BÀI GIẢNG KIẾN TRÚC MÁY TÍNH_PHẦN 1 pot

KI N TRÚC MÁY TÍNHGV: Nguy n Minh Tu nMail: nmtuan@fit.hcmuns.edu.vnWeb: www.is-edu.hcmuns.edu.vn/~nmtuan/1.asp... M.Morris Mano, Computer System Architecture, 3rd ed.. Baron & Lee Higbi

KI N TRÚC MÁY TÍNH

GV: Nguy n Minh Tu nMail: nmtuan@fit.hcmuns.edu.vnWeb: www.is-edu.hcmuns.edu.vn/~nmtuan/1.asp

Tài Li u Tham Kh o

1. M.Morris Mano,

Computer System Architecture,

3rd ed Prentice Hall, 1993

2. Robert J Baron & Lee Higbie,

Computer Architecture,Addition-Wesley, 1992

- Bóng đèn đi n t

- Transistor

1.1 i C i C ng (tt) ng (tt)

Linh ki n đ c ghép n i qua b ng m ch

Thu nh m ch m ch tích h p (IC)

M ch tích h p ChipChip: v b c b ng g m ho c ch t d o

S pin: 14 đ n 100 ho c h n

Các d ng đóng gói chip: DIP, PGA, PQFP

1.1 i C i C ng (tt) ng (tt)

DIP (Dual Inline Package): s pin

≤ 80 PGA (Pin Grid Array): s pin ≥ 100

PQFP (Plastic Quad Flat Pack):

s pin ≥ 100 (a) (b) (c)

1.1 i C i C ng (tt) ng (tt)

M c tích h p: SSI, MSI, LSI, VLSI

SSI (Small-scale integration): < 10MSI (Medium-scale integration): 10-200LSI (Large-scale integration): 200-1000xVLSI (Very-large-scale integration):

>1000x

1.1 i C i C ng (tt) ng (tt)

TTL (Transistor-transistor Logic): DTL (diode-transistor logic) TTL

ECL (Emitter-coupled Logic): h th ng

1.2.C ng Lu n Lý

C ng: m ch c b n g m m t/nhi u ngõ/tín

hi u vào/nh p và m t ngõ/tín hi u ra/xu t

C ng c b n: đ o (NOT), đ m (buffer), AND, OR, XOR, NAND, NOR, XNOR

B ng chân tr : quan h gi a các ngõ

nh p/xu t c a c ng

1.2.C ng Lu n Lý (tt)

C ng AND– Có ít nh t 2 ngõ vào

– Ngõ ra có tr cao khi t t c các ngõ vào cao

A

0 0 1

0 1 0 1

0 0 1 1

x B

A

1.2.C ng Lu n Lý (tt)

C ng OR– Có ít nh t 2 ngõ vào

– Ngõ ra có tr cao khi có m t ngõ vào cao

A

0 1 1 1

0 1 0 1

0 0 1 1

x B

A

1.2.C ng Lu n Lý (tt)

C ng NOT (đ o)– Có 1 ngõ vào và m t ngõ ra

– Ngõ ra ng c l i ngõ vào

0

0 1

x A

1.2.C ng Lu n Lý (tt)

C ng m– Có 1 ngõ vào và m t ngõ ra

– Ngõ ra b ng ngõ vào

1

0 1

x A

1.2.C ng Lu n Lý (tt)

C ng NAND– Có ít nh t 2 ngõ vào

– Ngõ ra có tr th p khi t t c các ngõ vào cao

A

1 1 0

0 1 0 1

0 0 1 1

x B

A

1.2.C ng Lu n Lý (tt)

C ng NOR– Có ít nh t 2 ngõ vào

– Ngõ ra có tr th p khi có m t ngõ vào cao

A

1 0 0 0

0 1 0 1

0 0 1 1

x B

A

1.2.C ng Lu n Lý (tt)

C ng XOR– Có ít nh t 2 ngõ vào

– Ngõ ra có tr cao khi s ngõ vào có tr cao

là m t s l (1, 3, 5,…)

A

0 1 1 0

0 1 0 1

0 0 1 1

x B

A

1.2.C ng Lu n Lý (tt)

C ng XNOR– Có ít nh t 2 ngõ vào

– Ngõ ra có tr th p khi s ngõ vào có tr cao là m t s l (1, 3, 5,…)

1 0 0 1

0 1 0 1

0 0 1 1

x B

A

A

1.3 i S Bun

Môn toán h c nghiên c u các m nh đ

M t m nh đ có 2 giá tr úng (1), Sai (0)

B n hàm / phép tính c b n: NOT (không), AND (và), OR (hay), XOR (ho c)

c xác đ nh qua b ng chân tr

1.3 i S Bun (tt)

Hàm NOT

x = A’ (ho c x = NOT A)

1 0

0 1

x A

x = A’

1.3 i S Bun (tt)

Hàm AND

x = A B (ho c x = A B ho c x = A AND B)

0 1

0 1 0 1

0 0 1 1

x B

A

0 1 0 1

0 0 1 1

x B

A

0 1 0 1

0 0 1 1

x B

A

1.3 i S Bun (tt)

Có m i quan h gi a m ch s và i s Bun

M ch s Tín hi u: Cao, th p

C ng: NOT, AND, OR, XOR

nh ngh a c ng: b ng chân tr

i s Bun

M nh đ : úng, sai Phép tính/Hàm: NOT, AND, OR, XOR

nh ngh a phép tính: b ng chân tr

1.3 i S Bun (tt)

nh ngh a các c ng/hàm NOT, AND, OR

và XOR là nh nhau n u đ tCao = úng = 1

Th p = Sai = 0

T c ng t o ra m ch s

T các hàm t o ra ph ng trình Bun

K t lu n: M ch s ↔ Ph ng trình Bun

1.3 i S Bun (tt)

A

0 0 0 1

0 1 0 1

0 0 1 1

x = A.B B

A

A

0 1 1 1

0 1 0 1

0 0 1 1

x = A+B B

A

1.3 i S Bun (tt)

0

0 1

x = A A

1.3 i S Bun (tt)

A

1 1 1 0

0 1 0 1

0 0 1 1

x = (AB)’

B A

A

1 0 0 0

0 1 0 1

0 0 1 1

x = (A+B)’ B

A

1.3 i S Bun (tt)

A B

1 1 0

0 1 0 1

0 0 1 1

x = A ⊕ B B

A

1 0 0 1

0 1 0 1

0 0 1 1

x = (A⊕B)’ B

A

A B

x = (A ⊕ B)’

x = A’B+AB’

x = A’B’+AB

1.3 i S Bun (tt)

Ví d hàm Bun: F = x + y’z có th bi u di n d i

d ng m ch nh hình d i.

1.3 i S Bun (tt)

(1) x + 0 = x (2) x 0 = 0 (3) x + 1 = 1 (4) x 1 = x (5) x + x = x (6) x x = x (7) x + x’ = 1 (8) x x’ = 0 (9) x + y = y + x (10) xy = yx (11) x+(y+z) = (x+y)+z (12) x(yz) = (xy)z

(13) x(y+z) = xy+xz (14) x+yz = (x+y)(x+z)

(15) (x + y)’ = x’y’ (16) (xy)’ = x’ + y’

(17) (x’)’ = x

1.3 i S Bun (tt)

(14) x+yz = (x+y)(x+z)không dùng trong đ i s thông th ng

nh ng r t có ích khi thao tác các bi u

th c Bun

nh lý De Morgan (15) (x + y)’ = x’y’

(16) (xy)’ = x’ + y’

1.3 i S Bun (tt)

nh lý DeMorgan r t quan tr ng đ i v i các c ng NOR và NAND

Nó cho th y c ng NOR t ng ng (x + y)’ t ng đ ng x’y’

T ng t hàm NAND có th bi u di n theo (xy)’ ho c (x’ + y’)

Vì lý do này mà c ng NOR và NAND cóhai ký hi u riêng bi t nh 2 hình sau

1.3 i S Bun (tt)

1.3 i S Bun (tt)

th y cách thao tác theo đ i s Bun nh m

đ n gi n các m ch

s , hãy xem

l c đ lu n

lý hình bên.

m ch là t ng

đ ng

Ph ng pháp b n đ Karnaugh là qui trình đ n gi n và d hi u đ đ n gi n các

bi u th c Bun

0 1 0 0 1 1 1 1

0 1 0 1 0 1 0 1

0 0 1 1 0 0 1 1

0 0 0 0 1 1 1 1

0 1 2 3 4 5 6 7

F z

y x

1 1 1 1

0 1 0 1 0 1 0 1

0 0 1 1 0 0 1 1

0 0 0 0 1 1 1 1

0 1 2 3 4 5 6 7

F z

y x

1 1 1 1

0 1 0 1 0 1 0 1

0 0 1 1 0 0 1 1

0 0 0 0 1 1 1 1

0 1 2 3 4 5 6 7

F z

y x

1.4 B n Karnaugh (tt)

k ch có

m t bi n khác

nhau

1.4 B n Karnaugh (tt)

B tr các ô

li n k trong b n

đ ch khác nhau

m t bi n

và bi n

đó bù

m t ô và không bù

ô k

1.4 B n Karnaugh (tt)

Theo đ nh

ngh a này các ô

cu i/ đ u dòng/c t

là các ô

li n k

th a, là nhóm g m các ph n t thu c nhóm khác)

1.4 B n Karnaugh (tt)

M i nhóm bi u di n m t s h ng và OR các s h ng này s đ c bi u th c đ n

gi n c a hàm

S h ng c a nhóm 2, 4, ho c 8 s l c

b t 1, 2, ho c 3 bi n (theo th t )

Bi n b l c là bi n có tr liên ti p bùnhau

1.4 B n Karnaugh (tt)

Ví d chúng ta s

đ n gi n b ng b n đ hàm Bun sau:

F(A,B,C) =Σ(3,4,6,7)

Có b n ô 1 t ng

ng các b tr 3, 4, 6, 7.

Có 2 nhóm 2.

B B A’

B’ B’

1.4 B n Karnaugh (tt)

Ví d 2: đ n gi n hàm F(A,B,C)=Σ(0,2,4,5,6)

Có n m b tr 1 trong

b n đ ba bi n.

Có m t nhóm 4 và

m t nhóm 2.

1.4 B n Karnaugh (tt)

Nhóm 4 này m t hai bi n còn C’

Nhóm 2 này m t

m t bi n còn AB’ Hàm đ c đ n gi n là:

A

B B

1 1

A’

B’ B’

C’

C C C’

1 1

A

B B A’

B’ B’

Có hai nhóm 4 và

m t nhóm 2.

B’

1 1

A

B A

B A’

B’

1 1

A’

C C

C’

C’

B’

1 1

A

B A

B A’

B’

1 1

A’

C C

C’

C’

B’

A

B A

B 1

C’

1.4 B n Karnaugh (tt)

Bi u th c Bun xu t phát t b n đ c a các ví d trên bi u di n d i d ng t ng các tích

Trong m t s tr ng h p c n bi u di n hàm đ n gi n d i d ng tích các t ng

1.4 B n Karnaugh (tt)

Qui trình t o hàm d ng tích các t ng nh sau:

1. ánh 0 vào các ô tr ng và nhóm l i các ô

li n k , ta s nh n đ c F’

2. L y bù F’ đ c F là tích các t ng

F(A,B,C,D) =

Σ (0,1,2,5,8,9,10)

1.4 B n Karnaugh (tt)

K t các ô 1 (2

nhóm 4, 1 nhóm 2) cho hàm đ n

gi n d ng

t ng các tích:

F = B’D’ + B’C’

+ A’C’D

(b) Tích các t ng