进位反馈移位寄存器的状态图
《数字逻辑设计》第9章 寄存器与计数器
基本寄存器（Registers） 移位寄存器（Shift Registers） 计数器（Counters） 节拍发生器（Beat Generator）
Registers
一个n 位寄存器由 n 个触发器构成，能存放 n 位二进制数。 各种触发器均能构成寄存器，用 D 触发器最简单。
D3 = Y3Y2Y1 +Y3Y2 +Y3Y1
0
C3
1 D3
0
C2
1 D2
0
C1
1 D1
= Y3Y2Y1 +Y3Y2Y1
CP
Rd D2 = Y2Y1 +Y2Y1
D1 = Y1
+
+
Y3 Y1 Y3 Y3 Y1 Y2 Y1 Y2 Y1 Y2 Y2
Next-state equations
Y1n+1 = D1 Y2n+1 = D2 Y3n+1 = D3
4
Q
Clr CE
D
En
4 Load CLK
写入 ClrN=1, Load=1, clk↓
Q3Q2Q1Q0=D3D2D1D0
读出
En=0
Q3Q2Q1Q0=D3D2D1D0
Register Transfers
Parallel Adder with Accumulator X=X+Y
xn
Q’
Q
CE
D
xi
D2 Q2
D1 Q1
D0 Q0
Serial out (SO)
CE
CE
CE
CE
Shift Clock
数字电子技术基础第四章习题及参考答案
数字电子技术基础第四章习题及参考答案第四章习题1．分析图4-1中所示的同步时序逻辑电路，要求：（1）写出驱动方程、输出方程、状态方程；（2）画出状态转换图，并说出电路功能。
CPY图4-12．由D触发器组成的时序逻辑电路如图4-2所示，在图中所示的CP脉冲及D作用下，画出Q0、Q1的波形。
设触发器的初始状态为Q0=0，Q1=0。
D图4-23．试分析图4-3所示同步时序逻辑电路，要求：写出驱动方程、状态方程，列出状态真值表，画出状态图。
CP图4-34．一同步时序逻辑电路如图4-4所示，设各触发器的起始状态均为0态。
（1）作出电路的状态转换表；（2）画出电路的状态图；（3）画出CP作用下Q0、Q1、Q2的波形图；（4）说明电路的逻辑功能。
图4-45．试画出如图4-5所示电路在CP波形作用下的输出波形Q1及Q0，并说明它的功能（假设初态Q0Q1=00）。
CPQ1Q0CP图4-56．分析如图4-6所示同步时序逻辑电路的功能，写出分析过程。
Y图4-67．分析图4-7所示电路的逻辑功能。
（1）写出驱动方程、状态方程；（2）作出状态转移表、状态转移图；（3）指出电路的逻辑功能，并说明能否自启动；（4）画出在时钟作用下的各触发器输出波形。
CP图4-78．时序逻辑电路分析。
电路如图4-8所示：（1）列出方程式、状态表；（2）画出状态图、时序图。
并说明电路的功能。
1C图4-89．试分析图4-9下面时序逻辑电路：（1）写出该电路的驱动方程，状态方程和输出方程；（2）画出Q1Q0的状态转换图；（3）根据状态图分析其功能；1B图4-910.分析如图4-10所示同步时序逻辑电路，具体要求：写出它的激励方程组、状态方程组和输出方程，画出状态图并描述功能。
1Z图4-1011．已知某同步时序逻辑电路如图4-11所示，试：（1）分析电路的状态转移图，并要求给出详细分析过程。
（2）电路逻辑功能是什么，能否自启动？（3）若计数脉冲f CP频率等于700Hz，从Q2端输出时的脉冲频率是多少?CP图4-1112．分析图4-12所示同步时序逻辑电路，写出它的激励方程组、状态方程组，并画出状态转换图。
实验8移位寄存器实验报告
实验8移位寄存器实验报告移位寄存器实验报告（⼀）实验原理移位寄存器是⽤来寄存⼆进制数字信息并且能进⾏信息移位的时序逻辑电路。
根据移位寄存器存取信息的⽅式可分为串⼊串出、串⼊并出、并⼊串出、并⼊并出4种形式。
74194是⼀种典型的中规模集成移位寄存器，由4个RS 触发器和⼀些门电路构成的4位双向移位寄存器。
该移位寄存器有左移，右移、并⾏输⼊数据，保持及异步清零等5种功能。
有如下功能表 CLRN CLK S1 S0 × × × × 1 1 0 11 00 0 ⼯作状态 0 × 清零 1 0 保持1 ↑并⾏置数，Q 为ABCD 1↑串⾏右移，移⼊数据位为SRS11↑串⾏左移，移⼊数据位为SLS11↑保持（⼆）实验框图时钟脉冲输⼊串⾏输⼊并⾏输⼊ABCD清零输⼊模式控制输⼊并⾏输出QA 、QB 、QC 、QD74194移位寄存器（三）实验内容1.按如下电路图连接电路⼗个输⼊端，四个输出端，主体为74194.2.波形图参数设置：End time：2us Grid size:100ns波形说明：clk:时钟信号； clrn：置0s1s0:模式控制端 sl_r:串⾏输⼊端abcd：并⾏输⼊ qabcd：并⾏输出结论：clrn优先级最⾼，且低有效⾼⽆效；s1s0模式控制，01右移，10左移，00保持，11置数重载；sl_r控制左移之后空位补0或补1。
3.数码管显⽰移位（1）电路图（2）下载验证管脚分配：a,b,c,d:86,87,88,89 bsg[3..0]:99,100,101,102 clk:122 clk0:125 clrn:95 q[6..0]:51,49,48,47,46,44,43 s0,s1:73,72sl_r:82,83结论：下载结果与仿真结果⼀致，下载正确。
第5章 数字逻辑基础(4)
F1
1D
Fn-1
C1 Q
1. 环形计数器 1) 电路组成 (以四位环形计数器为例)
f
F0 1D CP 1D F1 1D F2 1D F3
C1 Q
C1
Q
C1
Q
C1 Q
特点: 将串行输出端 和串行输入端 相连.
2)环形计数器状态图
1000 0001 0100 0010 1110 1101 0111 1011 1100 1001 0110 0011 0101 0000 1010 1111
Q2 Q3 Q0Q1 00
00 01 01 11 10
1
1
f=Q0Q1Q2
&
11
10
F0
F1 Q 1D Q Q 1D
F2 Q Q 1D
F3 Q
(3) 画逻辑图
CP
f
1D
C1 Q
C1
C1
C1 Q
4) 用MSI构成的能自启动环形计数器 •如输出均为0,则通 74194 SRG4 过 DSR移入1,进入 SB 0 0 1 SA 1 } M 3 有效 循环;否则经 过移位, 总会将1移 CP C4 1→/2← 到Q3处,电路进入 1 R 置数状态,置入1000, ≥1 DSR 进入有效循环状态 1,4D
1100
1110
0010
1001
0100
1010
0001
0011
0111
1111
0101
1011
0110
1101
3) 用中规模集成移位计数器构成扭环形计数器 74194
1 B S 0 A
S
SRG4
0 1
Q0Q1Q2Q3
FCSR原理及其VHDL语言的实现
法。 工作过程如下:
( 1) 计算整数和: Ρn =
∑q a
k
r
∑∑q a
j
r- 1
i
i- j
2 - m r- 1 2 , 0 ≤- p ≤ q 且 q 为奇数。 如果 p
i
r
n- k
+ m n- 1。
i= 0 j = 0
k= 1
和 q 互素, 那么 a 有周期 T = o rdq ( 2) 。 特殊的, 如果 T = 5 ( q) ( Υ为欧拉函数) , 即 2 为模 q 的本原根, 那么该序列达到 他的最大周期。 由欧拉函数的性质可知, 此时 5 ( q) = q - 1。 称其为连接数为 q 的最大周期 FCSR 序列, 或 l 序列。 由于在 FCSR 中, 初始状态、移位寄存器级数、抽头 数目、抽头位置的变化都会产生不同的序列, 因此可以通 过设计参数可变的 FCSR 发生器来生成周期更长的伪随
lib ra ry ieee; u se ieee 1 std _ log ic_ 11641a ll; u se w o rk 11com ponen ts1a ll; en tity l_ seq is po rt (clk, reset: in std _ log ic; p rn: in std_ log ic_ vecto r ( 9 dow n to 0) ; sel: in std_ log ic_ vecto r ( 9 dow n to 0) ; q: ou t std_ log ic) ; end; a rch itectu re behavio r of l_ seq is signa l ci_ n s, fback: std _ log ic_ vecto r ( 9 dow n to 0) ; signa l rr, rq: std _ log ic_ vecto r ( 3 dow n to 0) ; signa l co 1, co 2: std _ log ic; signa l sum 1: std _ log ic_ vecto r ( 2 dow n to 0) ; signa l add _ a , sum 2: std _ log ic_ vecto r ( 3 dow n to 0) ; beg in u0: d _ ff po rt m ap ( sum 2 ( 0) , clk, reset, p rn ( 0) , ci_ n s ( 0) ) ; gen1: fo r i in 1 to 9 genera te m id_ d: d _ ff po rt m ap (ci_ n s ( i- 1) , clk, reset, p rn ( i) , ci_ n s ( i) ) ; end genera te gen1; gen2: fo r i in 0 to 9 genera te fback ( i) < = ci_ n s ( i) and sel ( i) ; end genera te gen2; u1: fadd10_ 4 po rt m ap (fback, co 1, sum 1) ; add _ a ( 3) < = co 1; add _ a ( 2 dow n to 0) < = sum 1; rr ( 3) < = co 2; rr ( 2 dow n to 0) < = sum 2 ( 3 dow n to 1) ; u2: fadd4 po rt m ap (add _ a, rq, co 2, sum 2) ; u3: reg4 po rt m ap ( rr, clk, rq ) ;
寄存器和移位寄存器(共15张PPT)
第2页，共15页。
寄存器的结构特点
Q0 Q0
FF0 1D C1 R
Q1 Q1
FF1 1D C1 R
Q2 Q2
FF2 1D C1 R
Q3 Q3
FF3 1D C1 R
D0 CP CR D1
D2
D3
各触发器均为 D 功能且并行使用。
1 个触发器能存放 1 位二进制数码，因此 N 个触 发器可构成 N 位寄存器。
(1) 用同步置零端或置数端获得 N 进制计数器 。这时应根据 SN-1 对应的二进制代码写反馈函数。
4 位寄存器 理解寄存器和移位寄存器的作用和工作原理。
翻转是否同步分有：同步计数器和异步计数器 理解寄存器和移位寄存器的作用和工作原理。
M1 M0 = 01 时，右移功能。 和状态转换真值表，然后由此分析时序逻 按计数进制分有：二进制计数器、十进制计数器和任意进制计数器；
。计数器除了用于计数外，还常用于分频、定 每输入一个移位脉冲，移位寄存器中的数码依次向左移动 1 位。
6.4 寄存器和移位寄存器
主要要求：
理解寄存器和移位寄存器的作用和工作原理。 了解集成移位寄存器的应用。
第1页，共15页。
一、寄存器
RQe0g~isQte3r，是同用时于输存出放的二，进这制种数输码出。方式称
并行输出。
DQ00 Q0 QD11 Q1 QD22 Q2 QD33 Q3
4 位 寄
FF0 1D C1 R
有关。时序逻辑电路的工作状态由触发器存
储和表示。
第9页，共15页。
时序逻辑电路按时钟控制方式不同分为同步时序逻 辑电路和异步时序逻辑电路。前者所有触发器的时 钟输入端 CP 连在一起，在同一个时钟脉冲 CP 作用
若干典型的时序逻辑集成电路
FF0 FF1 FF2 FF3
0 00 0
Q0n+1=DSI Q1n+1 = Q0n Q2n+1 =Qn1 Q3n+1 =Qn2
1CP 后 1 2CP 后 1 3CP 后 0 4CP 后 1
10 0 0 1 10 0 0 11 0 1 01 1
1011 DSI CP
FF0 Q0 FF1 Q1 FF2 Q2 FF3
D1
1R R
D2 1S C1
D2
1R R
D3 1S C1
D3
1R R
CP
CR
Q0
Q1
Q2
Q3
74HCT194 的功能表
输入
输出
清 控制信 串行输
零号
入
时
并行输入
CR
S1
S0
右 移
左 移
钟 CP
DI0
DI1
DI2
DI3
Q
n1 0
Q1n1Q
2n1Q
n1 3
行
DSR DSL
L ×× × × × × × × × L L L L1
H LL×× H LHL × H LHH× HHL× L H HL × H H HH× ×
×
×
×
×
×
Q 0n
Q1n
Q
n 2
Q
n 3
2
↑ ↑
× ×
× ×
× ×
× ×
L H
Q
n 0
Q 0n
Q1n Q1n
Q
n 2
Q
n 2
3 4
↑
×
×
×
×
Q1n
Q
(整理)寄存器说明图表.
一、McBsp概述McBSP是TI公司生产的数字信号处理芯片的多通道缓冲串行口。
McBSP是在标准串行接口的基础之上对功能进行扩展，因此，具有与标准串行接口相同的基本功能。
它可以和其他DSP器件、编码器等其他串口器件通信。
它具有普通串口的以下特点：（1）全双工通信；（2）拥有两级缓冲发送和三级缓冲接收数据寄存器，允许连续数据流传输；（3）为数据发送和接收提供独立的帧同步脉冲和时钟信号；（4）能够与工业标准的解码器、模拟接口芯片（AICs）和其他串行A/D和D/A设备直接连接；（5）支持外部移位时钟或内部频率可编程移位时钟。
（6）128个通道用于接收传送。
（7）支持A-bis（8）接口直接连接工业标准的多媒体数字信号编解码器，A/D、D/A和模拟芯片。
此外，McBSP还具有以下特殊功能：（1）可以与IOM-2、SPI、AC97等兼容设备直接连接；（2）支持多通道发送和接收，每个串行口最多支持128通道；（3）串行字长度可选，包括8、12、16、20、24和32位；（4）支持μ-Law和A-Law数据压缩扩展；（5）进行8位数据传输时，可以选择LSB或MSB为起始位；（6）帧同步脉冲和时钟信号的极性可编程；（7）内部时钟和帧同步脉冲的产生可编程，具有相当大的灵活性。
二、McBSP的内部结构框图McBSP的内部结构框图三、McBSP结构与原理数据通道控制通道四、McBsp数据压缩功能。
图1-1 DXR数据发送寄存器图1-2 XSR数据发送移位寄存器表1-2 数据发送移位寄存器(XSR)位段说明图1-3 DRR数据接收寄存器表1-3 数据接收寄存器(DRR)位段说明图1-4 RBR数据接收缓存寄存器表1-4 数据接收缓存寄存器(RBR)位段说明图1-5 RSR数据接收移位寄存器表1-5 数据接收移位寄存器(RSR)位段说明图1-6 SPCR串口控制寄存器表1-6 串口控制寄存器(SPCR)位段说明图1-7 RCR接收控制寄存器表1-7 接收控制寄存器(RCR)位段说明图1-8 XCR发送控制寄存器表1-8 发送控制寄存器(XCR)位段说明图1-9 SRGR采样率发生控制寄存器表1-9采样率发生控制寄存器(SRGR)位段说明图1-10 MCR多通道控制寄存器表1-10多通道控制寄存器(MCR)位段说明图1-11 RCER接收通道使能寄存器表1-11 接收通道使能寄存器(RCER)位段说明图1-12 XCER发送通道使能寄存器表1-12 发送通道使能寄存器(XCER)位段说明图1-13 RCERE增强的接收通道使能寄存器0-3表1-13 增强的接收通道使能寄存器(RCERE)位段说明图1-14 XCERE增强的发送通道使能寄存器0-3 表1-14 增强的发送通道使能寄存器(RCERE)位段说明图1-15 PCR引脚控制寄存器表1-15 引脚控制寄存器(PCR)位段说明自定义数据结构1．数据接收三级缓存寄存器状态表1-16数据接收三级缓存寄存器状态段说明2．PC串口使能表1-16 PC串口使能段说明***********************华丽的分割线***********************************。
数字电路与数字逻辑4时序逻辑电路习题解答
4 62习 题1．解：QQRS3．解： CP =0时，R D =S D =0，Q n+1=Q n ； CP =1时，S R R =D ，S D =S ；1D D n n n n Q S R Q S RSQ S RQ +=+=+=+不管S 、R 输入何种组合，锁存器均不会出现非正常态。
5．解：（1）系统的数据输入建立时间t SUsys =或门的传输延迟+异或门的传输延迟+锁存器的建立时间-与门的传输延迟=t pdOR +t pdXOR + t SU - t pdAND =18ns+22ns+20ns -16 ns =44ns 。
（2）4 63当C =1时， J =X X K = X Q K Q J Q n n n =+=+1 为D 触发器9． 解：当EN =0 ，Q n+1=Q n ；当EN =1，Q n+1=D ，则D EN Q EN Q n n ⋅+⋅=+11，令D EN Q EN D n ⋅+⋅=1即可。
10．解：根据电路波形，它是一个单发脉冲发生器，A 可以为随机信号，每一个A 信号的下降沿后；Q 1端输出一个脉宽周期的脉冲。
12．解：（1）（2）4 6415． 解：X =0时，计至9时置0000：03Q Q LD =，D 3D 2D 1D 0=0000X =1时，计至4时置1011：23Q Q LD =，D 3D 2D 1D 0=10112303Q Q X Q Q X LD +=，D 2=0，D 3=D 1=D 0=X16．解：当片1计数到1001时，置数信号LD 为低电平，这时，再来一个CP 脉冲，下一个状态就进入0000。
应该等到片0和片1的状态同时为1001时，片1的下一个状态才能进入0000。
改进后电路为：对改进后电路的仿真结果：17.解：4 6518．解：19． 解：从图所示电路图可知，S 1S 0=01，根据表4.8-3所示的74LS194功能表，电路处于右移功能。
右移数据输入端的逻辑表达式为：32IR Q Q D =。
数字电路与逻辑设计2寄存器移位寄存器
并行读出脉冲必须在经过5个移存脉冲后出 现，而且和移存脉冲出现旳时间错开。
D5
D4
D3
D2
D1
＆
＆
＆
＆
＆
并行读出指令
串行输 入 1D
11001
CI
1D Q1
CI
1D Q2
CI
1D Q3
CI
1D
Q4
Q5
CI
移存脉冲CP
分析：假设串行输入旳数码为10011（左边先入）
串—并行转换状态表
序号 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5
工作过程： ①在开启脉冲和时钟ＣＰ作用下，执行并
行置入功能。片ⅡＱ３＝ＤＩ６。 ②开启脉冲消失，在ＣＰ作用下，因为标志位０
旳存在，使门Ｇ１输出为１，使得ＳＨ／ＬＤ ＝１，执行右移移位寄存功能。 ③后来在移存脉冲作用，并行输入数据由片Ⅱ旳 Ｑ３逐位串行输出，同步又不断地将片Ⅰ旳串 行输入端Ｊ，Ｋ＝１旳数据移位寄存到寄存器。
末级输出反相后，接到串行输入端。
Q3Q2Q1Q0
1
0000
0001
0011
0111
∧
Q0Q 1Q2Q 3
CP D SR
74194
S0
1
S1
0
RD D 0 D 1 D2 D 3 D SL
1000
1100
1110
1111
0010
0101
1011
0110
清零
1001 0100
1010
1101
移位寄存器构成旳移位计数器
异步清零 同步置数
高位向低位移动(左移) 低位向高位移动(右移)
保持
3 、用集成移位寄存器实现任意模值 旳计数分频
4.2线性反馈移位寄存器序列
第二节线性反馈移位寄存器序列1基本概念和性质反馈移位寄存器, 特别线性反馈移位寄存器是许多密钥序列生成器的重要部件, 这一节引进线性反馈移位寄存器的模型, 并用数学(特别是代数)工具描述线性反馈移位寄存器.2设n是正整数, n级反馈移位寄存器的模型见下图a k+n−1 a k+n−2……… a k+1a k输出f (x n,…, x2, x1)反馈函数其中f(x1,…, x n)是一逻辑函数, 即f(x1,…, x n)∈2[x1,…, x n]这里2= {0, 1}表示二元域, n≥ 1.3当f(x1,…, x n)是线性函数时, 即f(x1, x2, … , x n) =c1x1+c2x2+ … +c n x n, c i∈2,称对应的反馈移位寄存器为线性反馈移位寄存器(简称LFSR), 所产生的序列称为线性(反馈)移位寄存器序列, 简记为LFSR序列.45此时所产生的序列适合关系式a n +k = 10n i −=∑c n −i a k +i , k = 0, 1, 2, ….并称序列a = (a 0, a 1,…)为n 级线性递归序列。
线性递归序列是LFSR 序列的数学描述, 但为书写简便, 以后在称谓上我们就用LFSR 序列.定义4.1 设a是LFSR序列, 称a的次数最小的特征多项式为a的极小多项式.定理4.1 设a是LFSR序列, 则a的极小多项式是唯一的.6进一步, 设m(x)是a的极小多项式, 则f(x)是a的一a(x)|f(x).个特征多项式当且仅当ma显然, LFSR序列的极小多项式刻画了生成该序列的最短LFSR,而定理4.1进一步说明, 这样的最短LFSR是唯一的.78设f (x )是F 2上n 次多项式, a =(a 0,a 1,a 2,…)是以f (x )为特征多项式的线性递归序列, 则a 由前n 比特a 0,a 1,…,a n −1唯一确定.例如: 设f (x )=x 3+x +1, a =(0,1,1,…)是以f (x )为特征多项式的线性递归序列, 则a =(0,1,1,1,0,0,1,0,1,1,1,…).定义4.2 对于F上序列a, 若存在非负整数k和正2整数T, 使得对任意i≥k, 都有a=a i, 则称a是准周i+T期序列, 最小这样的T称为a的周期, 记为per(a); 若k=0, 则称a是(严格)周期序列.注4.1 设per(a)=T, R是正整数, 若对任意i≥k, 有a i+R=a i, 则T|R.9显然, LFSR是一种有限状态机, 因此, 由LFSR生成的序列必然是准周期的. 下面的定理表明反之也是成立的, 即所有的准周期序列都可用LFSR来生成.定理4.2 a是准周期序列当且仅当a是LFSR序列.10利用序列的极小多项式可以判断序列是否严格周期.(x)是a的极小多项定理4.3 设a是LFSR序列, ma(0)≠0.式, 则a是周期序列当且仅当ma11进一步, 序列的周期由其极小多项式的周期完全确定.定理4.4 设a是周期序列, f(x)是它的极小多项式, 则per(a)=per(f(x)).12注4.2 若a是非严格周期序列, 定理4.4也成立. 由于非周期序列总可以转化成周期序列, 并且实际中使用的序列也都是周期序列, 故后面的讨论仅针对周期序列.13推论4.1 设f(x)是F上不可约多项式, 则以f(x)为2特征多项式的非零序列a有per(a)=per(f(x)).14最后, 我们给出LFSR序列的根表示.[x]是n次无重因子多项式,f(0)≠0, 定理4.5 设f(x)∈F2F2m是f(x)的分裂域, α1,α2,…,αn∈F2m是f(x)的全部根, 则,a1,…), 存在唯对任意以f(x)为特征多项式的序列a=(a一一组β,β2,…,βn∈F2m, 使得1a k=β1α1k+β2α2k+⋅⋅⋅+βnαn k, k≥0.15反之,设β,β2,…,βn∈F2m,若1a k=β1α1k+β2α2k+⋅⋅⋅+βnαn k∈F2, k≥0,,a1,…)以f(x)为特征多项式, 且f(x)是a的极则a=(a≠0, 1≤i≤n.小多项式当且仅当βi16m-序列注意到LFSR总是将0状态转化成0状态, 因此对于一个n级LFSR, 最多可输出周期为2n−1的周期序列.定义4.3 设a是n级LFSR序列, 若per(a)=2n−1, 则称a为n级最大周期序列, 简称为n级m-序列.17由定义显然有定理4.6 设a是n级LFSR序列, 则a是n级m-序列当且仅当a的极小多项式是n次本原多项式18定理4.7 若a是以n次本原多项式f(x)为极小多项式的m-序列, 则0, a, La,…, L2n−2a是以f(x)为特征多项式的序列全体.定理4.7说明, 由同一个本原多项式生成的两条m-序列彼此平移等价. 由定理4.7, 容易证明m-序列满足以下平移可加性.19定理4.8 设a是n级m-序列, 则对于非负整数s和t, 有L s a+L t a=L k a或0, 其中0≤k≤2n−2.注4.3 实际上, 定理4.8给出的平移可加性是m-序列的特有性质, 即对于周期为T的序列a, 非负整数s和t, 若L s a+L t a=L k a或0, 0≤k≤2n−2, 则a是m-序列.20m-序列是最重要的线性反馈移位寄存器序列, 不仅是因为m-序列的周期可达到最大, 而且因为m-序列的统计特性完全满足Golomb S.W.提出的三条随机性假设.2122(1) 元素分布设a 是周期为T 的序列, 将a 的一个周期依次排列在一个圆周上, 并且使得a 0和a T −1相邻, 我们称这样的圆为a 的周期圆.23引理4.1 设a 是n 级m-序列, 0 < k ≤ n , 则F 2上任意一个k 维向量(b 1,b 2,…,b k )在 a 的一个周期圆中出现的次数N (b 1,b 2,…,b k )为N (b 1,b 2,…,b k ) = 122, (,,,)(0,0,...,0)21,.n k k n k b b b −−⎧≠⎪⎨−⎪⎩…若，否则特别地, 分别取k=1和k=n, 有推论4.2 在n级m-序列的一个周期中1出现2n−1次, 0出现2n−1−1次.推论4.3 在n级m-序列的一个周期(圆)中每个(n维)非零状态出现且仅出现1次.2425(2) 游程分布设a 是周期序列, a 在一个周期圆中形如010...01全为 和 101...10全为的项分别叫做a 的0游程和1游程. 而0游程中连续0的个数及1游程中连续1的个数称为游程长度. m -序列具有非常理想的游程分布.定理4.9 设0<k≤n−2, 在n级m-序列的一个周期圆中, 长为k的0游程和1游程各出现2n−k−2次; 长度大于n的游程不出现; 长度为n的1游程和长度为n−1的0游程各出现一次; 长度为n的0游程和长度为n−1的1游程不出现; 游程总数为2n−1.2627(3) 自相关函数m-序列的自相关函数满足二值性, 即定理4.10 设a 是n 级m -序列, 则C a (t ) = 10(1)k k t T a a k +−+=−∑=1, 0(mod 21);21,0(mod 21).n n n t t ⎧−≠−⎪⎨−≡−⎪⎩若若.线性复杂度与Berlekamp-Massey算法线性复杂度的概念是针对LFSR结构提出的, 它衡量了用LFSR来生成给定序列的最小代价. 由于特征多项式完全刻画了生成序列的LFSR, 故自然有以下定义.28定义4.4 设a是周期序列, 称序列a的极小多项式的次数为a的线性复杂度, 记为LC(a).注4.4 对于周期序列a, 显然有LC(a)≤per(a)291969年提出的Berlekamp-Massey算法[14]解决了求序列极小LFSR的问题. 对于线性复杂度为L的序列a, 该算法在已知a的连续2L比特的前提下即可还原出整条序列, 计算时间复杂度仅为O(L2).30第四章序列密码因此, 好的伪随机序列必须具有高的线性复杂度. 对于上一小节介绍的n级m-序列, 其周期为2n−1, 是n 级LFSR能输出的最大周期序列, 但n级m-序列的极小多项式是n次本原多项式, 这意味着n级m-序列的线性复杂度等于n, 则在已知2n比特的条件下, 利用Berlekamp-Massey算法可还原出长为2n−1的原序列. 可见, n级m-序列绝不可单独作为密钥流序列使用.31。
实验五移位寄存器及其应用
实验五移位寄存器及其应用一、实验目的1、掌握中规模4位双向移位寄存器逻辑功能及使用方法。
2、熟悉移位寄存器的应用—实现数据的串行、并行转换和构成环形计数器。
二、实验原理1、移位寄存器是一个具有移位功能的寄存器，是指寄存器中所存的代码能够在移位脉冲的作用下依次左移或右移。
既能左移又能右移的称为双向移位寄存器，只需要改变左、右移的控制信号便可实现双向移位要求。
根据移位寄存器存取信息的方式不同分为：串入串出、串入并出、并入串出、并入并出四种形式。
本实验选用的4位双向通用移位寄存器，型号为CC40194或74LS194，两者功能相同，可互换使用，其逻辑符号及引脚排列如图10－1所示。
图10－1 CC40194的逻辑符号及引脚功能其中 D0、D1、D2、D3为并行输入端；Q、Q1、Q2、Q3为并行输出端；SR为右移串行输入端，SL 为左移串行输入端；S1、S为操作模式控制端；R C为直接无条件清零端；CP为时钟脉冲输入端。
CC40194有5种不同操作模式：即并行送数寄存，右移(方向由Q0→Q3)，左移（方向由Q3→Q），保持及清零。
S 1、S和R C端的控制作用如表10－1。
2、移位寄存器应用很广，可构成移位寄存器型计数器；顺序脉冲发生器；串行累加器；可用作数据转换，即把串行数据转换为并行数据，或把并行数据转换为串行数据等。
本实验研究移位寄存器用作环形计数器和数据的串、并行转换。
(1)环形计数器把移位寄存器的输出反馈到它的串行输入端，就可以进行循环移位，如图10－2所示，把输出端 Q3和右移串行输入端SR相连接，设初始状态QQ1Q2Q3＝1000，则在时钟脉冲作用下Q0Q1Q2Q3将依次变为0100→0010→0001→1000→……，如表10－2所示，可见它是一个具有四个有效状态的计数器，这种类型的计数器通常称为环形计数器。
图10－2 电路可以由各个输出端输出在时间上有先后顺序的脉冲，因此也可作为顺序脉冲发生器。
寄存器和移位寄存器
在输出端Q。 这样，在CP和RD两个控制信号的作用下电路完成寄存功能，原理图如图5-17。
一、寄存器
图5-15 D触发器构成的寄存器和集成芯片7477都只有一个控制脉冲，这样的寄存器 称为单拍工作方式的寄存器。如图5-17所示的寄存器有两个控制脉冲，称为双拍工作方式 的寄存器。
数字电子技术基础
寄存器和移位寄存器
小知识
构成寄存器的主要部分是触发器，由于触发器能够存 储一位二进制代码，所以N个触发器构成存储N位二 进制代码的寄存器。有时候寄存器中存放的数据要依 次向左移动或者向右移动，从而完成相应的数据处理， 这种具有移位功能的寄存器称为移位寄存器。
一、寄存器
寄存器可以由RS触发器、JK触发器、D触发器构成，各触发器通常在同一个时钟源的作用下工作。
三、寄存器应用举例
状态表如表5-9所示。其中，Q0~Q3是并行输出端；D0~D3是并行输入端；RD是直接
清零端；SI是串行输入端；LD是并行控制端；S是移位控制端。
表5-9 74LS179状态表
RD
S1
S0
CP
功能
1
1
X
右移
1
0
1
并行输入
1
0
0
保持
0
X
X
X
清零
数字电子技术基础
1、四位寄存器
由四个D触发器构成的四位寄存器，当CP为上升沿时，数码D0D1D2D3可以并行输入到各触发 器，这时，撤销CP信号，从D0D1D2D3送入的数码就可以存储在Q0Q1Q2Q3端，如图5-15所示。
图5-15 D触发器构成的寄存器
7 寄存器和移位寄存器1
J2 = K2 = Q1 Q0
Q0： 来一个CP，翻转一次； Q1：当Q0＝1时，可随CP翻转；
Q2：只有当Q1Q0＝1时，才能随CP翻转。
(5-26)
2. 列写状态转换表，分析其状态转换过程。
原状态 控 制 端 下状态 , , , CP Q2 Q1 Q0 J2＝ K2＝ J1＝ K1＝ J0＝1 K0＝1 Q2 Q1 Q0
(5-21)
二、 异步计数器的分析 在异步计数器中，有的触发器直 接受输入计数脉冲控制，有的触发 器则是把其它触发器的输出信号作 为自己的时钟脉冲，因此各个触发 器状态变换的时间先后不一，故被 称为“ 异步计数器 ”。
例1. 三位二进制异步加法计数器。
CP 计数 脉冲
D2 Q 2 Q2 D1 Q 1 Q1 D0 Q
0
Q0
(5-22)
CP 计数 脉冲
D0 Q 0
Q0
D1 Q 1 Q1
D2 Q
2
Q2Q1Q0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0
Q0 Q1
Q2
结论： 1. 各触发器间时钟不一致， 所以称异步计数器； 2. Q2Q1Q0各位间为二进制关系； 3. 计数从000开始到111结束，然
启动 脉冲
G1
串行输出 S0 QA1QB1QC1QD1 S1 74LS194 (1) CP1 R1 A1 B1 C1 D1
S0 QA2QB2QC2QD2 S1 74LS194 (2) CP2 R2 A2 B2 C2 D2
CP
移位 脉冲
+5V
D0 D1 D2
D3 D4 D5 D6
应用密码学练习和复习习题集
应用密码学练习和复习习题集第一题填空（说明：请把答案填在题目中的横线上。
）1、根据对明文和密文掌握的程度，密码分析者通常可以在下述五种情况下对密码体制进行攻击：唯密文攻击，，选择明文攻击，选择密文攻击，选择文本攻击。
2、美国国家标准局在2000年9月发布的“信息保障技术框架（IATF）3.0”版本中将攻击形式分为被动攻击、、物理临近攻击、内部人员攻击和软硬件配装攻击等5类。
3、在DES密钥长度为64bits，则明文分组长度为bits。
4、一个消息经过SHA-512处理后，生成bits的消息摘要。
5、美国在NIST-SP800中定义了五种运行模式，ECB、CBC、CTR、、OFB。
6、在序列密码中，假设当前的明文字为01101011，加解密均为按位异或运算，若密文字为11011100，则当前密钥串为。
7、在网络中，有1000个用户使用RSA公钥密码算法进行两两保密通信，则至少需要生成对密钥。
8、AES算法中，每一轮基本运算为字节替代、行移位、、轮密钥加四种运算。
9、认证协议从对认证实体认证来看，主要有单向认证和两种。
10、工作密钥，也称为或者会话密钥，是在一次通信或数据交换中，用户之间所使用的密钥，它可由通信用户之间进行协商得到。
它一般是动态地、仅在需要进行会话数据加密时产生。
11. 一个密码体制或密码算法通常由以下5个部分构成：明文空间、密文空间、、加密算法和。
12. 从收发双方使用的密钥是否相同，密码体制可以分为对称密码体制和。
13. AES算法的明文分组长度为，密钥长度有128/192/256bits 三种选择。
14. 美国在NIST-SP800标准中定义了五种运行模式，包括ECB、CBC、、、CFB等。
15. 在序列密码中，根据状态函数是否独立于明文或密文，可以将序列密码分为和自同步序列密码两类。
16. 杂凑算法SHA-1生成消息摘要值的长度为。
17. 已知一个RSA数字签名算法以{e,n}为公开密钥，{d,n}为秘密密钥。
进位移位寄存器序列的密码学性质
进位移位寄存器序列的密码学性质
王旭峰;李超
【期刊名称】《计算机工程与科学》
【年(卷),期】2005(027)002
【摘要】本文以进位移位寄存器(FCSR)序列及2-adic数和分母为奇素数的有理数之间的内在联系为背景,讨论了FCSR序列的密码学性质,给出以进位移位寄存器序列为周期序列的新的充分必要条件,并对一类大周期序列的状态图进行了刻画.【总页数】3页(P45-46,84)
【作者】王旭峰;李超
【作者单位】国防科技大学数学与系统科学系,湖南,长沙,410073;国防科技大学数学与系统科学系,湖南,长沙,410073;东南大学移动通信国家重点实验室,江苏,南京,210018
【正文语种】中文
【中图分类】TN918
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1.m子序列的密码学性质研究 [J], 孙全玲;吕虹;陈万里;戚鹏
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3.进位反馈移位寄存器状态图分布的进一步研究 [J], 陆义芬;李韶华;肖国镇
4.变系数反馈移位寄存器及其序列的几个性质 [J], 胡杏
5.进位反馈移位寄存器的状态图 [J], 王磊;肖国镇
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