›
›

Bài giảng Nhập môn Mạch số - Chương 05 - Phần 2: Mạch tổ hợp: Các loại mạch khác - Nguyễn Thanh Sang

Mạch mã hoá (Encoder)
• Nhiều ngõ vào/ nhiều ngõ ra
• Chức năng ngược lại với mạch giải mã
• Outputs (m) ít hơn inputs (n)
• Chuyển mã ngõ vào thành mã ngõ ra 
pdf 70 trang thamphan 29/12/2022 2500
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Nhập môn Mạch số - Chương 05 - Phần 2: Mạch tổ hợp: Các loại mạch khác - Nguyễn Thanh Sang", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên.

File đính kèm:

  • pdfbai_giang_nhap_mon_mach_so_chuong_05_phan_2_mach_to_hop_cac.pdf

Nội dung text: Bài giảng Nhập môn Mạch số - Chương 05 - Phần 2: Mạch tổ hợp: Các loại mạch khác - Nguyễn Thanh Sang

  1. NHẬP MÔN MẠCH SỐ Chương 5 – phần 2 Mạch tổ hợp: Các loại mạch khác 1
  2. Nội dung 1. Mạch cộng (Carry Ripple (CR) Adder) 2. Mạch cộng nhìn trước số nhớ - (Carry Look-Ahead (CLA) Adder) 3. Mạch cộng/ mạch trừ 4. Đơn vị tính toán luận lý (Arithmetic Logic Unit) 5. Mạch giải mã (Decoder)/ Mạch mã hoá (Encoder) 6. Mạch dồn kênh (Multiplexer)/ Mạch chia kênh (Demultiplexer) 7. Mạch tạo Parity/ Mạch kiểm tra Parity 8. Mạch so sánh (Comparator) 3
  3. Mạch giải mã (Decoder) • Nhiều ngõ vào/ nhiều ngõ ra • Ngõ vào (n) thông thường ít hơn ngõ ra (m) • Chuyển mã ngõ vào thành mã ngõ ra • Ánh xạ 1-1: – Mỗi mã ngõ vào chỉ tạo ra một mã ngõ ra • Các mã ngõ vào: – Mã nhị phân enable – Your Code! inputs • Các mã ngõ ra: – 1-trong-m – BCD Code – Gray Code 5
  4. Giải mã nhị phân 2-ra-4 7
  5. Mạch giải mã hoàn chỉnh 74x139 9
  6. 74x138 Ký hiệu luận lý Mạch luận lý 11
  7. Ứng dụng của mạch giải mã • Một ứng dụng phổ biến là giải mã địa chỉ cho các chip nhớ 13
  8. LED 7 đoạn (7-segment display) • LED 7 đoạn là cách phổ biến để hiển thị số thập phân hoặc số thập lục phân – Sử dụng LED cho mỗi đoạn 15
  9. Giải mã BCD ra LED 7 đoạn Chuyển số BCD sang thông tin thích hợp để hiển thị trên đèn 7 đoạn 17
  10. Encoders vs. Decoders Decoder Encoder decoders/encoders nhị phân n n  n-ra-2  2 -ra-n n  Input code: Mã nhị phân  Input code: 1-trong-2 n  Output code:1-trong-2  Output code: Mã nhị phân 19
  11. Hiện thực mạch mã hóa 8-ra-3 Ngõ vào Ngõ ra I0 I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 Y2 Y1 Y0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 I0 Y2 • Rút gọn: I1 Y0 = I1 + I3 + I5 + I7 I2 Y1 = I2 + I3 + I6 + I7 Y1 Y2 = I4 + I5 + I6 + I7 I3 I4 I5 I6 Y0 I7 21
  12. Cần có độ ưu tiên trong hầu hết các ứng dụng 23
  13. 8-input priority encoder • I7 có độ ưu tiên cao nhất, I0 thấp nhất • A2-A0 chứa số thứ tự của ngõ vào có độ ưu tiên cao nhất đang tích cực • IDLE tích cực nếu không có ngõ vào nào tích cực 25
  14. 74x148 – Bảng sự thật 27
  15. Ghép các priority encoders Mạch mã hoá có độ ưu tiên 32-ngõ vào được ghép từ 4 mạch mã hóa ưu tiên 8-ngõ vào 29
  16. Multiplexer (MUX) • Một MUX truyền một trong những ngõ vào của nó ra ngõ ra dựa trên tín hiệu Select Ngõ vào SELECT sẽ xác định ngõ vào nào được truyền ra Z 31
  17. 4-to-1 Mux • 4-to-1 Mux xuất ra một trong bốn ngõ vào dựa trên giá trị của 2 tín hiệu select Bảng sự thật Ký hiệu Biểu thức đại số 33
  18. Chip 74x151: 1-bit multiplexer 8-to-1 Ký hiệu Bảng sự thật Sơ đồ luận lý 35
  19. DEMUX 1-to-8 demultiplexer Bảng sự thật Chú ý: I là ngõ vào DATA 37
  20. Tổng hợp các hàm logic từ MUX • Giải pháp ở slide trước không hiệu quả vì phải sử dụng MUX 4-to-1 • Nhận xét: Cổng XOR được thực hiện bằng Mux 2-to-1 39
  21. Tổng hợp các hàm logic từ MUX • XOR 3 ngõ vào có thể hiện thực bằng 2 cổng MUX 2-to-1 41
  22. Định lý Shannon • Bất kì hàm Boolean f(w1,w2, , wn) có thể được viết dưới dạng: f(w1,w2, , wn) = 푤1*f(0,w2, , wn) + w1*f(1, w2, wn) 43
  23. Ứng dụng định lý Shannon trong giải mạch 45
  24. Ứng dụng định lý Shannon trong giải mạch • Ví dụ 3: Chọn z làm biến mở rộng 47
  25. Ví dụ (tt) • Dùng MUX 4-to-1 và các cổng luận lý cần thiết để hiện thực hàm sau: F (a, b, c, d) = SOP (1, 3, 5, 6, 8, 11, 15) • Yêu cầu: b và c là các ngõ vào điều khiển của MUX 4-to-1 49
  26. Cổng Exclusive OR và Exclusive NOR XOR: X Y X'Y X Y' X F Y XOR: AND-OR XOR: NAND 3 cấp XNOR: (X Y)' X Y X 'Y' Bảng sự thật 51
  27. Ứng dụng của XOR: Mạch Parity • Mạch Parity chẵn (EVEN): tổng số bit 1 trong chuỗi bit (kể cả bit parity) là số chẵn. – Parity bit = 1, nếu số bit 1 trong chuỗi bit (không kể parity) là số lẻ – Parity bit = 0, nếu số số 1 trong chuỗi bit (không kể parity) là số chẵn • Mạch Parity lẻ (ODD): tổng số bit 1 trong chuỗi bit (kể cả bit parity) là số lẻ. • Ví dụ: Mạch tạo Parity 4-bit Input Even Parity Odd Parity ODD 0000 0 1 EVEN 0001 1 0 1101 1 0 ODD 1111 0 1 EVEN 1100 0 1 53
  28. Ứng dụng của XOR: Mạch Parity Source: 55
  29. Bộ tạo và kiểm tra Parity (Parity generator and checker) • Cổng XOR và XNOR rất hữu dụng trong các mạch với mục đích tạo (bộ phát) và kiểm tra (bộ nhận) parity bit 57
  30. Ứng dụng cổng XOR: kiểm tra Parity Source: 59
  31. Mạch so sánh (Comperator) • Mạch so sánh 2 số – Xuất ra 1 nếu chúng bằng nhau – Xuất ra 0 nếu chúng khác nhau • Dựa trên cổng XOR, trả về 0 nếu ngõ vào giống nhau và 1 nếu chúng khác nhau • Dựa trên cổng XNOR, trả về 1 nếu ngõ vào giống nhau và 0 nếu chúng khác nhau 61
  32. Mạch so sánh 4 bit a0 b0 a1 b1 eq a2 b2 a3 b3 63
  33. Mạch so sánh 4 bit lt 65
  34. Mạch so sánh 16 bit • Ghép 4 IC 74x85 để xây dựng một mạch so sánh 16 bit a[ 15 :0 ] b[ 15:0 ] [15:12] [15:12] [11:8] [11:8] [7:4] [7:4] [3:0] [3:0] 4 A 4 A 4 A 4 A B B B B 4 lt 4 lt 4 lt 4 lt eq eq eq 0 eq l gt l gt l gt l gt e e e 1 e g g g 0 g gt eq lt Final results of comparison 67
  35. Ví dụ • Thiết kế mạch tìm số lớn nhất, số nhỏ nhất trong 4 số 4-bit sử dụng mạch so sánh và MUXs 69