Bài giảng Kiến trúc máy tính - Chương 2: Cơ bản về logic số - Nguyễn Kim Khánh

Bài giảng Kiến trúc máy tính - Chương 1: Giới thiệu chung cung cấp cho bạn đọc các kiến thức về các hệ đếm cơ bản, đại số Boole, cổng logic, mạch tổ hợp, mạch dãy. Tham khảo nội dung bài giảng để nắm bắt nội dung chi tiết.

Nội dung học phần

2.1 Các hệ đếm cơ bản 2.2 Đại số Boole

2.3 Cổng logic 2.4 Mạch tổ hợp 2.5 Mạch dãy

Nội dung của chương 2

1 Hệ thập phân

 Cơ số 10

 10 chữ số: 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9

 Dùng n chữ số thập phân có thể biểu diễn

được 10n giá trị khác nhau:

Dạng tổng quát của số thập phân

Giá trị của A được hiểu như sau:

m n

n a a a a a a

A  1 1 0 , 1 

m m

n n

m i

i a







2 Hệ nhị phân

 Cơ số 2

 2 chữ số nhị phân: 0 và 1

 chữ số nhị phân gọi là bit (binary digit)

 Bit là đơn vị thông tin nhỏ nhất

 Dùng n bit có thể biểu diễn được 2n giá trị

khác nhau:

Dạng tổng quát của số nhị phân

Giá trị của A được tính như sau:

m n

n a a a a a a

A  1 1 0 , 1 

m m

n n

m i

i a

Ví dụ số nhị phân

1101001.1011(2) =

6 5 4 3 2 1 0 -1 -2 -3 -4

= 26 + 25 + 23 + 20 + 2-1 + 2-3 + 2-4 = 64 + 32 + 8 + 1 + 0.5 + 0.125 + 0.0625 = 105.6875(10)

Chuyển đổi số nguyên thập phân sang nhị phân

phần dư

của các số 2i  nhanh hơn

Phương pháp chia dần cho 2

Phương pháp phân tích thành tổng của các 2

Chuyển đổi số lẻ thập phân sang nhị phân

Chuyển đổi số lẻ thập phân sang nhị phân (tiếp)

Chuyển đổi số lẻ thập phân sang nhị phân (tiếp)

3 Hệ mười sáu (Hexa)

 Cơ số 16

 16 chữ số: 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9, A,B,C,D,E,F

 Dùng để viết gọn cho số nhị phân: cứ một

nhóm 4-bit sẽ được thay bằng một chữ số Hexa

Quan hệ giữa số nhị phân và số Hexa

Các phép toán logic (tiếp)

 A NAND B : A•B

 A NOR B : A + B

 A XOR B: A  B = A • B + A • B

Phép toán đại số Boole

Các đồng nhất thức của đại số Boole

Sử dụng cổng NAND

Sử dụng cổng NOR

Một số ví dụ vi mạch logic

nào (I) sẽ được

nối với đầu ra

4-data input MUX

Multiplexer (tiếp)

Thực hiện MUX bốn đầu vào dữ liệu

Bộ phân kênh (Demultiplexer – DeMUX)

Bộ giải mã (Decoder)

của N đầu vào

Bộ giải mã (tiếp)

Bộ giải mã 74LS139

Bộ mã hóa (Encoder)

Bộ cộng (tiếp)

Bộ cộng 16-bit

A 16-bit ripple-carry adder

2.5 Mạch dãy

hiệu ra phụ thuộc tín hiệu vào ở hiện tại

và quá khứ

phần tử nhớ (Latch, Flip-Flop) và có thể kết hợp với các cổng logic cơ bản

Các thành phần chính của mạch dãy

Chốt (Latch)

 Có khả năng nhớ bit

Chốt (tiếp)

D Latch

 D Latch (đồng bộ theo mức)

Flip-Flops

 D Flip-Flop (Đồng bộ theo sườn)

(Flip-Flop D đồng bộ theo sườn dương)

Flip-Flops (tiếp)

Low level High level Positive edge Negative edge

Latches Flip-flops

Ví dụ chip

D latches JK flip-flops

Thanh ghi dịch

Có chức năng lưu trữ và dịch số liệu

Chip thanh ghi

74164 shift

Register chip

Ví dụ bộ đếm không đồng bộ (ripple counter)

A modulo-8

binary ripple

counter

LSB

Ví dụ bộ đếm đồng bộ

 Được thiết kế dựa trên nguyên tắc sau:

Hết chương 2