Bài giảng Thiết kế số - Chương 1: Giới thiệu về thiết kế số - Hoàng Mạnh Thắng

y: 
Tiến sỹ ng Hoàng Mạnh Thắ
Tóm tắt nội dung môn học
ố ốGiới thiệu hệ th ng s Chương 1 1 bài
Giới thiệu về mạch số Chương 2 5 bài
Công nghệ thực hiện mạch số Chương 3 2 bài
Thực hiện tối ưu Chương 4 6 bài
Biểu diễn số và các mạch số học Chương 5 5 bài
Mạch tổ hợp Chương 6 4 bài
Flip-Flop, Thanh ghi, và Bộ đếm Chương 7 8 bài
Mạch tuần tự đồng bộ Chương 8 9 bài
2
Khoa ĐT-VT, Đại học Bách Khoa Hà nội
Tiến sỹ Hoàng Mạnh ThắngChương 1
Cách đánh giá kết quả học
Tham gia lớp học 10%
2 bài kiểm tra giữa kỳ 2x15%=30%
Bài tập về nhà (theo nhóm) 10%
Bài thi cuối kỳ 50%
Tổng 100%
Chú ý % đá h iá th bả t ê ó thể đ th đổi : n g eo ng r n c ược ay 
3
Khoa ĐT-VT, Đại học Bách Khoa Hà nội 
Tiến sỹ Hoàng Mạnh ThắngChương 1
y: 
Tiến sỹ ng Hoàng Mạnh Thắ
(Digital Hardware)
y Các mạch logic được dùng để xây dựng các máy tính số 
cũng như các thiết bị điện tử số khác
ề ố ắ ầ ốy Sự bùng phát v khả năng s b t đ u vào khoảng cu i 
thập niên 60 và đầu 70 với:
y Kí h thướ t i t hỏc c rans s or n
y Kích thước chip lớn hơn
y Kích thước transitstor/chip lớnÎdễ ràng thực hiện 
nhiều chức năng hơn, nhưng phức tạp trong quá trình 
thiết kế.
6
Khoa ĐT-VT, Đại học Bách Khoa Hà nội
Tiến sỹ Hoàng Mạnh ThắngChương 1
(Digital Hardware)
y Mạch tích hợp được xây dựng trên 
khối silic
y Các khối silic được cắt và được 
đóng gói để thành CHIP
y Trên một CHIP có đến hàng triệu 
transistor
7
Khoa ĐT-VT, Đại học Bách Khoa Hà nội 
Tiến sỹ Hoàng Mạnh ThắngChương 1
p ra sao ?
y Sự phức tạp vượt qua khả năng của con người:
y Hiện nay là 16 triệu transistor/cm2
y Trong 10 năm tới sẽ là 100 triệu transistor/cm2 
y Sự phức tạp này đòi hỏi có các kỹ thuật thiết kế dựa vào 
máy tính
y Hầu hết công việc thiết kế dựa trên CAD (Computer-
Aided Design)
8Khoa ĐT-VT, Đại học Bách Khoa Hà nội Tiến sỹ Hoàng Mạnh ThắngC ương 1
y Truyền thống:
y Dựa trên các mô hình 
toán học
„ Dùng CAD:
„ Phần mềm dựa trên các 
mô hình toán học và 
y Các tiếp cận phân tích
y Cung cấp cái nhìn đầy đủ 
tiếp cận phân tích
„ Rõ ràng cho người 
dùng
và hiểu biết về vấn đề
y Hữu ích đối với các vấn 
đề hỏ h khô dễ
„ Có nhiều chi tiết được 
rút ngắn gọn
 n , n ưng ng 
với các vấn đề lớn
„ Các vấn đề thực tế lớn 
được giải quyết đơn 
giản 
9
Khoa ĐT-VT, Đại học Bách Khoa Hà nội
Tiến sỹ Hoàng Mạnh ThắngChương 1
y Dùng CAD là rất cần thiết
y Nhìn và hiểu thấu đáo về vấn đề trong cách tiếp cận truyền 
thống vẫn là rất quan trọng: 
y Khái niệm hóa vẫn được dùng phương pháp truyền thống
y Sử dụng hiệu quả CAD yêu cầu hiểu rõ những gì CAD thực 
hiện
y Sử dụng các lựa chọn thiết kế yêu cầu hiểu thấu đáo
10
Khoa ĐT-VT, Đại học Bách Khoa Hà nội 
Tiến sỹ Hoàng Mạnh ThắngChương 1
C i CHIP
y Các chip chuẩn:
y Cụ thể là họ 7400
Chứ ố l hỏ t i t (<100)y a s ượng n rans s or 
y Thực hiện những chức năng đơn giản
y Các linh kiện logic có thể lập trình (Programmable  
Logic Design‐PLD):
y Chứa các phần tử mạch logic và các liên kết có thể lập trình
ểy Mạch chức năng nào đó có th được xây dựng bởi người 
dùng
y Việc thiết kế với PLD được thực hiện thông qua CAD tool 
11
Khoa ĐT-VT, Đại học Bách Khoa Hà nội 
Tiến sỹ Hoàng Mạnh ThắngChương 1
C i CHIP (cont.)
y Các Chip được thiết kế có thể chỉnh sửa (custom-designed 
chips):
iể hì h là ả l i lậ ì h GAy Đ n n m ng og c p tr n FP
y Được tối ưu hóa cho mục đích chuyên dụng
y Chứa lượng lớn mạch logic 
y Chi phí sản xuất cao 
y Để giảm chi phí Î phải sản xuất số lượng lớn 
12
Khoa ĐT-VT, Đại học Bách Khoa Hà nội 
Tiến sỹ Hoàng Mạnh ThắngChương 1
Sản phẩm yêu cầu
Chỉ ra các 
ốthông s
Thiết kế thử
Mô phỏng Tái thiết kế
Thiết kế đúng chứa ?
no
yes(1)
13
Khoa ĐT-VT, Đại học Bách Khoa Hà nội 
Tiến sỹ Hoàng Mạnh ThắngChương 1
(cont.)
(1)
Thự hiện prototype Chỉnh sửa
Kiểm tra
Sửa chữa nhỏ ? Thiết kế lại
Đáp ứng yêu 
cầu kỹ thuật chưa ?
no
yes
Sản phẩm thiết kế
14
Khoa ĐT-VT, Đại học Bách Khoa Hà nội 
Tiến sỹ Hoàng Mạnh ThắngChương 1
n ?
y Hiểu các khái niệm và các mô hình, thuật toán và các 
quá trình liên quan đến thiết kế mạch logic
ếy Môn này trang bị ki n thức làm cơ sở cho các môn khác và cho 
định hướng nghề nghiệp
y Cung cấp kỹ năng giải quyết vấn đề gồm: 
y Mô tả và giải quyết các vấn đề mới
y Cần cọ sát vấn đề Î nâng cao kỹ năng giải quyết vấn đề
y Diễn tả giải pháp một cách rõ ràng và chính xác
y Làm quen với thực tế thiết kế mạch số
15
Khoa ĐT-VT, Đại học Bách Khoa Hà nội 
Tiến sỹ Hoàng Mạnh ThắngChương 1