Bài giảng môn Kỹ thuật số 2 - Chương 4: Thiết kế hệ thống số

Chương 4 THIẾT KẾ HỆ THỐNG SỐBài giảng mơn Kỹ thuật số 21Giảng viên: Nguyễn Hữu Chân Thành1. GIỚI THIỆUTrong các thiết kế hệ thống số, người ta thường chia hệ thống thành 2 phần: Bài giảng mơn Kỹ thuật số 22Giảng viên: Nguyễn Hữu Chân Thành1. GIỚI THIỆU (tt)Khối datapath: thực hiện các hoạt động xử lý dữ liệu → các mạch tổ hợp, tuần tự (thanh ghi).Khối control: xác định trình tự của các hoạt động → FSM.Các tín hiệu điều khiển (control signals): kích hoạt các hoạt động xử lý dữ liệu khác nhau.Các tín hiệu trạng thái (status signals): mô tả các trạng thái của datapath.Khối datapath và control cũng có thể giao tiếp với các hệ thống khác qua các ngõ data inputs, data outputs, control inputs và control outputs. Bài giảng mơn Kỹ thuật số 23Giảng viên: Nguyễn Hữu Chân Thành2. MỘT SỐ VÍ DỤ THIẾT KẾVí dụ 1: Thiết kế hệ thống đếm số bit 1 trong một số n-bit B = 0 ; while A  0 doifa 0 = 1 thenB = B + 1 ; End if;Right-shift A ; End while; Pseudo-code for the bit counterDoneB B 1 + ¬ B 0 ¬ s Load Aa 0 Reset S30 1 0 1 0 1 s S1S21 0 A 0 = ? Shift right A ASM Chart for the pseudo-codeBài giảng mơn Kỹ thuật số 24Giảng viên: Nguyễn Hữu Chân Thành2. MỘT SỐ VÍ DỤ THIẾT KẾVí dụ 1 (tt): L E Counter si L E Shift LBEBLAEA0 Clock 0 B z a 0 Datan A n log 2 n log 2 n Datapath for the ASM chartASM chart for the bit counter control circuitBài giảng mơn Kỹ thuật số 25Giảng viên: Nguyễn Hữu Chân Thành2. MỘT SỐ VÍ DỤ THIẾT KẾVí dụ 2: Thiết kế mạch nhân nhị phân song song 2 số n-bit An algorithm for multiplicationP = 0 ; for i = 0 ton 1 doifb i = 1 thenP = P + A ; end if; Left-shiftA ; end for;(b) Pseudo-code –(a) ManualmethodMultiplicand (A)11Product (P)Multiplier (B)1001111 1 0 1101100001011010 0 1 1 1 1´Binary1311´1313143DecimalASM chart for the multiplierShift left A , Shift right B DoneP P A + ¬ B 0 = ? P 0 ¬ s Load Ab 0 Reset S30 1 0 1 0 1 s S1S21 0 Load BBài giảng mơn Kỹ thuật số 26Giảng viên: Nguyễn Hữu Chân Thành2. MỘT SỐ VÍ DỤ THIẾT KẾVí dụ 2: (tt)Datapath circuit for the multiplierE L E L E 0 DataA LAEAA Clock P DataP RegisterEPSum 0 z B b 0 DataB LBEB+ 2nn n Shift-leftregisterShift-right registern n 2n2nPsel1 0 2n2nASM chart for the multiplierShift left A , Shift right B DoneP P A + ¬ B 0 = ? P 0 ¬ s Load Ab 0 Reset S30 1 0 1 0 1 s S1S21 0 Load BBài giảng mơn Kỹ thuật số 27Giảng viên: Nguyễn Hữu Chân Thành2. MỘT SỐ VÍ DỤ THIẾT KẾVí dụ 2: (tt)ASM chart for the multiplier control circuitBài giảng mơn Kỹ thuật số 28Giảng viên: Nguyễn Hữu Chân Thành2. MỘT SỐ VÍ DỤ THIẾT KẾBài tập: Thiết kế mạch chia 2 số n-bitR = 0 ; for i = 0 ton 1 doLeft-shiftRA ; ifR  B then q i = 1 ; R = R B ; elseq i = 0 ; end if; end for;(c) Pseudo-code 91409504551510010100110010010000111110010010110000100111101001101QABR(a) An example using decimal numbers(b) Using binary numbers––Bài giảng mơn Kỹ thuật số 29Giảng viên: Nguyễn Hữu Chân Thành2. MỘT SỐ VÍ DỤ THIẾT KẾBài tập:(tt)ASM chart for the dividerR B ³ ? R 0 ¬ C n 1 – ¬ , s 0 1 S1S20 Load ALoad BShift left R||A C C 1 - ¬ Shift 0 into QShift 1 into QR R B – ¬ C 0 = ?1 1 0 S3Reset DoneS40 1 s Bài giảng mơn Kỹ thuật số 210Giảng viên: Nguyễn Hữu Chân Thành2. MỘT SỐ VÍ DỤ THIẾT KẾBài tập:(tt)Datapath circuit for the dividerELELEDataBLREREQClockQRegisterEB0RDataALAEA+Ecoutcin1BwRselnLeft-shiftregisternLeft-shiftregisternnnnnnLeft-shiftregisteran1-Aw01Bài giảng mơn Kỹ thuật số 211Giảng viên: Nguyễn Hữu Chân Thành2. MỘT SỐ VÍ DỤ THIẾT KẾBài tập:(tt)ASM chart for the divider control circuitBài giảng mơn Kỹ thuật số 212Giảng viên: Nguyễn Hữu Chân ThànhQ&ABài giảng mơn Kỹ thuật số 213Giảng viên: Nguyễn Hữu Chân Thành