Thiết kế luận lý . chương 4

Khoa
Khoa
CNTT
CNTT
Bo
Bo
ä
ä
môn
môn
Kỹ
Kỹ
thua
thua
ä
ä
t
t
Ma
Ma
ù
ù
y
y
t
t
í
í
nh
nh
Phạm Tường Hải

Đoàn Minh Vững
Phan Đình Thế Duy
Logic Design 1 - Chapter 4
2
T
T
à
à
i
i
li
li
ệ
ệ
u
u
tham
tham
kh
kh
ả
ả
o
o
) “Digital Logic Design Principles”, N. Balabanian &
B. Carlson – John Wiley & Sons Inc., 2004
) “Digital Design”, 3
rd
Edition, J.F. Wakerly,
Prentice Hall, 2001

) “Digital Systems”, 5
th
Edition, R.J. Tocci, Prentice
Hall, 1991
Logic Design 1 - Chapter 4
3
Chương
Chương
4.
4.
Logic Design 1 - Chapter 4
4
D
D
ẫ
ẫ
n
n
nh
nh
ậ
ậ
p
p
) Mạch số có các ngõ ra chỉ phụ thuộc vào giá trị/trạng thái củacác
ngõ vào ở thời điểmhiện hành đượcgọilàmạch luậnlýtổ hợp
(combinational logic circuits) hay gọitắtlàmạch tổ hợp
) Có thể có nhiềumạch tổ hợp đượcthiếtkếđểđáp ứng cùng 1 chức
năng đề ra. Các mạch số này được đánh giá (nhằmlựachọnmạch
nào thích hợphơn) dựa trên nhiềuyếutố khác nhau.

•Tốc độ hoạt động
• Độ phứctạp – Giá thành phầncứng
•Năng lượng tiêu tốn
•Sựđáp ứng về mặt linh kiện
•…
) Thiếtkế chú trọng tăng ở yếutố này có thể dẫn đếnsự giảmsútở
yếutố khác
Logic Design 1 - Chapter 4
5
M
M
ạ
ạ
ch
ch
c
c
ộ
ộ
ng
ng
nh
nh
ị
ị
phân
phân
) Mạch thựchiệntácvụ cộng đốivới2 giátrị nhị phân
) Hiệusuấtcủamạch đánh giá theo tốc độ thựchiện phép toán
•Cóthể dựatrêncáccổng luậnlýchế tạo theo công nghệ thiên về tốc độ

•Tốc độ có thể tăng đáng kể tùy theo cách thiếtkế mạch mà không quá
phụ thuộc vào công nghệ chế tạocổng luậnlý
) Cân nhắclựachọngiữathiếtkếưutiênchotốc độ và thiếtkế thiên
ưu tiên cho chi phí phầncứng
) Sơ đồ khốicủamạch cộng nhị phân
X
Y
S
n
n
n+1
Binary
Adder
Logic Design 1 - Chapter 4
6
M
M
ạ
ạ
ch
ch
c
c
ộ
ộ
ng
ng
(MC)
(MC)
to

to
à
à
n
n
ph
ph
ầ
ầ
n
n
) Có thể xây dựng mạch cộng 2 số nhị phân
n-bit từ các mạch cộng nhị phân 1-bit
) Sơ đồ khốicủamạch cộng
toàn phần (full adder)
) Bảng sự thật – Bìa Karnaugh
x
i
y
i
Full
Adder
S
i
C
i+1
C
i
C
i

y
i
x
i
S
i
C
i+
1
0
0
0
0
1
1
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
0
1
0
1
0

1
0
1
0
1
1
0
1
0
0
1
0
0
0
1
0
1
1
1
00 01 11 10
0 11
1 11
C
i
y
i
x
i
S
i

00 01 11 10
0 1
1 111
C
i
y
i
x
i
C
i+1
) Dạng hàm của các ngõ ra
S
i
= x
i
’y
i
C
i
’+ x
i
y
i
’C
i
’
+ x
i
’y

i
’C
i
+ x
i
y
i
C
i
= x
i
⊕
y
i
⊕
C
i
C
i+1
= x
i
y
i
+ x
i
C
i
+ y
i
C

i
= x
i
y
i
+ C
i
(x
i
+ y
i
)
= x
i
y
i
+ C
i
(x
i
y
i
’+ x
i
’y
i
)
= x
i
y

i
+ C
i
(x
i
⊕
y
i
)
Logic Design 1 - Chapter 4
7
MC
MC
b
b
á
á
n
n
ph
ph
ầ
ầ
n
n
v
v
à
à
MC

MC
ripple
ripple
-
-
carry
carry
) Mạch cộng toàn phần
S
i
= x
i
⊕
y
i
⊕
C
i
C
i+1
= x
i
y
i
+ C
i
(x
i
⊕
y

i
)
) Mạch cộng bán phần
(half adder)
x
i
y
i
S
i
C
i+1
C
i
x
i
y
i
Half
Adder
S
i
C
i+1
x
i
y
i
S
i

C
i+1
) Mạch cộng ripple-carry
•Giớihạn do thờigiantrễ của các tín
hiệu carry !
F
u
l
l
A
d
d
e
r
A
3
B
3
C
3
S
3
F
u
l
l
A
d
d
e

r
A
2
B
2
C
2
S
2
F
u
l
l
A
d
d
e
r
A
1
B
1
C
1
S
1
H
a
l
f

A
d
d
e
r
A
0
B
0
C
4
S
0