Bài giảng môn Thiết kế số

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 V ới các phép cộng, trừ, nhân và chia T hực tế còn có các hệ cơ số đếm khác như hệ nhị phân (2) hệ cơ số 3. C ác 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 c ơ 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 vòng/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 cận thiết 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 C ác loại CHIP Các chip chuẩn : Cụ thể là họ 7400 Ch ứa 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 C ác 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 S ản phẩm yêu cầu Chỉ ra các thông số Thiết kế thử Mô phỏng Tái thiết kế T hiết kế đúng chứa ? no yes (1) Quá trình thiết kế (cont.) Thự hiện prototype Kiểm tra Chỉnh sửa Đáp ứng yêu cầu kỹ thuật chưa ? no yes (1) Sửa chữa nhỏ ? Thiết kế lại Sản phẩm thiết kế 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 Môn này trang bị kiến thức làm cơ sở cho các môn khác và cho định hướng nghề nghiệp Cung cấp kỹ năng giải quyết vấn đề gồm: 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