Bài giảng Thiết kế logic số - Chương III: Thiết kế các khối số thông dụng (Phần 1)

Thiết kế logic số (VLSI design) 
Bộ môn KT Xung, số, VXL 
quangkien82@gmail.com 
https://sites.google.com/site/bmvixuly/thiet-ke-logic-so 
08/2012 
2 /10 
Chương III : Thiết kế các khối số thông dụng quangkien82@gmail.com 
Thời lượng : 3 tiết bài giảng 
Mục đích : Cách đánh giá hiệu quả của thiết kế, vai trò của yếu tố thuật toán trong bài toán thiết kế số, các thuật toán cơ bản của khối cộng, khối dịch. 
Nội dung : Khối cộng thấy nhớ trước. Khối dịch không sử dụng toán tử. 
Mục đích, n ội dung 
3 /10 
Serial Adder 
Đánh giá hiệu quả của sơ đồ thiết kế? 
Chương III : Thiết kế các khối số thông dụng quangkien82@gmail.com 
4 /10 
Definition 
Đn1 : Một lớp trễ (level) là độ trễ của một cổng logic bất kỳ 2 đầu vào. 
Đn2 :Cổng tương đương là một cổng logic bất kỳ 2 đầu vào. 
Chương III : Thiết kế các khối số thông dụng quangkien82@gmail.com 
5 /10 
Serial Adder 
Tài nguyên 5 x N 
Tốc độ 2 x N +1 
Chương III : Thiết kế các khối số thông dụng quangkien82@gmail.com 
6 /10 
Carry generation & Carry propogation 
gi = a i and b i = a i .b i 
– carry generation g i = 1 (ai , bi =1) - bit nhớ sinh ra ở vị trí thứ i của chuỗi nhớ 	 
p i = a i or b i = a i + b i 
carry propogation . p i = 1 - tại vị trí thứ i sẽ cho phép bit nhớ ở phía trước nếu có lan truyền qua. 
Chương III : Thiết kế các khối số thông dụng quangkien82@gmail.com 
7 /10 
Calculation carry based on P & G 
c 0 = g 0 + C in .P 0 
c 1 = g 1 + g 0 .p 1 + C in .p 0 .p 1 
 = g 1 + c 0 .p 1 
c 2 = g 2 + g 0 .p 1 .p 2 + g 1 .p 2 + C in .p 0 .p 1 .p 2 
 = g 2 + c 1 .p 2 
c 3 = g 3 +g 0 .p 1 .p 2 .p 3 +g 1 .p 2 .p 3 +g 2 .p 3 + C in .p 0 .p 1 .p 2 .p 3 
 = g 3 + c 2 .p 3 	 
Chương III : Thiết kế các khối số thông dụng quangkien82@gmail.com 
8 /10 
Calculation carry based on P & G 
c 0 = g 0 + C in .P 0 
c 1 = g 1 + g 0 .p 1 + C in .p 0 .p 1 
 = g 1 + c 0 .p 1 
c 2 = g 2 + g 0 .p 1 .p 2 + g 1 .p 2 + C in .p 0 .p 1 .p 2 
 = g 2 + c 1 .p 2 
c 3 = g 3 +g 0 .p 1 .p 2 .p 3 +g 1 .p 2 .p 3 +g 2 .p 3 + C in .p 0 .p 1 .p 2 .p 3 
 = g 3 + c 2 . p 3 	 
Chương III : Thiết kế các khối số thông dụng quangkien82@gmail.com 
9 /10 
CLA 
g 0 = g 0 
g 01 = g 1 + g 0 .p 1 
g 02 = g 2 + g 0 .p 1 .p 2 + g 1 .p 2 
g 03 = g 3 +g 0 .p 1 .p 2 .p 3 +g 1 .p 2 .p 3 +g 2 .p 3 	 
p 0 = p 0 
p 01 = p 0 . p 1 
p 02 = p 0 . p 1 . p 2 
p 03 = p 0 . p 1 . p 2 . p 3 
Chương III : Thiết kế các khối số thông dụng quangkien82@gmail.com 
10 /10 
CLA 
Chương III : Thiết kế các khối số thông dụng quangkien82@gmail.com 
11 
Câu 1: Tiêu chí nào trong thiết kế mạch số tích hơp thường được ưu tiên nhất. 
Tài nguyên sử dụng, và tốc độ của khối thiết kế. 
Thuật toán thiết kế 
Tốc độ của khối thiết kế . 
Hiệu suất làm việc của khối thiết kế . 
Trắc nghiệm 
Chương III : Thiết kế các khối số thông dụng quangkien82@gmail.com 
12 
Trắc nghiệm 
Câu 2 : Ưu điểm chính của khối cộng dùng thuật toán nối tiếp (Serial Adder) 
Sử dụng ít tài nguyên. 
Sử dụng ít tài nguyên và dễ thiết kế 
Có cấu trúc thiết kế đơn giản, ít gây ra lỗi chức năng. 
Tổng được tính ra nhanh chóng chính xác . 
Chương III : Thiết kế các khối số thông dụng quangkien82@gmail.com 
13 
Trắc nghiệm 
Câu 3 : Nhược điểm chính của khối cộng dùng CLA 
Sử dụng nhiều tài nguyên logic. 
Có cấu tạo phức tạp, gây khó khăn cho quá trình thiết kế 
Khó mô tả và khó kiểm tra 
Không thể chia nhỏ thiết kế và cần thiết kế lại nếu thay đổi độ rộng bit của các hạng tử đầu vào 
Chương III : Thiết kế các khối số thông dụng quangkien82@gmail.com 
14 
Trắc nghiệm 
Câu 4 : Nguyên lý cơ bản để tăng tốc cho khối cộng dùng thuật toán CLA 
Tính trước các bit nhớ ở các các vị trí trọng số cao trong khi chờ bit nhớ của các vị trí trọng số thấp xác định . 
Chia chuỗi bit nhớ thành các giai đoạn và tính toán tối đa các giá trị cần thiết độc lập trong từng giai đoạn đó .. 
Ngắt sự lệ thuộc tự nhiên của các bit nhớ trong chuỗi với nhau 
Sử dụng biến đổi toán học để xây dựng sơ đồ tính bit nhớ không lệ thuộc trực tiếp vào nhau 
Chương III : Thiết kế các khối số thông dụng quangkien82@gmail.com