Dẫn nhập Đối với mạch tổ hợp, các tín hiệu ngõ ra tại 1 thời điểm nhất định chỉ phụ thuộc vào các tín hiệu ngõ vào ở tại thời điểm đó mà không phụ thuộc vào lịch sử của các tín hiệu ngõ
Trang 1Khoa CNTT
Bộ môn Kỹ thuật Máy tính
Phạm Tường Hải Đoàn Minh Vững Phan Đình Thế Duy
Trang 2Tài liệu tham khảo
) “Digital Logic Design Principles”, N Balabanian &
B Carlson – John Wiley & Sons Inc., 2004
) “Digital Design”, 3rd Edition, J.F Wakerly,
Prentice Hall, 2001 ) “Digital Systems”, 5th Edition, R.J Tocci, Prentice
Hall, 1991
Trang 3Chương 5.
Trang 4Dẫn nhập
) Đối với mạch tổ hợp, các tín hiệu ngõ ra tại 1 thời điểm
nhất định chỉ phụ thuộc vào các tín hiệu ngõ vào ở tại
thời điểm đó mà không phụ thuộc vào lịch sử của các tín
hiệu ngõ vào trong quá khứ
) Có những trường hợp người ta mong muốn ngõ ra của
mạch số không chỉ phụ thuộc vào các tín hiệu ngõ vào
hiện hành mà còn phụ thuộc vào trạng thái của mạch tại
thời điểm các tín hiệu ngõ vào được gửi đến
) Trạng thái của mạch tại 1 thời điểm nhất định thì lại phụ
thuộc vào lịch sử của các tín hiệu ngõ vào trong quá khứ ) Cần phải có cơ chế cho phép lưu trữ thông tin truyền tải
bởi chuỗi các tín hiệu ngõ vào trong quá khứ
Trang 5Các định nghĩa & khái niệm cơ bản
) Một mạch số được gọi là mạch
tuần tự (sequential circuit) nếu các
ngõ ra của nó tại 1 thời điểm nhất
định là hàm của cả giá trị các ngõ
vào tại thời điểm hiện hành và của
chuỗi giá trị các ngõ vào trong quá
khứ
) Cần có bộ nhớ (memory) để lưu
trữ quá khứ của các ngõ vào
) Cần đến các mạch đặc biệt có thể
sử dụng như các cell (thường gọi
là primitive cell) để lưu trữ quá
Trang 6Các định nghĩa …
) Vấn đề thước đo cho quá khứ ?
) Các khó khăn do tín hiệu xuất
hiện không đồng thời, thời gian trễ
) Clock là tín hiệu có dạng 1 chuỗi
xung tuần hoàn
) Các thuộc tính quan trọng của tín
Trang 7Mạch cài (Latch) & Flip-flop
) Phân tích hoạt động của mạch sau:
) Ngõ ra các mạch trên luôn ổn định ở trạng thái Q = 0
hay Q = 1
) Mạch nhị ổn ( bistable device ), là mạch tồn tại ở 1 trong 2 trạng thái ổn định, có thể được sử dụng để chứa 1 bit
thông tin
) Đối với mạch số, phần tử linh kiện thông dụng nhất
được sử dụng làm bộ nhớ cho các tín hiệu là 1 thiết bị
điện tử nhị ổn có tên là flip-flop
Trang 8Mạch cài SR (SR Latch)
) Mạch nhị ổn đã xét có thể vẽ
lại như sau
) Mạch được xem có 2 tín hiệu
ngõ vào là I (tín hiệu bên
ngoài) và Q (tín hiệu hồi tiếp)
“đấu” nhau để quyết định giá
trị Q của memory cell
) Giải quyết được sự “đấu” nhau
giữa các tín hiệu vào) Mạch cài SR có sơ đồ khối và
có thể vẽ lại như sau
) Xác định bảng sự thật củamạch mạch cài SR ?
Trang 91 1
×
×
Trang 10Định thời và Clocked RS Latch
) Mạch cài SR đã xét chưa có
sự tham gia của xung clock
) Xung clock giúp cho việc
chuyển trạng thái được xảy ra
Trang 11JK Latch
) Ở mạch cài SR
• Cả 2 ngõ vào không được
đồng thời mang giá trị 1
Trang 15Kích thích các flip-flop
) Bảng trạng thái / phương trình chuyển trạng thái cho
phép xác định trạng thái (ngõ ra Q ) của flip-flop theo các
tín hiệu ở ngõ vào
) Cần xác định điều kiện để kích thích flip-flop chuyển từ
trạng thái xác định này sang trạng thái xác định khác
) Các điều kiện kích thích flip-flop
1
× 1 1
0
× 0 0
0
K J
Q
JK flip-flop D flip-flop
1 1
1
0 0
1
1 1
0
0 0
1
1 0
1
1 1
0
0 0
0
T
Q
Trang 16Thanh ghi (Register)
) Khác biệt của mạch tuần tự so
với mạch tổ hợp
• Có khả năng chứa vào bộ nhớ
các thông tin về trạng thái của mạch, hệ quả của tín hiệu ngõ vào trong quá khứ
• Sử dụng thông tin trong bộ
nhớ để tạo tín hiệu ngõ ra theo tín hiệu ngõ vào hiện hành
) Đơn vị cơ bản để chứa 1 bit
thông tin là flip-flop hoặc là
mạch cài
) Các flip-flop có thể nhóm lại để
tạo thành thanh ghi (register)
• Thanh ghi n-bit là một tập hợp
flip-flop)
• Các flip-flop này dùng chung
xung clock và đáp ứng cùng thời điểm của xung clock
• Có thể chứa được n bit thông tin
) Chuyển thông tin vào thanh ghi được gọi là nạp (load) thanh ghi
) Tham khảo thông tin từ thanh ghi được gọi lả đọc (read) nộidung thanh ghi
Trang 17Serial-Load Shift Register
) Thanh ghi dịch nạp tuần tự 4 bit
) Phân tích mạch để làm rõ các
tính năng sau
• Thanh ghi dịch (shift register)
• Xuất song song (parallel-out)
• Xuất tuần tự (serial-out)
• Nạp tuần tự (serial-in)
) Thêm vào các tín hiệu điều khiển
• Điều khiển xung clock
• Điều khiển
dữ liệu vào
Trang 18Parallel-Load Shift Register
) Thanh ghi nạp song song 4 bit
sử dụng JK flip-flop
• Đệm xung clock
• Đệm tín hiệu điều khiển nạp
(load)
• Tín hiệu điều khiển xóa (CLR)
) Thanh ghi thương mại hóa dưới
Trang 19Chuyển đổi song song – nối tiếp
) Thanh ghi dịch 4 bit làm nhiệm vụ chuyển đổi
song song – nối tiếp
) Phân tích mạch
Trang 20Thanh ghi đa năng
) Ý tưởng về thanh ghi đa năng
) Một ứng dụng minh họa
