ ̣ ̉ ́ ́ ươ c biêu diê n d ́ ́ i dang biêu đô  th i gian đ