Bài giảng Tổ chức và cấu trúc máy tính II - Chương 4: Mạch số

Tài liệu này giới thiệu về mạch số, một thành phần cơ bản trong hệ thống máy tính. Nó bao gồm các khái niệm về mạch tổ hợp, mạch tuần tự và các thiết bị lưu trữ. Mục tiêu là cung cấp kiến thức nền tảng để hiểu và thiết kế các hệ thống số.

Sinh viên và kỹ sư điện tử, những người muốn tìm hiểu về thiết kế mạch số và các ứng dụng của chúng trong hệ thống máy tính.

Chương này trình bày các khái niệm cơ bản về mạch số, bắt đầu với định nghĩa và các bước thiết kế mạch số, bao gồm xác định chức năng, tìm mối quan hệ giữa ngõ vào và ngõ ra thông qua hàm Boolean và bảng chân trị, cũng như xác định cấu trúc mạch bằng cách kết nối các toán tử luận lý (AND, OR, NOT). Tiếp theo, chương này đi sâu vào các cổng luận lý cơ bản và các cổng luận lý khác như NAND, NOR, XOR, XNOR, kèm theo bảng chân trị và ký hiệu tương ứng. Các ví dụ và bài tập (Quiz) được cung cấp để minh họa cách hiện thực các hàm luận lý. Chương này cũng giới thiệu về mạch tổ hợp, định nghĩa và các tính chất của thiết bị tổ hợp, cũng như cách mạch tổ hợp được hình thành từ các thiết bị tổ hợp. Phần thiết kế mạch tổ hợp trình bày mục tiêu tối ưu hóa sơ đồ mạch về diện tích và cách tối ưu hàm Boolean, cùng với quy trình thiết kế gồm lập bảng chân trị, tối ưu luận lý và vẽ mạch luận lý. Một ví dụ cụ thể về thiết kế mạch báo động cho xe được đưa ra để minh họa quy trình này. Mạch tuần tự được giới thiệu như một giải pháp cho vấn đề tăng số lượng tín hiệu cần xử lý trong mạch tổ hợp, bằng cách chia ca xử lý tín hiệu. Cấu trúc của mạch tuần tự bao gồm thiết bị lưu trữ, luận lý tổ hợp, ngõ vào, ngõ ra và tín hiệu điều khiển (NẠP). Cuối cùng, chương này trình bày về các thiết bị lưu trữ như Latch và Flip-flop, cùng với thanh ghi, là một tập hợp các Flip-flop có chung ngõ vào CLK. Các bài tập và câu hỏi ôn tập được cung cấp để củng cố kiến thức.