Ủng hộ tôi
Mạch số là một mạch điện tử có chức năng thực hiện lưu trữ, xử lý và truyền/nhận các tín hiệu số. Mạch số chính là mạch dùng để thiết kế các phần cứng của máy tính mà chúng ta đang sử dụng rộng rãi ngày nay. Máy tính ở đây có thể là các máy tính nhúng (Embedded Computer) nằm trong các thiết bị gia dụng như máy giặt, TV, ... hoặc là máy tính để bàn (PC), máy tính xách tay (laptop), máy tính bảng (tablet), cho tới các máy chủ (sever), trung tâm dữ liệu (data center).
Về cấu trúc, một mạch số được cấu thành từ các thiết bị thực hiện các thao tác luận lý bao gồm: cổng luận lý, bộ giải mã, bộ mã hóa, mux, bộ cộng, latch, flipflop, bộ đếm, thanh ghi, ...
Mạch số được phân thành 2 loại dựa theo mối quan hệ giữa ngõ vào và ngõ ra của mạch:
Mạch tổ hợp: Mạch có ngõ ra chỉ phụ thuộc vào tổ hợp ngõ vào hiện tại, nghĩa là với bất kỳ sự thay đổi giá trị từ bất kỳ ngõ vào nào thì cũng có thể khiến giá trị ngõ ra thay đổi ngay lập tức.
Mạch tuần tự: Mạch có ngõ ra phụ thuộc vào cả tổ hợp ngõ vào hiện tại và tổ hợp ngõ vào trong quá khứ hay còn gọi là trạng thái.
Ngoài sự khác nhau về mối quan hệ giữa ngõ vào và ngõ ra của mạch, chúng ta cũng có thể phân biệt 2 loại mạch số này dựa vào cấu trúc của chúng:
Mạch tổ hợp: Mạch số không chứa phần tử nhớ.
Mạch tuần tự: Mạch số có chứa phần tử nhớ.
Phần tử nhớ là các thiết bị logic có khả năng lưu trữ thông tin, ví dụ: latch, flipflop, bộ đếm, thanh ghi, ...
Nền tảng toán học để hình thành lên mạch số chính là Đại số Boolean. Việc hiểu được đại số Boolean là điều kiện tiên quyết để làm quen với mạch số. Các bạn có thể xem lại về Đại số Boolean đã được trình bài trong môn học Tổ chức và Kiến trúc Máy tính. Trong môn học này chúng ta cùng đi sâu tìm hiểu cách thiết kế bằng tay một mạch số đơn giản bằng cách sử dụng Altera Quartus II 13.0Sp1. Việc thiết kế một mạch số phức tạp sẽ được trình bày trong môn học Thiết kế Hệ thống Số. Môn học Mạch số được tổ chức thành 4 chương như sau:
Để thuận tiện trong quá trình học môn này, các bạn có thể tham khảo cuốn sách: Hướng dẫn Thực hành Nhập môn Mạch số do mình biên soạn.