›
›

Bài giảng Nhập môn mạch số - Chương 5: Mạch tổ hợp. Mạch tính toán số học (Phần 1)

Download
NHẬP MÔN MẠCH SỐ  
Chương 5 – phần 1  
Mạch tổ hợp:  
Mạch tính toán số học  
1
Tổng quan  
Chương này sẽ học về:  
- Một số mạch logic tổ hợp thông dụng  
- Thiết kế c tạp sử dụng  
các mạch logic tổ hợp thông dụng  
2
Phân biệt mạch tổ hợp và tuần tự  
MẠCH TỔ HỢP  
- Ngõ ra sẽ thay đổi  
Mạch tổ hợp  
: :  
: :  
inputs  
outputs  
lập tức khi ngõ  
vào thay đổi  
MẠCH TUẦN TỰ  
- Ngõ ra sẽ thay đổi  
phụ thuộc vào  
ngõ vào và trạng  
thái trước đó.  
- Mạch có tính chất  
nhớ  
Mạch tổ hợp  
: :  
: :  
inputs  
outputs  
3
Nội dung  
1. Mạch cộng (Carry Ripple (CR) Adder)  
2. Mạch cộng nhìn trước số nhớ - (Carry Look-Ahead (CLA)  
Adder)  
3. Mạch cộng/ mạch trừ  
4. Đơn vị tính toán luận lý (Arithmetic Logic Unit)  
5. Mạch giải mã (Decoder)/ Mạch mã hoá (Encoder)  
6. Mạch dồn kênh (Multiplexer)/ Mạch chia kênh (Demultiplexer)  
7. Mạch tạo Parity/ Mạch kiểm tra Parity  
8. Mạch so sánh (Comparator)  
4
Nội dung  
1. Mạch cộng (Carry Ripple (CR) Adder)  
2. Mạch cộng nhìn trước số nhớ - (Carry Look-Ahead (CLA)  
Adder)  
3. Mạch cộng/ mạch trừ  
4. Đơn vị tính toán luận lý (Arithmetic Logic Unit)  
5. Mạch giải mã (Decoder)/ Mạch mã hoá (Encoder)  
6. Mạch dồn kênh (Multiplexer)/ Mạch chia kênh (Demultiplexer)  
7. Mạch tạo Parity/ Mạch kiểm tra Parity  
8. Mạch so sánh (Comparator)  
5
1. Mạch cộng Carry Ripple (CR)  
6
Mạch cộng bán phần (Half Adder)  
• Cộng 2 số 1 bit có 4 trường hợp  
Số nhớ  
Tổng  
x
y
Mạch cộng 1 bit có tổng và số  
nhớ như thế này được gọi là  
mạch cộng bán phần (HA)  
Sơ đồ mạch  
7
Mạch cộng nhị phân song song  
• Cộng những số có 2 hoặc nhiều bit  
– Cộng từng cặp bit bình thường  
– Nhưng ở vị trí cặp bit i, có thể có carry-in từ bit i-1  
(Sẽ cộng vào vị trí kế tiếp)  
8
Thiết kế một bộ cộng toàn phần (Full Adder)  
Bộ cộng toàn phần (FA)  
– 3 ngõ vào (2 ngõ vào cho 2 số 1-bit cần tính tổng,  
và 1 ngõ vào cho số nhớ đầu vào (carry-in))  
– 2 ngõ ra (1 ngõ ra cho tổng và 1 cho số nhớ đầu  
ra (carry-out))  
9
Thiết kế một bộ cộng toàn phần (Full Adder)  
Bảng sự thật  
Ký hiệu  
10  
Thiết kế một bộ cộng toàn phần (Full Adder)  
Bảng sự thật  
Si xi yi ci  
ci1 xi yi xici yici  
ci1 cOUT  
ci cIN  
11  
Thiết kế một bộ cộng toàn phần (Full Adder)  
Si xi yi ci  
ci1 xi yi xici yici  
ci cIN  
ci1 cOUT  
Ký hiệu  
Ký hiệu khác  
Sơ đồ mạch  
12  
Thiết kế một bộ cộng toàn phần (Full Adder)  
• Sử dụng lại HA  
Si xi yi ci  
c x y c(xy)  
i1  
x
y
Sơ đồ mạch HA  
Sơ đồ mạch  
Sơ đồ mạch FA sử dụng lại HA  
13  
Mạch cộng Carry Ripple (CR)  
• Sơ đồ biểu diễn mạch cộng 4 bit song song sử  
dụng full adder  
14  
Mạch cộng Carry Ripple  
• Mạch FA bắt đầu với việc cộng các cặp bit từ LSB  
đến MSB  
– Nếu carry xuất hiện ở vị trí bit i, nó được cộng thêm  
vào phép cộng ở vị trí bit thứ i+1  
• Việc kết hợp như vậy thường được gọi là mạch  
cộng Carry-Ripple  
– vì carry được “ripple” từ FA này sang các FA kế tiếp  
– Tốc độ phép cộng bị giới hạn bởi quá trình truyền số  
nhớ  
15  
Mạch cộng Carry Ripple  
• Mỗi FA có một khoảng trễ (delay), giả sử là Δt  
• Độ trễ phụ thuộc vào số lượng bit  
– Carry-out ở FA đầu tiên C1 có được sau Δt  
– Carry-out ở FA đầu tiên C2 có được sau 2Δt  
=> Cn được tính toán sau nΔt  
Mô hình carry look ahead (CLA) thường được sử dụng để cải thiện tốc độ  
16  
2. Mạch cộng nhìn trước số nhớ  
Carry Look-Ahead (CLA) Adder  
17  
Hiệu năng  
• Tốc độ của mạch bị giới hạn bởi độ trễ lớn nhất dọc  
theo đường nối trong mạch  
– Độ trễ lớn nhất được gọi là critical-path-delay  
– Đường nối gây ra độ trễ đó gọi là critical path  
18  
Carry Look-Ahead Adder (CLA)  
• Cải thiện tốc độ mạch cộng bằng cách  
– Tại mỗi tầng (stage), ta sẽ xác định nhanh giá trị  
carry-in ở tầng cộng trước đó sẽ có giá trị 0 hay 1  
giảm critical-path-delay  
19  
Carry Look-Ahead Adder (CLA)  
• Hàm xác định carry-out ở lần cộng thứ i  
ci+1= xiyi + xici + yici = xiyi + (xi + yi)ci  
• Đặt gi = xiyi và pi = xi + yi => ci+1= gi + pici  
gi = 1 khi cả xi và yi đều bằng 1, không quan tâm ci  
g được gọi là hàm generate, vì carry-out luôn  
được generate ra khi g=1  
pi = 1 khi xi = 1 hoặc yi = 1; carry-out = ci  
p được gọi là hàm propagate, vì carry-in = 1  
được propagate (truyền) ở tầng cộng thứ i  
20  
Tải về để xem bản đầy đủ
pdf 38 trang Mãnh Khiết 12/01/2024 11520 Free
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Nhập môn mạch số - Chương 5: Mạch tổ hợp. Mạch tính toán số học (Phần 1)", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên

File đính kèm:

  • pdfbai_giang_nhap_mon_mach_so_chuong_5_mach_to_hop_mach_tinh_to.pdf