Cổng logic và đại số logic. Chương IV :

Chương IVCÁC LOẠI MẠCH MẠCH CỘNG VÀ MẠCH NHỚ -MẠCH GIẢI MÃ THẬP NHỊ - NHỊ THẬP Chúng ta biết rằng, các mạch điện tử sử dụng trong máy tính được thiết kế từ các cổng luận lý.. Các mạch đ

Chương IV

CÁC LOẠI MẠCH MẠCH CỘNG VÀ MẠCH NHỚ

-MẠCH GIẢI MÃ THẬP NHỊ - NHỊ THẬP

Chúng ta biết rằng, các mạch điện tử sử dụng trong máy tính được thiết

kế từ các cổng luận lý Dựa trên yêu cầu (hay trên bảng chân trị) đã cho, qua các bước tính toán và đơn giản để tạo nên mạch Các mạch điện tử này được ứng dụng trong công nghệ tạo máy tính như mạch lật (flip-flop), thanh ghi (register), mạch đếm (Counter), mạch cộng (Adder) và mạch nhớ (memory),…

I Mạch nữa cộng:

1) Khái niệm:

Mạch nữa cộng (Half - Adder) là mạch cộng 2 bit có 2 ngõ ra là:

 SUM = A  B

 CARRY = AB

Trong đó: phép  chính là phép XOR (Exclusive OR – tham khảo chương II)

2) Bảng chân trị:

3) Hình vẽ:

4) Đặc điểm:

Mạch chỉ dùng 2 bit Trong thực tế mạch này rất ít dùng vì thông thường người

ta cần dùng mạch cộng 3 bit

A B

CARRY SUM

II Mạch toàn cộng:

1) Khái niệm:

Mạch toàn cộng (Full - Adder) là mạch cộng 3 bit có 2 ngõ ra là:

 SUM = A  B  C

 CARRY = AB + AC + BC

2) Bảng chân trị:

3) Hình vẽ:

Hình vẽ mạch toàn cộng

III Mạch cộng nhị phân:

1) Khái niệm:

Mạch cộng nhị phân là mạch được xây dựng từ mạch nữa cộng và mạch toàn cộng

A B C

CARRY

SUM

2) Hình vẽ:

Mạch cộng nhị phân Trong đó, FA là mạch toàn cộng và HA là mạch nữa cộng

IV Mạch cộng - trừ bù 2:

Khi cần cộng và trừ số bù 2 người ta thiết kế mạch sau:

Hình vẽ mạch cộng - trừ bù 2

Với :

SUB = 0  S= A + B SUB = 1  S = A – B

FA

A1

B1

FA

A2

B2

HA

A0

B0

FA

A3

B3

C4

FA

B3

A3

S3

FA

B2

A2

S2

FA

B1

A1

S1

FA

B0

A0

S0

SUB

CARRY

(Không dùng)

V Mạch giải mã thập - nhị phân:

Ứng với kết quả thập phân ta thu được giá trị nhị phân tươn ứng thông qua mạch này Mạch giải mã thập nhị là sự kết hợp của cổng OR

Mạch giải mã thập nhị

Ví dụ minh hoạ:

Giả sử: Khi ta gõ phím số 8, căn cứ theo mạch trên ta được:

Y0 = 0

Y1 = 0

Y2 = 0

Y3 = 1 Như vậy dãy số nhị phân sẽ là: 1000

Tương tự số thập phân ban đầu 1 x 23 + 0 x 22 + 0 x 21 + 0 x 20 (=8)

VI Mạch giải mã nhị phân - thập phân:

Dùng để chuyển đổi số từ hệ nhị phân sang thập phân

Trạng thái cao 0

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Mạch chuyển đổi hnị phân - thập phân

Thanh ghi 4 bit

Y0

Y1

Y2

Y3

Y4

Y5

Y6

Y7

Y8

Y9

VII Mạch phát sinh lẻ:

Từ cổng XOR (Exclusive OR), người ta kết hợp các bit lại với nhau hình thành bit kiểm tra gọi là bit chẵn - lẻ Và cũng dựa trên cổng XOR người ta đưa ra khái niệm chẵn - lẻ

Một từ (word) được gọi là chẵn (lẻ) khi có tổng số bit 1 là một số chẵn (lẻ)

Mạch phát sinh lẻ

Giả sử, với mạch trên ta lưu giá trị của ký tự A (có mã ASCII là 65) thể hiện dạng nhị phân 1000001 Số bit 1 trong chuổi bit này là 2 do đó đây là một từ chẵn Kết hợp với cổng XOR (bit 7) ta được kết quả 11000001 (chiều dài 8 bit) thành một từ

lẻ Cho nên mạch này được gọi là mạch phát sinh lẻ

Ứng dụng của mạch này dùng để kiểm tra việc truyền dữ liệu, vì khi truyền dữ liệu đi, dữ liệu nhận được có thể bị sai (do nhiễu hay vì lý do nào đó) Và người ta dùng mạch này để phát hiện khi nhận kết quả sai

Ví dụ: Khi truyền A (1000001) và nhận được C (1000011) ta phát hiện có dự truyền sai do ta truyền đi tín hiệu chẵn nhưng nhận được tín hiệu lẻ

VIII Mạch đảo có điều khiển:

Khi truyền tín hiệu qua mạch này, ta nhận được kết quả tuỳ thuộc vào sự điều khiển của khoá

Thanh ghi 7 bit

A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0

Bit tạo chẵn - lẻ

Các bit dữ liệu

Mạch đảo có điều khiển

IX Mạch tích hợp số:

Với công nghệ điện tử ngày càng phát triển, ngày nay các cổng luận lý ban đầu ngày càng tiến dần đến các mạch tích hợp số (Digital Integrated Circuit) và thường được gọi là mạch IC

Thông thường, các mạch IC được tích hợp trên một mảnh nhỏ bán dẫn và gọi là chip Trên một chip có thể có hàng ngàn IC, chục ngàn hay hàng triệu các thành phần điện tử như: Transistor, diode, register,…Mức độ tích hợp trên chip được phân thành:

 SSI (Small scall Integration) : Chứa khoảng 10 phần tử

 MSI (Medium scall Integration) : Chứa từ 10 đến 500 phần tử

 LSI (Large scall Integration) : Chứa từ 500 đến 10.000 phần tử

 VLSI (Very Large scall Integration) : Chứa từ 10.000 đến 1.000.000 phần tử

 ULSI (Ultra Large scall Integration) : Chứa từ 1.000.000 phần tử trở lên

Thanh ghi 8 bit

A

Key

Y7 Y6 Y5 Y4 Y3 Y2 Y1 Y0