Bài giảng Thiết kế số: Các vấn đề cơ bản của kỹ thuật số - TS. Hoàng Mạnh Thắng

Thiết kế số
Các vấn đề cơ bản của kỹ thuật số
Người trình bày:
TS. Hoàng Mạnh Thắng


Các loại hệ đếm
Hiện nay con người thường dùng hệ cơ số 10 với
các số từ 0 đến 9. Biểu diễn một số sẽ là:
4657=4*10^3+6*10^2+5*10^1+7*10^0
Với các phép cộng, trừ, nhân và chia
 Thực tế cịn có các hệ cơ số đếm khác như hệ
nhị phân (2) hệ cơ số 3….
 Các hệ thường được dùng là 2, 10 và 16



 Hệ cơ số 2/nhị phân (binary)
Hệ nhị phân gồm các chữ số 0 và 1
 Hệ đếm này hiện nay được dùng cho các hệ thống số, như
máy tính
 Mỗi chữ số được gọi là bit
 Số nhị phân với 8 chữ số (8 bits): 10011011 được có giá trị
là
1*2^7 + 0*2^6 + 0*2^5 + 1*2^4 + 1*2^3 + 0*2^2 + 1*2^1 + 
1*2^0 = 155 (chuyển từ hệ cơ số 2 sang hệ 10)
 Số nhị phân có n bits sẽ có 2^n-1 tổ hợp
 Phép tính cộng và trừ giống như trong hệ 10


 Hệ cơ số 16 (hexadecimal)
Trong hệ cơ số 16, 16 ký tự được dùng là: 0,1,
….9, A, B, C, D, E, F
 Một số trong hệ 16 cũng được biểu diễn theo
cách tương tự như trong hệ cơ số 2 và 10. Ví dụ:
E4 được ký hiệu $E4 hoặc 0xE4.
==> E*16^1 + 4*16^0 = 228 (chuyển từ hệ 16 sang
hệ 10)
Chuyển từ hệ cơ số 16 sang hệ 2 và ngược lại như
sau: 0xE4 == 1110 0100



Mã Gray (Gray Code)


Là mã có trọng lượng thay đổi và là vịng/cyclic.
Tức là mọi dịch chuyển từ 1 giá trị đến giá trị khác
liên quan đến thay đổi của duy nhất 1 bit


 So sánh các tiếp cân thiê
̣
́t kế



Dùng CAD là rất cần thiết
Nhìn và hiểu thấu đáo về vấn đề trong cách
tiếp cận truyền thống vẫn là rất quan trọng:







Khái niệm hóa vẫn được dùng phương pháp
truyền thống
Sử dụng hiệu quả CAD yêu cầu hiểu rõ những gì
CAD thực hiện
Sử dụng các lựa chọn thiết kế yêu cầu hiểu thấu
đáo


 Các loại CHIP


Các chip chuẩn:






Cụ thể là họ 7400
Chứa số lượng nhỏ transistor (<100)
Thực hiện những chức năng đơn giản

Các linh kiện logic có thể lập trình (PLD):






Chứa các phần tử mạch logic và các liên kết có thể lập
trình
Mạch chức năng nào đó có thể được xây dựng bởi người
dùng
Việc thiết kế với PLD được thực hiện thông qua CAD tool


 Các loại CHIP (cont.)


Các Chip được thiết kế có thể chỉnh sửa
(custom-designed chips):






Điển hình là mảng logic lập trình FPGA
Được tối ưu hóa cho mục đích chuyên dụng
Chứa lượng lớn mạch logic
Chi phí sản xuất cao
Để giảm chi phí  phải sản xuất số lượng lớn

 Quá trình thiết kế
Sản phẩm yêu cầu
Chỉ ra các
thông số
Thiết kế thử
Mô phỏng
Thiết kế đúng chứa ?
(1)

yes

Tái thiết kế
no


 Quá trình thiết kế (cont.)
(1)
Thự hiện prototype
Kiểm tra
Đáp ứng yêu
cầu kỹ thuật chưa ?

Chỉnh sửa

Sửa chữa nhỏ ?
no
Sản phẩm thiết kế

yes

Thiết kế lại


 Môn này mang lại gì cho bạn ?


Hiểu các khái niệm và các mô hình, thuật toán và
các quá trình liên quan đến thiết kế mạch logic




Cung cấp kỹ năng giải quyết vấn đề gồm:






Môn này trang bị kiến thức làm cơ sở cho các môn khác
và cho định hướng nghề nghiệp
Mô tả và giải quyết các vấn đề mới
Cần cọ sát vấn đề  nâng cao kỹ năng giải quyết vấn đề

Diễn tả giải pháp một cách rõ ràng và chính xác
Làm quen với thực tế thiết kế mạch số