›

Bài giảng Kĩ thuật máy tính - Chương 3: Các mạch luận lí tổ hợp

pdf 48 trang huongle 6130
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Kĩ thuật máy tính - Chương 3: Các mạch luận lí tổ hợp", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfbai_giang_ki_thuat_may_tinh_chuong_3_cac_mach_luan_li_to_hop.pdf

Nội dung text: Bài giảng Kĩ thuật máy tính - Chương 3: Các mạch luận lí tổ hợp

  1. dce 2012 Khoa KH & KTMT Bộ môn Kỹ Thu ật Máy Tính ©2012, CE Department
  2. dce 2012 Tài li u tham kh o •“Digital Systems, Principles and Applications ”, 8th /5 th Edition, R.J. Tocci, Prentice Hall •“Digital Logic Design Principles ”, N. Balabanian & B. Carlson – John Wiley & Sons Inc., 2004 ©2012, CE Department 2
  3. dce 2012 Các m ạch lu ận lý tổ h ợp ©2012, CE Department
  4. dce 2012 Mc tiêu • Bi u th c logic dng chu n SoP, PoS • Đơ n gi n bi u th c dng chu n SoP •S dng đ i s Boolean và bìa Karnaugh đ đơ n gi n bi u th c logic và thi t k mch t hp •Mch to parity và mch ki m tra parity •Mch enable/disable • Các đ c tính cơ bn ca IC s ©2012, CE Department 4
  5. dce 2012 Mch t h p •Mc logic ngõ xu t ph thu c vi c t hp các mc logic ca ngõ nh p hi n ti. •Mch t hp không có b nh nên giá tr ngõ xu t ph thu c vào giá tr ngõ nh p hi n ti. 2 A 1 3 2 1 2 B 1 3 Y 2 1 C 3 ©2012, CE Department 5
  6. dce 2012 Các d ng chu n (Standard form) •Tng ca các tích (Sum of products - SoP) –Mi bi u th c dng SoP bao gm các bi u th c AND đư c OR li vi nhau. – Ví d: ABC + A’BC’ AB+ A’BC’+C’D’+ D • Tích ca các tng (Product of Sums - PoS) –Mi bi u th c dng PoS bao gm các bi u th c OR đư c AND li vi nhau. – Ví d : (A + B’ + C)(A + C) (A + B’)(C’ + D)F ©2012, CE Department 6
  7. dce 2012 Đơ n gi n m ch t h p • Bi n đ i các bi u th c logic thành dng đơ n gi n hơn đ khi xây dng mch ta cn ít cng logic và các kt ni hơn. ©2012, CE Department 7
  8. dce 2012 Các ph ươ ng pháp đơ n gi n m ch t h p • Ph ươ ng pháp đ i s • Bìa Karnaugh (K-map) ©2012, CE Department 8
  9. dce 2012 Ph ươ ng pháp đ i s •S dng các đ nh lý trong đ i s Boole đ đơ n gi n các bi u th c ca mch logic. • Chuy n sang dng SOP (DeMorgan và phân ph i). • Rút gn bng cách tìm các nhân t chung. ©2012, CE Department 9
  10. dce 2012 Ví d • Đơ n gi n bi u th c sau – Z1 = ABC + AB(AC) – Z2 = ABC + ABC + ABC – Z3 = AC(ABD ) + ABCD + ABC – Z4 = (A + B)( A + B + D)D ©2010, CE Department
  11. dce 2012 Thi t k m ch t h p ©2012, CE Department 11
  12. dce 2012 Thi t k m ch t h p 1. Lp bng s th t (truth table) 2. Vi t bi u th c AND cho các ngõ xu t mc 1 3. Vi t bi u th c SoP 4. Đơ n gi n bi u th c SoP 5. Hi n th c mch t bi u th c đơ n gi n ©2012, CE Department 12
  13. dce 2012 Ví d 1 • Thi t k mch logic vi 3 ngõ nh p A, B, C tho mãn điu ki n sau: ngõ xu t = 1 khi và ch khi s ngõ nh p mc 1 nhi u hơn s ngõ nh p mc 0 ©2012, CE Department 13
  14. dce 2012 Ví d 1 •Bng s th t • Bi u th c ngõ xu t (SOP): ABC + ABC + AB C + ABC • Rút gn: BC + AC + AB ©2012, CE Department 14
  15. dce 2012 Ví d 2 • Thi t k mch logic sau: Output = 1 khi đin th (đư c bi u di n bi 4 bit nh phân ABCD) ln hơn bng 6V. ©2012, CE Department 15
  16. dce 2012 Bìa Karnaugh (K-map) • Bìa Karnaugh bi u di n quan h gi a ngõ nh p và ngõ xu t ca mch. • Theo chi u dc ho c chi u ngang, các ô cnh nhau ch khác nhau mt bi n. ©2012, CE Department 16
  17. dce 2012 Bìa Karnaugh (K-map) •Bng s th t • Bi u th c logic • Bìa Karnaugh ©2012, CE Department 17
  18. dce 2012 Bìa Karnaugh (K-map) ©2012, CE Department 18
  19. dce 2012 Bìa Karnaugh (K-map) ©2012, CE Department 19
  20. dce 2012 Bìa Karnaugh (K-map) ©2012, CE Department 20
  21. dce 2012 Bìa Karnaugh (K-map) ©2012, CE Department 21
  22. dce 2012 Bìa Karnaugh (K-map) ©2012, CE Department 22
  23. dce 2012 Bìa Karnaugh (K-map) ©2012, CE Department 23
  24. dce 2012 Quy t c rút g n bìa Karnaugh • Khoanh vòng (looping) là quá trình kt hp các ô k nhau li vi nhau. Thông th ư ng ta khoanh các ô ch a giá tr 1. • Ngõ xu t có th đư c đơ n gi n hóa bng cách khoanh vòng. ©2012, CE Department 24
  25. dce 2012 Qui t c tính giá tr c a 1 vòng • Khi mt bi n xu t hi n c dng đ o và không đ o trong mt vòng, bi n đó s đư c đơ n gi n kh i bi u th c. • Các bi n chung cho mi ô trong mt vòng ph i xu t hi n trong bi u th c cu i cùng. ©2012, CE Department 25
  26. dce 2012 Khoanh vòng 2 ô k nhau ©2012, CE Department 26
  27. dce 2012 Khoanh vòng 2 ô k nhau ©2012, CE Department 27
  28. dce 2012 Khoanh vòng 4 ô k nhau ©2012, CE Department 28
  29. dce 2012 Khoanh vòng 4 ô k nhau ©2012, CE Department 29
  30. dce 2012 Khoanh vòng 4 ô k nhau ©2012, CE Department 30
  31. dce 2012 Khoanh vòng 8 ô k nhau ©2012, CE Department 31
  32. dce 2012 Khoanh vòng 8 ô k nhau ©2012, CE Department 32
  33. dce 2012 Quá trình đơ n gi n hóa • Xây dng bng K-map và đ t 1 ho c 0 trong các ô tươ ng ng vi bng s th t. • Khoanh vòng các ô giá tr 1 đơ n l, không ti p giáp vi các ô giá tr 1 khác (vòng đơ n). • Khoanh vòng các cp giá tr 1 không ti p giáp vi các ô giá tr 1 nào khác na (vòng kép). • Khoanh vòng các ô 8 giá tr 1 (n u có) ngay c nu nó ch a 1 ho c nhi u ô đã đư c khoanh vòng. • Khoanh vòng các ô 4 giá tr 1 (n u có) ch a mt ho c nhi u ô ch ưa đư c khoanh vòng. Ph i đ m bo s vòng là ít nh t. • Khoanh vòng các cp giá tr 1 tươ ng ng vi các ô giá tr 1 ch ưa đư c khoanh vòng. Ph i đ m bo s vòng là ít nh t. •To cng OR các s hng đư c to bi mi vòng ©2012, CE Department 33
  34. dce 2012 Ví d ©2012, CE Department 34
  35. dce 2012 Ví d ©2012, CE Department 35
  36. dce 2012 Ví d ©2012, CE Department 36
  37. dce 2012 Ví d X = AB C + ACD + ABC + ACD ©2012, CE Department 37
  38. dce 2012 Don’t-care • Điu ki n “don’t-care” là điu ki n vi mt tp các ngõ nh p nào đó, mc lu n lý ngõ xu t không đư c mô t. • Giá tr “Don’t-care” nên đư c gán bng mt ho c 0 sao cho vi c khoanh vòng K-map to ra bi u th c đơ n gi n nh t. • Ví d: ©2012, CE Department 38
  39. dce 2012 PP b ng Karnaugh - Tóm t t • So sánh vi ph ươ ng pháp đ i s, ph ươ ng pháp dùng K-map có tính h th ng hơn, ít bư c hơn và luôn to ra đư c bi u th c ti gi n nh t. •Bng Karnaugh có th dùng ti đa là vi hàm 6 bi n. Đ i vi nh ng mch có s ngõ nh p ln (>=6), ng ư i ta dùng thêm các k thu t ph c tp đ thi t k. ©2012, CE Department 39
  40. dce 2012 Exclusive-OR và Exclusive-NOR • EXclusive-OR (XOR) Y = A ⊕ B = A’B + AB’ • EXclusive-NOR (XNOR) Y = (A ⊕ B)’ = (A’B + AB’)’ Bi ến Ex. OR XNOR A B A ⊕⊕⊕ B (A ⊕⊕⊕ B)’ 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 ©2012, CE Department 40
  41. dce 2012 Ví d • Thi t k mch t hp vi 4 input x1, x0, y1, y0 z = 1 khi x1x0 = y1y0 0000, 0101, 1010, 1111 ©2012, CE Department 41
  42. dce 2012 Mch t o bit Parity  D3D2D1D0 = 1010 PE = 0  D3D2D1D0 = 1110 PE = 1 ©2012, CE Department 42
  43. dce 2012 Mch ki m tra bit Parity ©2012, CE Department 43
  44. dce 2012 Mch enable ©2012, CE Department 44
  45. dce 2012 Mch disable ©2012, CE Department 45
  46. dce 2012 Ví d • Thi t k mch t hp cho phép 1 tín hi u truy n đ n ngõ xu t khi mt trong 2 tín hi u điu khi n mc 1 (không đ ng th i). Các tr ư ng hp khác ngõ xu t mc 1 (HIGH). ©2012, CE Department 46
  47. dce 2012 Đ c thêm • Ch ươ ng 4: Combinational logic circuits trong sách Digital System ca Ronal Tocci ©2012, CE Department 47
  48. dce 2012 Bài t p •Tt c bài tp trong sách Digital System ca Ronal Tocci Ch ươ ng 4: Combinational Logic Circuits  Th y Nguy ễn Quang Huy Email huynguyen@cse.hcmut.edu.vn ©2012, CE Department 48