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

Thiết kế số (Digital Logic Design)Người trình bày: TS. Hoàng Mạnh ThắngTóm tắt nội dung môn họcGiới thiệu hệ thống sốChương 11 bàiGiới thiệu về mạch sốChương 25 bàiCông nghệ thực hiện mạch sốChương 32 bàiThực hiện tối ưuChương 46 bàiBiểu diễn số và các mạch số họcChương 55 bàiMạch tổ hợpChương 64 bàiFlip-Flop, Thanh ghi, và Bộ đếmChương 78 bàiMạch tuần tự đồng bộChương 89 bàiCách đánh giá kết quả họcTham gia lớp học10%2 bài kiểm tra giữa kỳ2x15%=30%Bài tập về nhà (theo nhóm)10%Bài thi cuối kỳ50%Tổng100%Chú ý: % đánh giá trên có thể thay đổiChương I Giới thiệu về thiết kế sốThiết kế số Giới thiệu về thiết kế sốNgười trình bày: TS. Hoàng Mạnh Thắng Phần cứng số (Digital Hardware)Các mạch logic được dùng để xây dựng các máy tính số cũng như các thiết bị điện tử số khácSự bùng phát về khả năng số bắt đầu vào khoảng cuối thập niên 60 và đầu 70 với:Kích thước transistor nhỏKích thước chip lớn hơnKích thước transitstor/chip lớn dễ ràng thực hiện nhiều chức năng hơn, nhưng phức tạp trong quá trình thiết kế. Phần cứng số (Digital Hardware)Mạch tích hợp được xây dựng trên khối silicCác khối silic được cắt và được đóng gói để thành CHIPTrên một CHIP có đến hàng triệu transistor Thiết kế số phức tạp ra sao ?Sự phức tạp vượt qua khả năng của con người:Hiện nay là 16 triệu transistor/cm2Trong 10 năm tới sẽ là 100 triệu transistor/cm2Sự phức tạp này là động lực cho các kỹ thuật thiết kế dựa vào máy tínhHầu hết công việc thiết kế dựa trên CAD (computer-Aid Design) Hai tiếp cận thiết kếTruyền thống:Dựa trên các mô hình toán họcCác tiếp cận phân tíchCung cấp cái nhìn đầy đủ và hiểu biết về vấn đềHữu ích đối với các vấn đề nhỏ, nhưng không dễ với các vấn đề lớnDùng CAD:Phần mềm dựa trên các mô hình toán học và tiếp cận phân tíchRõ ràng cho người dùngCó nhiều chi tiết được rút ngắn gọnCác vấn đề thực tế lớn được giải quyết đơn giản So sánh các tiếp cận thiết kếDùng CAD là rất cần thiếtNhìn 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 thốngSử dụng hiệu quả CAD yêu cầu hiểu rõ những gì CAD thực hiệnSử dụng các lựa chọn thiết kế yêu cầu hiểu thấu đáo Các loại CHIPCác chip chuẩn:Cụ thể là họ 7400Chứa số lượng nhỏ transistor (<100)Thực hiện những chức năng đơn giảnCác linh kiện logic có thể lập trình (PLD):Chứa các phần tử mạch logic và các liên kết có thể lập trìnhMạch chức năng nào đó có thể được xây dựng bởi người dùngViệc thiết kế với PLD được thực hiện thông qua CAD tool Các loại CHIP (cont.)Các Chip được thiết kế có thể chỉnh sửa (custom-designed chips):Điển hình là mảng logic lập trình FPGAĐược tối ưu hóa cho mục đích chuyên dụngChứa lượng lớn mạch logicChi phí sản xuất cao Để giảm chi phí  phải sản xuất số lượng lớn Quá trình thiết kếSản phẩm yêu cầuChỉ ra các thông sốThiết kế thửMô phỏngTái thiết kếThiết kế đúng chứa ?noyes(1) Quá trình thiết kế (cont.)Thự hiện prototypeKiểm traChỉnh sửaĐáp ứng yêu cầu kỹ thuật chưa ?noyes(1)Sửa chữa nhỏ ?Thiết kế lạiSản 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 logicMôn này trang bị kiến thức làm cơ sở cho các môn khác và cho định hướng nghề nghiệpCung cấp kỹ năng giải quyết vấn đề gồm:Mô tả và giải quyết các vấn đề mớiCần cọ sát vấn đề  nâng cao kỹ năng giải quyết vấn đềDiễn tả giải pháp một cách rõ ràng và chính xácLàm quen với thực tế thiết kế mạch số