điện tử số phần 1

Thiết kế số
(Digital Logic Design)
Người trình bày:
TS. Hoàng Mạnh Thắng
Tóm tắt nội dung môn học
Cách đánh giá kết quả học
Chú ý: % đánh giá trên có thể thay đổi
Chương I
Giới thiệu về thiết kế số
Thiết kế số
Giới thiệu về thiết kế số
Người 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 khác
Sự bùng phát về khả năng số bắt đầu vào khoảng cuối thập niên 60 và đầu 70 với:
Kích thước transistor nhỏ
Kích thước chip lớn hơn
Kích 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 silic
Các khối silic được cắt và được đóng gói để thành CHIP
Trên 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/cm2
Trong 10 năm tới sẽ là 100 triệu transistor/cm2
Sự phức tạp này là động lực cho các kỹ thuật thiết kế dựa vào máy tính
Hầu hết công việc thiết kế dựa trên CAD (computer-Aid Design)
Hai tiếp cận thiết kế
Truyền thống:
Dựa trên các mô hình toán học
Các tiếp cận phân tích
Cung cấp cái nhìn đầy đủ và hiểu biết về vấn đề
Hữu ích đối với các vấn đề nhỏ, nhưng không dễ với các vấn đề lớn
Dùng CAD:
Phần mềm dựa trên các mô hình toán học và tiếp cận phân tích
Rõ ràng cho người dùng
Có nhiều chi tiết được rút ngắn gọn
Các vấn đề thực tế lớn được giải quyết đơn giản
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
Các loại CHIP
Các chip chuẩn:
Cụ thể là họ 7400
Chứa 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
Các 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
Sản phẩm yêu cầu
Chỉ ra các
thông số
Thiết kế thử
Mô phỏng
Tái thiết kế
Thiết 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