Bài giảng Thiết kế luận lý 1 - Chương 1: Giới thiệu - Nguyễn Quang Huy
dce
2014
Khoa KH & KTMT
Bộ môn Kỹ Thuật Máy Tính
dce Giới thiệu môn học
2014
• Cán bộ giảng dạy
• Nguyễn Quang Huy
• Trang web môn học
• Sakai
• Đánh giá: trắc nghiệm/tự luận
• Giữa kỳ: 30%
• Cuối kỳ: 70%
26/02/2014
©2014, CE Department
2
dce Tài liệu tham khảo
2014
• “Digital Systems, Principles and Applications”,
11th Edition, Ronald J. Tocci, Neal S. Widmer,
Gregory L. Moss
26/02/2014
©2014, CE Department
3
dce Nội dung môn học
2014
• Các hệ thống số đếm và mã
• Đại số Boole và các cổng luận lý
• Thiết kế và phân tích mạch tổ hợp
• Thiết kế và phân tích mạch tuần tự
26/02/2014
©2014, CE Department
4
dce Giới thiệu
2014
• Hệ số (Digital system): đối tượng khảo sát chính của môn học
• Hệ số đang dần dần thay thế các hệ tương tự (Analog
system)
• Hệ số xuất hiện trong nhiều lĩnh vực của công nghệ hiện đại
‹ Tín hiệu giao thông
‹ Dòng hóa chất
‹ Thiết bị điện tử âm thanh, video
‹ Máy y tế
‹ Nhiệt độ
‹ Động cơ xe hơi
‹ Kiểm tra thời gian
‹ Máy phân phối, kiểm soát
hiệu radar
‹ Dụng cụ điện tử: dao động ký
(oscilloscope) số, máy phân tích
luận lý (logic analyzer)
26/02/2014
©2014, CE Department
5
dce Số (Digital) và tương tự (Analog)
2014
• Trong khoa học và kỹ thuật những quá trình định lượng trong
tự nhiên (áp suất, vận tốc, điện áp, dòng điện, …) được biểu
diễn qua trung gian các biến
• Quan hệ giữa các biến được diễn tả bởi các định luật, công
thức
• Trong hệ thống, các biến được hiện thực dưới dạng các tín
hiệu (signal) vật lý ở đầu vào và đầu ra
điện, v.v…
• Hệ tương tự là ay đổi theo cách
liên tục (tín hiệu tương tự - analog signal)
26/02/2014
©2014, CE Department
6
dce Hệ số và hệ tương tự …
2014
• Hình vẽ bên minh họa việc xấp
xỉ một đường cong liên tục bất
kỳ bằng một hàm bao gồm nhiều
bậc thang rời rạc (discrete)
• Tín hiệu liên tục cũng có thể
được rời rạc hóa (discretized)
hay lượng tử hóa (digitized)
Ù tín hiệu số (digital signal)
• Có thể chuyển đổi giữa tín hiệu
số và tín hiệu tương tự
rạc (tín hiệu số)
F Các biến được xử lý trong hệ số đều ở dạng rời rạc
Ù các giải thuật xấp xỉ gần đúng
26/02/2014
©2014, CE Department
8
dce
2014
Ưu điểm của hệ số
• Dễ thiết kế (Design) – Mạch chuyển mạch
(Switching circuits)
• Thông tin được lưu dễ dàng (Information
storage)
• Độ chính xác cao (Accuracy and presicion)
(Programmed)
• Ít bị ảnh hưởng nhiễu (Noise)
• Có nhiều mạch số được chế tạo thành chip
chuyên dụng(IC).
26/02/2014
©2014, CE Department
9
dce Hạn chế của hệ số
2014
• Thế giới thực phần lớn là tương tự
• VD: Nhiệt độ, áp suất, vận tốc, tốc độ dòng
chảy,…
• Các bước xử lý vấn đề
– Chuyển đổi từ tín hiệu nhập vào tương tự
– Xử lý trên dữ liệu số
(Analog output)
26/02/2014
©2014, CE Department
10
dce Hệ thống điều khiển nhiệt độ
2014
Analog
Digital
Thiết bị đo
nhiệt độ
Nhiệt độ
ADC
Xử lý
(Analog)
Digital
Điều chỉnh
nhiệt độ
Bộ điều khiển
DAC
• ADC : Analog to Digital Converter
• DAC : Digital to Analog Converter
26/02/2014
©2014, CE Department
11
dce Hệ thống số đếm
2014
• Hệ thống số đếm (hệ đếm) quen thuộc nhất với con
người là hệ thập phân (decimal number system)
• Hệ thập phân sử dụng 10 ký số (digit) từ 0 đến 9 và biểu
diễn giá trị số dưới dạng viết tắt của đa thức cơ số
(base) 10
ký số mà còt hiện của các ký
số
Ù hệ số đếm theo vị trí (positional number system)
26/02/2014
©2014, CE Department
13
dce Hệ thống số đếm
2014
• Dạng tổng quát của một hệ số cơ số b được
biểu diễn:
an-1an-2 …a2a1a0.a-1a-2a-3…a-m+1a-m
trong đó 0 ≤ a < b
Nb = an-1 x bn-1 -1 x b-1 + … + a-m x b-m
26/02/2014
©2014, CE Department
14
dce Example
2014
• (7,239)10 = 7 x 10 3 + 2 x 10 2 + 3 x 10 1 + 9 x 10 0
• (4103.2)5 = 4 x 53 + 1 x 52 + 0 x 51 + 3 x 50 + 2 x 5-1
= 4 x 125 + 1 x 25 + 0 x 5 + 3 x 1 + 2 x 5-1
= (528.4)10
• (11011)2 = 1 x 24 + 1 x 23 + 0 x 22 + 1 x 21 + 1 x 20
= (27)10
• (B65F)16 = 11 x 163 + 6 x 162 + 5 x 161 + 15 x 160
26/02/2014
©2014, CE Department
15
dce Hệ nhị phân
2014
• Chỉ có 2 kí số: 0 và 1
• Mỗi ký số trong hệ nhị phân (binary number
system) gọi là bit (binary digit) vận chuyển
một thông tin tối thiểu,
Vd. sáng/tối, tắt/mở, …
lớn nhất
nhỏ nhất
26/02/2014
©2014, CE Department
16
dce Hệ nhị phân…
2014
2−3
21
2−2
22
20
2−1
23
24
1
1
0
1
1
.
1
0
1
MSB
LSB
+1*24
+ 0*22
= 1 * 2 0 + 1* 21
(11011.101)2
+1*2−3
+1*2−1
+0*2−2
26/02/2014
©2014, CE Department
17
dce Các hệ đếm khác
2014
• Các hệ đếm khác được sử dụng
trong những hệ thống số là
Các hệ đếm thông dụng
Decimal
Binary
Octal
Hexa
– Hệ bát phân (Octal system): cơ
số 8
0
1
2
3
4
5
6
7
8
0 0 0 0
0 0 0 1
0 0 1 0
0 0 1 1
0 1 0 0
0 1 0 1
0 1 1 0
0 1 1 1
1 0 0 0
1 0 0 1
1 0 1 0
1 0 1 1
1 1 0 0
1 1 0 1
1 1 1 0
1 1 1 1
0 0
0 1
0 2
0 3
0 4
0 5
0 6
0 7
1 0
1 1
1 2
1 3
1 4
1 5
1 6
1 7
0
1
2
3
4
5
6
7
8
– Hệ thập lục phân (Hexadecimal
system): cơ số 16
9
9
1 0
1 2
1 3
1 4
1 5
A
B
C
D
E
F
26/02/2014
©2014, CE Department
19
Tải về để xem bản đầy đủ
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Thiết kế luận lý 1 - Chương 1: Giới thiệu - Nguyễn Quang Huy", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- bai_giang_thiet_ke_luan_ly_1_chuong_1_gioi_thieu_nguyen_quan.pdf