数字系统设计与PLD应用答案
数字系统设计hdl课后答案
数字系统设计hdl课后答案【篇一：数字系统设计与verilog hdl】ss=txt>（复习）eda（electronic design automation）就是以计算机为工作平台，以eda软件工具为开发环境，以pld器件或者asic专用集成电路为目标器件设计实现电路系统的一种技术。
1．电子cad（computer aided design）2．电子cae（computer aided engineering）3．eda（electronic design automation）eda技术及其发展p2eda技术的应用范畴1.3 数字系统设计的流程基于fpga/cpld的数字系统设计流程1. 原理图输入(schematic diagrams )2、硬件描述语言 (hdl文本输入)设计输入硬件描述语言与软件编程语言有本质的区别综合（synthesis）将较高层次的设计描述自动转化为较低层次描述的过程◆行为综合：从算法表示、行为描述转换到寄存器传输级（rtl）◆逻辑综合：rtl级描述转换到逻辑门级（包括触发器）◆版图综合或结构综合：从逻辑门表示转换到版图表示，或转换到pld器件的配置网表表示综合器是能自动实现上述转换的软件工具，是能将原理图或hdl语言描述的电路功能转化为具体电路网表的工具适配适配器也称为结构综合器，它的功能是将由综合器产生的网表文件配置于指定的目标器件中，并产生最终的可下载文件对cpld器件而言，产生熔丝图文件，即jedec文件；对fpga器件则产生bitstream位流数据文件p8仿真（simulation）功能仿真（function simulation）时序仿真（timing simulation）仿真是对所设计电路的功能的验证p9编程（program）把适配后生成的编程文件装入到pld器件中的过程，或称为下载。
通常将对基于eeprom工艺的非易失结构pld器件的下载称为编程（program），将基于sram工艺结构的pld器件的下载称为配置（configure）。
数字系统设计与PLD应用实验报告
》数字系统设计与PLD应用实验报告****************实验一、高速并行乘法器的设计一、算法设计和结构选择本高速并行乘法器采用一下算法：被乘数A的数值位左移，它和乘数B的各个数值位所对应的部分进行累加运算。
且用与门、4位加法器来实现，其电路结构如下图一所示，图中Ps=As⊕Bs，用以产生乘积的符号位。
图一并行4位二进制乘法器的电路结构图二、设计输入|本实验选择Altera公司的FLEX器件中的FLEX10K10芯片，并用QuartusII 软件进行设计，采用原理图输入方式。
图形输入文件如下图二所示。
图二高速并行乘法器的图形输入文件三、逻辑仿真建立高速并行乘法器的原理图输入文件之后，将文件编译，待编译成功后进行时序仿真，仿真结果如下图三。
图三高速并行乘法器仿真结果实验二、十字路口交通管理器的设计…一、交通管理器的功能该管理器控制甲、乙两道的红、黄、绿三色灯，指挥车辆和行人安全通行。
交通管理器示意图如下图四所示。
图中R1、Y1、G1是甲道红、黄、绿灯；R2、Y2、G2是乙道红、黄、绿灯。
图四十字路口交通管理器示意图该交通管理器由控制器和受其控制的三个定时器及六个交通管理灯组成。
图四中三个定时器分别确定甲道和乙道通行时间t3、t1，以及公共的停车（黄灯燃亮）时间t2。
这三个定时器采用以秒信号为时钟的计数器来实现，C1、C2、C3为1时，相应的定时器计数，W1、W2、W3为定时计数器的指示信号，计数器在计数过程中，相应的指示信号为0，计数结束时为1.二、系统算法设计十字路口交通管理器是一个控制类型的数字系统，其数据处理单元较简单。
其工作流程图如下图五。
…图五交通管理器工作流程图三、设计输入本设计采用分层次描述方式，且用图形输入和文本输入混合方式建立描述文件。
下图六即为其图形输入文件。
它用框图方式表明系统的组成：控制器和三个各为模26、模5和模30的定时计数器，并给出它们之间的互连关系。
图六交通管理器顶层图形输入文件在顶层图形输入文件中的各模块，其功能用第二层次VHDL源文件描述如下：控制器Control源文件LIBRARY IEEE;'USE traffic_control ISPORT(clk :IN STD_LOGIC;c1,c2,c3 :OUT STD_LOGIC;w1,w2,w3: IN STD_LOGIC;r1,r2: OUT STD_LOGIC;y1,y2: OUT STD_LOGIC;g1,g2: OUT STD_LOGIC;<reset: IN STD_LOGIC);END traffic_control;ARCHITECTURE a OF traffic_control ISTYPE STATE_SPACE IS(S0,S1,S2,S3);SIGNAL state:STATE_SPACE;BEGINGPROCESS(reset,clk)BEGIN$IF reset='1'THENstate<=S0;ELSIF(clk'EVENT AND clk='1')THENCASE state ISWHEN S0=>IF w1='1'THENstate<=S1;END IF;￥WHEN S1=>IF w2='1'THENstate<=S2;END IF;WHEN S2=>IF w3='1'THENstate<=S3;END IF;|WHEN S3=>IF w2='1'THENstate<=S0;END IF;END CASE;END IF;END PROCESS;c1<='1' WHEN state=S0 ELSE'0';[c2<='1' WHEN state=S1 OR state=S3 ELSE'0'; c3<='1' WHEN state=S2 ELSE'0';r1<='1' WHEN state=S1 OR state=S0 ELSE'0'; y1<='1' WHEN state=S3 ELSE'0';g1<='1' WHEN state=S2 ELSE'0';r2<='1' WHEN state=S2 OR state=S3 ELSE'0'; y2<='1' WHEN state=S1 ELSE'0';g2<='1' WHEN state=S0 ELSE'0';@END a;三个计数器的源文件LIBRARY IEEE;USE count30 ISPORT(clk :IN STD_LOGIC;enable :IN STD_LOGIC;c :OUT STD_LOGIC);!END count30;ARCHITECTURE a OF count30 ISBEGINPROCESS(clk)VARIABLE cnt:INTEGER RANGE 30 DOWNTO 0; BEGINIF(clk'EVENT AND clk='1')THENIF enable='1'AND cnt<30 THEN《cnt:=cnt+1;ELSEcnt:=0;END IF;END IF;IF cnt=30 THENC<='1';ELSE:C<='0';END IF;END PROCESS;END a;LIBRARY IEEE;USE count05 ISPORT(·clk :IN STD_LOGIC;enable :IN STD_LOGIC;c :OUT STD_LOGIC);END count05;ARCHITECTURE a OF count05 ISBEGINPROCESS(clk)VARIABLE cnt:INTEGER RANGE 5 DOWNTO 0; $BEGINIF(clk'EVENT AND clk='1')THENIF enable='1'AND cnt<5 THENcnt:=cnt+1;ELSEcnt:=0;END IF;END IF;#IF cnt=5 THENC<='1';ELSEC<='0';END IF;END PROCESS;END a;：LIBRARY IEEE;USE count26 ISPORT(clk :IN STD_LOGIC;enable :IN STD_LOGIC;c :OUT STD_LOGIC);END count26;ARCHITECTURE a OF count26 IS~BEGINPROCESS(clk)VARIABLE cnt:INTEGER RANGE 26 DOWNTO 0; BEGINIF(clk'EVENT AND clk='1')THENIF enable='1'AND cnt<26 THENcnt:=cnt+1;ELSE!cnt:=0;END IF;END IF;IF cnt=26 THENC<='1';ELSEC<='0';END IF;—END PROCESS;END a;四、逻辑仿真编译器将顶层图形输入文件和第二层次功能块VHDL输入文件相结合并编译，确定正确无误后，即可经设计处理产生交通管理器的目标文件。
数字电路与系统设计课后习题答案
将下列各式写成按权展开式：（）10=3×102+5×101+2×100+6×10-1（）2=1×22+1×20+1×2-1+1×2-3（）8=5×81+54×80+6×8-1（）16=1×162+3×161+10×160+4×16-1+15×16-2按十进制0~17的次序，列表填写出相应的二进制、八进制、十六进制数。
解：略二进制数00000000~和0000000000~11分别可以代表多少个数？解：分别代表28=256和210=1024个数。
将下列个数分别转换成十进制数：（00）2，（1750）8，（3E8）16解：（00）2=（1000）10（1750）8=（1000）10（3E8）16=（1000）10将下列各数分别转换为二进制数：（210）8，（136）10，（88）16解：结果都为：（）2将下列个数分别转换成八进制数：（111111）2，（63）10，（3F）16解：结果都为（77）8将下列个数分别转换成十六进制数：（）2，（377）8，（255）10解：结果都为（FF）16转换下列各数，要求转换后保持原精度：解：（）10=（）10——小数点后至少取10位（0010 1011 0010）2421BCD=（）2（）余3循环BCD码=（）2用下列代码表示（123）10，（）2：解：（1）8421BCD码：（123）10=（0001 0010 0011）8421BCD（）2=（）10=（0001 0101）8421BCD（2）余3 BCD码（123）10=（0100 0101 0110）余3BCD（）2=（）10=（0100 1000）余3BCD已知A=（1011010）2，B=（101111）2，C=（1010100）2，D=（110）2（1）按二进制运算规律求A+B，A-B，C×D，C÷D，（2）将A、B、C、D转换成十进制数后，求A+B，A-B，C×D，C÷D，并将结果与（1）进行比较。
数字系统设计与PLD应用答案
A BC(余)D(商)(1)算法模型(2)数据处理单元(框图)A B CR流水线操作结构：T S1=18*100+(256-1)*100=2.73*104(ns) 顺序算法结构：T S2=256*18*100=4.608*105(ns) 显然流水线操作时间短。
（若系统输入数据流的待处理数据元素为m 个，每一元素运算共计L 段，每段历经时间为Δ，则流水线操作算法结构共需运算时间为：T=L ·Δ+(m-1) Δ而顺序算法（或并行算法）结构所需运行时间为：m ·L ·Δ） 2.30、(1).DFF 状态编码A —000B —001C —010D —011E —100001101100010---XQ 1Q 0Q 201001101100100---XQ 1Q 0Q 20100110110000---Q 1Q 0Q 201D 2D 1D 0ZZ输出：XSETOU DOUT COUT BOUT AOUT QQ Q QQ QQQ QQQ Q QQ Q1212121212=====（2）“一对一”状态分配Q Q Q Q QE D C B A 4321-----次态表：激励方程：XZ XZ ZXX Z QQ D Q D QQ D QD Q Q QD 43413212142+==+==++=输出：X SETOU DOUT COUT BOUT AOUT Q Q Q Q Q=====3.2、试给出一位全减器的算法描述和数据流描述x—被减数y—减数bi—低位向本位的借位d—差bo—本位向高位的借位LIBRARY IEEE;USE IEEE.Std_Logic_1164.ALL;ENTITY full_sub ISPORT(x, y,bi : IN Std_Logic;d,bo : OUT Std_Logic);END full_sub;算法描述：ARICHITECTURE alg_fs OF full_sub ISBIGINPROCESS(x,y,bi)BEGINIF (x=…0‟ AND y=…0‟ AND bi=…0‟ OR x=…1‟ AND y=…0‟AND bi=…1‟ OR x=…1‟ AND y=…1‟ AND bi=…0‟ ) THENbo<=…0'; d<=…0‟;ELSIF (x=…1‟ AND y=…0‟ AND bi=…0‟ ) THENbo<=…0'; d<=…1‟;ELSIF (x=…0‟ AND y=…1‟ AND bi=…1‟ ) THENbo<=…1'; d<=…0‟;ELSEbo<=…1'; d<=…1‟;END IF;END PROCESS c1;END alg_fs;数据流描述：（d=x⊕y⊕bi bo=x’y+x’bi+ybi）ARICHITECTURE dataflow_fs OF full_sub ISBEGINd<=x XOR y XOR bi;bo<=(NOT x AND y) OR (NOT x AND bi)OR (y AND bi);END dataflow_ha;3.4、(1).十进制-BCD码编码器，输入、输出均为低电平有效。
XXXXPLD习题集(含参考答案)数字系统设计
XXXXPLD习题集(含参考答案)数字系统设计第1章练习1.1名词解释可编程逻辑器件可编程逻辑器件可编程逻辑器件可编程逻辑器件可编程逻辑器件可编程逻辑器件可编程逻辑器件可编程逻辑器件可编程逻辑器件可编程逻辑器件可编程逻辑器件可编程逻辑器件可编程逻辑器件可编程逻辑器件可编程逻辑器件可编程逻辑器件可编程逻辑器件可编程逻辑器件可编程逻辑器件可编程逻辑器件可编程逻辑器件可编程逻辑器件可编程逻辑器件可编程逻辑器件可编程逻辑器件可编程逻辑器件可编程逻辑器件可编程逻辑器件可编程逻辑器件可编程逻辑器件可编程采用HDL描述，自顶向下，开放标准，完整的设计库1.3。
什么是自顶向下的设计方法？(P4)1.4数字系统的实现是什么？每种方法的优缺点是什么？74LS系列/4000系列常规逻辑门的设计:设计困难，调试复杂。
采用可编程器件设计，如可编程逻辑器件/可编程门阵列。
HDL描述，设计难度小，调试和仿真方便，开发成本低，但单位成本高，适合应用专用集成电路设计的小批量应用:设计掩膜成本高，适合1.5大批量应用什么是IP复用技术？知识产权检查在EDA技术应用和发展中的意义是什么？(P5)IP是一种可重用的功能设计，可以节省设计时间，缩短开发周期，避免重复劳动，为大规模的片上系统设计提供开发基础和平台。
1.6用硬件描述语言设计数字电路有什么优点？的优点:可用于描述行为级、RTL级和门级电路，也可用于功能模拟时序分析，而不管过程如何。
1.8基于现场可编程门阵列/可编程逻辑器件的数字系统设计过程涉及哪些步骤？(P8图1.7)1.9什么是合成？什么是常见的综合工具？HDL？RTL？门的高度？1991.10年的功能模拟和计时模拟有什么不同？功能模拟不考虑器件延迟，但时序分析必须考虑不同器件中物理信号的延迟。
1.11数字逻辑设计描述分为几个层次并具有什么特征1.12，为什么任何组合逻辑电路都可以用通用“与”阵列或阵列组合来实现可以表示为布尔代数方程。
EDA 数字系统设计与PLD应用
6、 EDA设计工具与设计流程 、 设计工具与设计流程 设计工具 设计流程
8
设计准备
• 在对可编程逻辑器件的芯片进行设计之前，首先 要进行方案论证、系统设计和器件选择等设计准 备工作。设计者首先要根据任务要求，如系统所 完成的功能及复杂程度，对工作速度和器件本身 的资源、成本及连线的可行性等方面进行权衡， 选择合适的设计方案和合适的器件类型。 • 数字系统设计有多种方法，如模块设计法、自顶 向下设计法和自底向上设计法等。 • 自顶向下设计法是目前最常用的设计方法，采用 功能分割的方法从顶向下逐次进行划分。在设计 过程中采用层次化和模块化将使系统设计变得简 洁和方便。 • 描述器件总功能的模块放在最上层，称为顶层设 计；描述器件某一部分功能的模块放在下层，称 为底层设计；底层模块还可以再向下分层，这种 分层关系类似于软件设计中的主程序和子程序的 关系。 • 层次化设计的优点一是支持模块化，底层模块可 以反复被调用，多个底层模块也可以由多个设计 者同时进行设计，因而提高了设计效率；其次是 模块化设计比较自由，它既适合于自顶向下的设 计，也适合于自底向上的设计。 9
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第一章、EDA技术概论 第一章、EDA技术概论
3、EDA技术的发展历程 EDA技术的发展历程
20 70 、 的 PCB 、 、 的 PC 、 的
1、CAD EDA 技 术 发 展 的 个 阶 段 3、EDA 3 2、CAE
CAE 20 80
、、、 技术 来自 PLD 发、 程RT Mentor Graphics、Valid Daisy
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（4）布局和布线 • 布局和布线工作是在设计检验通过以后由软件自 动完成的，它能以最优的方式对逻辑元件布局， 并准确地实现元件间的互连。 （5）生成编程数据文件 • 设计处理的最后一步是产生可供器件编程使用的 数据文件。对CPLD来说，是产生熔线图文件， 即JEDEC文件（电子器件工程联合会制定的标 准格式，简称JED文件）；对于FPGA来说，是 生成位流数据文件（Bitstream Generation）， 简称BG文件
eda技术实用教程-veriloghdl答案
eda技术实用教程-veriloghdl答案【篇一：eda技术与vhdl程序开发基础教程课后答案】eda的英文全称是electronic design automation2.eda系统设计自动化eda阶段三个发展阶段3. eda技术的应用可概括为4.目前比较流行的主流厂家的eda软件有、5.常用的设计输入方式有原理图输入、文本输入、状态机输入6.常用的硬件描述语言有7.逻辑综合后生成的网表文件为 edif8.布局布线主要完成9.10.常用的第三方eda工具软件有synplify/synplify pro、leonardo spectrum1.8.2选择1.eda技术发展历程的正确描述为（a）a cad-cae-edab eda-cad-caec eda-cae-cadd cae-cad-eda2.altera的第四代eda集成开发环境为（c）a modelsimb mux+plus iic quartus iid ise3.下列eda工具中，支持状态图输入方式的是（b）a quartus iib isec ispdesignexpertd syplify pro4.下列几种仿真中考虑了物理模型参数的仿真是（a）a 时序仿真b 功能仿真c 行为仿真d 逻辑仿真5.下列描述eda工程设计流程正确的是（c）a输入-综合-布线-下载-仿真b布线-仿真-下载-输入-综合c输入-综合-布线-仿真-下载d输入-仿真-综合-布线-下载6.下列编程语言中不属于硬件描述语言的是（d）a vhdlb verilogc abeld php1.8.3问答1.结合本章学习的知识，简述什么是eda技术？谈谈自己对eda技术的认识？答：eda（electronic design automation）工程是现代电子信息工程领域中一门发展迅速的新技术。
2.简要介绍eda技术的发展历程？答：现代eda技术是20世纪90年代初从计算机辅助设计、辅助制造和辅助测试等工程概念发展而来的。
数字系统设计与EDA技术课后练习题含答案
数字系统设计与EDA技术课后练习题含答案一、十进制和二进制数转换练习题1：将十进制数87转换为二进制数。
答案1：87的二进制表示为1010111。
练习题2：将二进制数1110101转换为十进制数。
答案2：1110101的十进制表示为117。
练习题3：将十进制数170转换为八进制数。
答案3：170的八进制表示为252。
练习题4：将八进制数243转换为十进制数。
答案4：243的十进制表示为163。
练习题5：将十进制数189转换为十六进制数。
答案5：189的十六进制表示为0xBD。
练习题6：将十六进制数0x3F转换为十进制数。
答案6：0x3F的十进制表示为63。
二、布尔代数和逻辑门电路练习题1：使用逻辑门实现以下布尔代数：Y = (A and B and C) or D答案1：这个布尔代数可以用以下逻辑门实现： +----+A -------| ||AND +--------+B -------| | |+----+ +----v----+C --------------| || OR +----- YD --------------| |+----------+练习题2：设计一个电子逻辑门电路，将两个单字节二进制数相加。
输入是两个二进制数，输出是相加的结果。
假设不会有溢出。
答案2：这个电子逻辑门电路可以用以下连线和逻辑门实现：输入1 --> +-----+--> | |+-----+| | | ADD +--> C3 --------+ +-----+--> || |输入2 --> +-----+--> | | | | | | | ADD |+-----+--> C2 --------+-->| |--> | +--+--+| | ||| | ||+-----+--> ||||||+-----+--> C1 --------+--> 输出其中ADD代表一个加法器电路，C1-C3代表进位。
数字系统设计和PLD应用
算法设计的几种方法
跟踪法： 就是按照已确定的系统功能，由控制要求，逐步细化，逐步具体化。从而导 出系统算法； 归纳法： 归纳法 就是先把比较抽象的设计要求具体化，而后再进行一般规律的归纳，由此 导出系统算法； 分解法： 分解法 即把一个比较复杂的系统，分解（划分）成一系列简单的运算，来完成系 统的复杂运算； 解析法： 解析法 对一些难以划分（分解）的计算过程，则可以用数学分析的方法对其进行 数值近似，转换成多项式，或者某种迭代过程，从而导出算法； 综合法： 综合法 就是把上述四种方法组合起来运用，综合的考虑，逐步导出系统的算法。
输入电路 控制电路 ……… 输出电路
受控电路1
受控电路n
时基电路
脉冲与数字电路课程的回顾
布尔函数－－数字系统数学基础（卡诺 图） 数字电路设计的基本方法
组合电路设计 问题 逻辑关系 真值表 化简 逻辑图 时序电路设计 列出原始状态转移图和表 状态优化 状态分 配 触发器选型 求解方程式 逻辑图
使用中、小规模器件设计电路（74、54 系列）
判别块： 符号为菱形，块内 给出判别变量和判别条 件。判别条件满足与否， 决定系统下一步将进行 不同的后续操作。
00
A1 A0
.
10
01
F D0
F
D1
F D2
Cp
CNT M=3
D0 D1 D2 D3
MUX
F
条件块：
条件块为一带横杠的矩 形块。条件块总是源于判别 块的一个分支，仅当该分支 条件满足时，条件块中标明 的操作才被执行，而且是立 即被执行。
算法就是对这种有规律、有序分解的一 种描述。 任何一个系统都可以用算法模型进行描 述。
算法模型的特征： 含有若干子运算。 这些子运算实现对数据或信息的传输、存 储或加工处理； 具有相应的控制序列。 控制子运算按一定规律有序地进行。 用算法流程图来描述上述运算过程。
现代数字系统设计_习题集(含答案)
14.任Verilog HDL的端口声明语句中，用（）关键字声明端口为双向端口
A：inout B：INOUT C：BUFFER D：buffer
15.IP核在EDA技术和开发中具有十分重要的地位；提供用VHDL等硬件描述语言描述的功能块，但不涉及实现该功能块的具体电路的IP核为（）。
A：8´b1111_1110 B：3´o276 C：3´d170 D：2´h3E
31.将设计的系统按照EDA开发软件要求的某种形式表示出来，并送入计算机的过程，称为（）。
A：设计的输入B：设计的输出C：仿真D：综合
32.不属于PLD基本结构部分的是（）。
A：与门阵列B：输入缓存C：与非门阵列Ｄ：或门阵列
C：原理图输入设计方法一般是一种自底向上的设计方法；
D：原理图输入设计方法也可进行层次化设计。
35.一般把EDA技术的发展分为（）个阶段。
A：2 B：3 C：4 D：5
36.设a = 4´b1010，b=4´b0001，c= 4´b1xz0则下列式子的值为1的是（）
A：a > b B：a <= c C：13 - a < b d：13 – (a>b)
A：查找表（LUT）C：PAL可编程B：ROM可编程D：与或阵列可编程
25.设计输入完成之后，应立即对文件进行（）。
A：编译B：编辑C：功能仿真D：时序仿真
26.VHDL是在（）年正式推出的。
A：1983 B：1985 C：1987 D：1989
27.基于EDA软件的FPGA / CPLD设计流程为：原理图/HDL文本输入→（）→综合→适配→（）→编程下载→硬件测试。①功能仿真②时序仿真③逻辑综合④配置⑤引脚锁定
数字系统设计与PLD应用复习资料
数字系统设计与PLD应用复习资料第一章1.名词解释（P1）EDA：电子设计自动化SSI：小规模集成电路MSI：中规模集成电路LSI：大规模集成电路VLSI：超大规模集成电路ASIC：专用集成电路PLD：可编程逻辑器件2.区分数字系统和逻辑功能部件的重要标志（P1）：有没有控制部件3.数字系统设计人员从事的工作可以分为三种（P2）：1)选用通用集成电路芯片构成系统2)应用可编程逻辑器件实现数字系统3)设计专用集成电路（单片系统）4.数字系统的基本模型（P3～P5）1)数字系统动态模型采用传统的数字电路描述方法建立的系统模型称为数字系统的动态模型。
具体地说，用状态转换图、状态转换表、状态方程组、输出方程组、时序图、真值表、卡诺图等描述工具可以建立数字系统的动态模型。
2)数字系统的算法模型设计数字系统的传统方法是建立在系统动态模型的基础上的，即用真值表、卡诺图、状态转换图、状态转换表、时序图、状态方程和输出函数方程建来建立系统模型。
系统的算法模型两大特征：1>含有若干子运算，这些子运算实现对欲处理数据或信息的传输、存储或加工处理2>具有相应的控制序列，控制子运算按一定的规律有序地进行5.数字系统的基本结构（P8）工作过程：控制单元根据外部输入控制信号及反映数据处理单元当前工作状况的反馈应答信号，发出对数据处理单元的控制序列信号；在此控制信号的作用下，数据处理单元对待处理的输入数据进行分解、组合、传输、存储和变换，产生相应的输出数据信号，并向控制单元送去反馈应答信号，用于表明它当前的工作状态和处理数据的结果。
控制单元在收到反馈应答信号后，再决定发出新的控制信号，使数据处理单元进行新一轮的数据处理。
控制单元和数据处理单元密切配合、协调工作，称为一个实现预定功能的有机整体。
6. 数字系统设计的基本步骤（P10）1) 系统逻辑功能的确定 2) 系统的描述 3) 算法的设计 4) 电路结构选择 5) 电路的实现 7. 数字系统设计方法1) 自上而下的设计方法（P15）自上而下的设计过程表现为由高一级（或最高层次）描述变换成最低一级（或最低层次）描述的过程。
最新pld习题集(含参考答案)数字系统设计
p l d习题集(含参考答案)数字系统设计------------------------------------------作者xxxx------------------------------------------日期xxxx第1章习题1.１名词解释PRＯM ＣPＬD FPＧＡ ASIＣＪTAG边界扫描 FPＧA／ＣＰLD编程与配置逻辑综合PAL EDA GAL IP-CＯRE ＩＳP ASIC ＲTL FＰＧA SOＰC CＰLDIP—CORE SOC和SOPＣＥDA／CAD１.2 现代EDA技术的特点有哪些？采用HＤL描述、自顶向下、开放标准、具有完备设计库1.3 什么是Toｐ—ｄｏwｎ设计方式？（P４)1．4 数字系统的实现方式有哪些?各有什么优缺点?74LＳ系列/４00０系列常规逻辑门设计:设计难度大、调试复杂采用CPLD/FＰＧＡ等可编程器件来设计：用HＤL描述、设计难度小、调试仿真方便，开发费用低,但单位成本较高，适合小批量应用专用集成电路设计:设计掩模成本高，适合大批量应用1.5什么是ＩP复用技术？IＰ核对EDA技术的应用和发展有什么意义?（Ｐ5）ＩP可重复使用的一种功能设计，可节省设计时间、缩短开发周期,避免重复劳动为大规模SＯC设计提供开发基础、和开发平台。
１。
6 用硬件描述语言设计数字电路有什么优势?优势：可进行行为级、RTL级、门级多层面对电路进行描述、可功能仿真时序分析，与工艺无关.1．8 基于FＰGA/ＣPＬＤ的数字系统设计流程包括哪些步骤？（P8 图1。
7)1。
9 什么是综合？常用的综合工具有哪些?ＨDL RTL门级网表的描述转换过程AＬTEＲA:MAX—PLUSＩＩ，Ｑuaｒｔus, Xilinx：ISE ，Latｔiｃe： isｐLＥＲVER１．1０功能仿真与时序仿真有什么区别？功能仿真不考虑器件延时，而时序分析必须考虑在不同器件中的物理信号的延时1。
11 数字逻辑设计描述分哪几个层级,各有什么特点.1。
可编程逻辑器件数字系统设计与PLD应用技术
可编程逻辑器件数字系统设计与PLD应用技术广西高等教育自学考试大纲课程名称：数字系统设计及PLD应用技术课程代码：10783实践环节：10784Ⅰ.课程性质与设置目的和要求一、课程性质、地位和任务数字系统设计与PLD应用技术是高等教育自学考试电子信息工程专业（独立本科段）考试计划中的一门重要专业课。
随着电子信息技术的迅猛发展，现代电子产品的设计技术发生了革命的变化，国外已广泛采用了电子设计自动化（EDA）技术。
利用EDA技术，电子系统工程师可快速方便地实现数字系统的集成。
为了适应电子信息技术发展的潮流和国际竞争对人材的需要，在本科生中进行EDA技术的教学已成为当务之急。
本课程的任务是：通过课堂教学和学生实际课程设计实验的锻炼，使学生掌握数字系统与PLD应用相关的基本知识，掌握现代数字系统的设计思想和方法，并具有动手设计简单电子系统的能力。
让学生使用EDA技术，完成数字电路及系统的自动化设计。
通过本课程的学习，要求学生能够掌握EDA工具软件的使用方法和硬件描述语言（VerilogHDL）的编程方法。
掌握EDA工具软件的编辑、编译、综合、仿真、编程下载和硬件验证等基本操作，掌握硬件描述语言的语法规则和描述方式，能用硬件描述语言完成数字电路常用组合逻辑和时序逻辑道路的设计，并初步具有数字系统的设计能力。
二、本课程的基本要求1．熟悉EDA设计流程。
2．熟悉EDA工具软件的使用方法，掌握EDA技术的原理图输入设计法，掌握用原理图输入法实现多层次系统电路的设计。
3．熟悉VerilogHDL设计模块的基本结构，熟悉VerilogHDL的语言规则，熟悉用VerilogHDL实现各种类型数字电路及系统设计的方法。
4．了解可编程逻辑器件的分类、结构及特性，了解可编程逻辑器件的编程方法。
5．熟悉EDA技术的应用，掌握数字电路常用组合逻辑和时序逻辑道路的设计，并初步具有数字系统的设计能力。
通过本课程的学习，目的是使学生从功能电路设计转向系统设计，由传统的通用集成电路的应用转向可编程逻辑器件的应用，从硬件设计转向硬件软件高度渗透的设计，从而拓宽数字技术知识面和设计能力。
数字系统设计与VerilogHDL课后习题
数字系统设计与VerilogHDL课后习题习题11.1现代EDA技术的特点有哪些？1.2什么是T op-down设计方式？1.3数字系统的实现方式有哪些？各有什么优缺点？1.4什么是IP复用技术？ IP核对EDA技术的应用和发展有什么意义?1.5用硬件描述语言设计数字电路的优势是什么？1.6结合自己的使用情况谈谈对EDA工具的认识。
1.7基于FPGA/CPLD的数字系统设计流程包括哪些步骤？1.8什么是综合？常用的综合工具有哪些？1.9功能仿真与时序仿真有什么区别？1.10 FPGA与ASIC在概念上有什么区别？习题22.1 PLA和PAL在结构上有什么区别？2.2说明GAL的OLMC有什么特点，它怎样实现可编程组合电路和时序电路？2.3简述基于乘积项的可编程逻辑器件的结构特点。
2.4基于查找表的可编程逻辑结构的原理是什么？2.5基于乘积项和基于查找表的结构各有什么优点？2.6 CPLD和FPGA在结构上有什么明显的区别？各有什么特点？2.7 FPGA器件中的存储器块有何作用？2.8 Altera的MAX II器件是属于CPLD还是FPGA，请查阅有关资料并进行分析。
2.9边界扫描技术有什么优点？2.10说说JTAG接口都有哪些功能。
2.11 FPGA/CPLD器件未来的发展趋势有哪些？习题44.1 用Verilog设计一个8位加法器，进行综合和仿真，查看综合和仿真结果。
4.2 用Verilog设计一个8位二进制加法计数器，带异步复位端口，进行综合和仿真，查看综合和仿真结果。
4.3用Verilog设计一个模60的BCD码计数器，进行综合和仿真，查看综合和仿真结果。
习题66.1阻塞赋值和非阻塞赋值有什么本质的区别？6.2用持续赋值语句描述一个4选1数据选择器。
6.3用行为语句设计一个8位计数器，每次在时钟的上升沿，计数器加1,当计数器溢出时，自动从零开始重新计数。
计数器有同步复位端。
6.4设计一个4位移位寄存器。
2014年PLD习题集(含参考答案)数字系统设计
第1章习题1.1 名词解释PROM CPLD FPGA ASICJTAG边界扫描FPGA/CPLD编程与配置逻辑综合PAL EDA GAL IP-CORE ISP ASIC RTL FPGA SOPC CPLDIP-CORE SOC和SOPC EDA/CAD1.2 现代EDA技术的特点有哪些？采用HDL描述、自顶向下、开放标准、具有完备设计库1.3 什么是Top-down设计方式？（P4）1.4 数字系统的实现方式有哪些？各有什么优缺点？74LS系列/4000系列常规逻辑门设计:设计难度大、调试复杂采用CPLD/FPGA等可编程器件来设计：用HDL描述、设计难度小、调试仿真方便，开发费用低，但单位成本较高，适合小批量应用专用集成电路设计：设计掩模成本高，适合大批量应用1.5什么是IP复用技术？IP核对EDA技术的应用和发展有什么意义？（P5）IP可重复使用的一种功能设计，可节省设计时间、缩短开发周期，避免重复劳动为大规模SOC设计提供开发基础、和开发平台。
1.6 用硬件描述语言设计数字电路有什么优势？优势：可进行行为级、RTL级、门级多层面对电路进行描述、可功能仿真时序分析，与工艺无关。
1.8 基于FPGA/CPLD的数字系统设计流程包括哪些步骤？（P8 图1.7）1.9 什么是综合？常用的综合工具有哪些？HDL→RTL→门级→网表的描述转换过程ALTERA:MAX-PLUSII，Quartus, Xilinx:ISE , Lattice: ispLERVER1.10 功能仿真与时序仿真有什么区别？功能仿真不考虑器件延时，而时序分析必须考虑在不同器件中的物理信号的延时1.11 数字逻辑设计描述分哪几个层级，各有什么特点。
1.12、为何任意组合逻辑电路可用通用的与阵列、或阵列组合来实现。
可表示为布尔代数方程，由乘积项的和表示1.13 FPGA与CPLD在实现方式或内部结构上的主要区别查表、与或阵列1.14 VerilogHDL与计算机程序设计语言主要区别（描述并行电路行为或结构、描述的串行指令流）1.15 简述“逻辑综合”功能作用。
数字设计基础与应用 第3章 答案
数字设计基础与应用第3章答案1. 什么是数字设计？数字设计是指在计算机系统中使用数字电子技术进行的设计。
它涉及到数字电路和系统的设计、实现和分析，以及数字信号处理和通信系统的设计和优化。
数字设计是现代计算机科学和电子工程领域的核心内容，广泛应用于计算机硬件、嵌入式系统、通信网络等领域。
2. 数字设计的基础知识数字设计的基础知识包括布尔代数、逻辑门电路及其应用、数字逻辑电路的组成和实现方法等。
布尔代数布尔代数是一种数学理论，它描述了逻辑关系和运算。
在数字设计中，布尔代数用于描述和分析逻辑电路的运算规则和性质。
布尔代数有四个基本运算：与运算（AND）、或运算（OR）、非运算（NOT）、异或运算（XOR）。
逻辑门电路逻辑门电路是由逻辑门组成的电路，逻辑门包括与门（AND）、或门（OR）、非门（NOT）等。
逻辑门电路通过将不同的逻辑门按照不同的连接方式组合起来，可以实现各种逻辑运算和数据处理功能。
数字逻辑电路的组成和实现方法数字逻辑电路由逻辑门电路组成，它可以实现各种逻辑运算和数据处理功能。
数字逻辑电路有三种基本的组成方式：组合逻辑电路、时序逻辑电路和存储器。
3. 数字设计的应用数字设计的应用非常广泛，包括计算机硬件设计、通信网络设计、嵌入式系统设计等。
以下是一些数字设计的应用领域：计算机硬件设计数字设计在计算机硬件设计中起着关键作用。
计算机的中央处理器（CPU）、存储器、输入输出接口等都是通过数字电路实现的。
数字设计可以帮助设计人员实现高性能、低功耗的计算机硬件。
通信网络设计数字设计在通信网络设计中也非常重要。
数字信号处理和数字通信技术是现代通信网络的核心。
数字设计可以帮助设计人员实现高速、高可靠性的通信网络。
嵌入式系统设计嵌入式系统是指内嵌在其他设备中的计算机系统。
数字设计在嵌入式系统设计中扮演着重要的角色。
数字设计可以帮助设计人员实现低功耗、高性能的嵌入式系统，例如智能手机、汽车电子系统等。
4. 数字设计的发展趋势随着科技的发展，数字设计也在不断演进和发展。
数字系统设计与PLD应用第二章
例2-7:四位二进制乘法器的算法设计。
根据第1章的讨论知,乘法器 的运算可以分解成屡次移位与相 加运算，也就是说，通过假设干 次移位运算和加法运算的循环， 就可以实现乘法器的功能.
例2-7:四位二进制乘法器的算法设计。
根据第1章的讨论知,乘法器 的运算可以分解成屡次移位与相 加运算，也就是说，通过假设干 次移位运算和加法运算的循环， 就可以实现乘法器的功能.
2.2 算法结构
顺序算法是最根本的算法结构。其特点是：在执行算法的整个过 程中，同一时间只进行一种或一组相关的子运算。
在顺序算法结构中，如果待处理数据是连续输入的数据流，含有 n个元素，假设每个数据元素完成算法流程需经历L段，而每段平均 时间为Δ，那么所需的运算时间为
TS = n*L*Δ 顺序算法结构的工作速度不高。但实现系统的硬件配置简单，本 钱较低。
流水线算法结构仅适用于连续输入的数据流。其特点是：把整个 运算过程分解成假设干段，系统在同一时间可对先后输入的数据流 元素进行不同段的运算。
例如：求Z = AB+C
在流水线算法结构中，如果待处理数据的连续输入的数据流含有 n个元素，每个数据元素完成算法流程需经历L段，而每段平均时间 为Δ，那么所需的运算时间为
2、分散控制 系统中没有统一的控制器，全部控制功能分散在各个子运算器中
完成，称作分散控制型。
分散控制的时序可以是同步的，也可以是异步的。前者与集中控 制类似，但各子运算器间需交换有关运算进程的信息。
分散控制为异步时序时，没有统一的时钟信号，执行顺序由子运 算器产生的进程信号控制。
3、半集中控制 系统中配有系统控制器，但对各子运算器又在各自的控制器控制
〔4〕以微控制器(嵌入式CPU、DSP、单片机等〕为核心、辅以 必要的辅助器件，在软件控制下实现系统功能。特点是价格廉价， 实现方便，适用于处理速度要求不高的场合，也得到广泛应用。
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A BC(余)D(商)(1)算法模型(2)数据处理单元(框图)A B CR2.17、流水线操作结构：T S1=18*100+(256-1)*100=2.73*104(ns) 顺序算法结构：T S2=256*18*100=4.608*105(ns) 显然流水线操作时间短。
（若系统输入数据流的待处理数据元素为m 个，每一元素运算共计L 段，每段历经时间为Δ，则流水线操作算法结构共需运算时间为：T=L ·Δ+(m-1) Δ而顺序算法（或并行算法）结构所需运行时间为：m ·L ·Δ） 2.30、(1).DFF 状态编码A —000B —001C —010D —011E —100001101100010---XQ 1Q 0Q 201001101100100---XQ 1Q 0Q 20100110110000---Q 1Q 0Q 201D 2D 1D 0ZZ输出：XSETOUDOUT COUT BOUT AOUT QQ Q QQ QQQ QQQ Q Q Q Q 01212121212=====（2）“一对一”状态分配Q Q Q Q QE D C B A 4321-----次态表：激励方程：XZ XZ ZXX Z QQ D Q D QQ D QD Q Q QD 43413212142+==+==++=输出：X SETOU DOUT COUT BOUT AOUT Q Q Q Q Q4321=====3.2、试给出一位全减器的算法描述和数据流描述LIBRARY IEEE;USE IEEE.Std_Logic_1164.ALL; ENTITY full_sub ISPORT(x, y,bi : IN Std_Logic;d,bo : OUT Std_Logic); END full_sub; 算法描述：ARICHITECTURE alg_fs OF full_sub IS BIGINPROCESS(x,y,bi) BEGINIF (x=‘0’ AND y=‘0’ AND bi=‘0’ OR x=‘1’ AND y=‘0’AND bi=‘1’ OR x=‘1’ AND y=‘1’ AND bi=‘0’ ) THENbo<=‘0'; d<=‘0’;ELSIF (x=‘1’ AND y=‘0’ AND bi=‘0’ ) THENbo<=‘0'; d<=‘1’;ELSIF (x=‘0’ AND y=‘1’ AND bi=‘1’ ) THENbo<=‘1'; d<=‘0’;ELSEbo<=‘1'; d<=‘1’;END IF;END PROCESS c1;END alg_fs;数据流描述：（d=x⊕y⊕bi bo=x’y+x’bi+ybi）ARICHITECTURE dataflow_fs OF full_sub ISBEGINd<=x XOR y XOR bi;bo<=(NOT x AND y) OR (NOT x AND bi)OR (y AND bi);END dataflow_ha;3.4、(1).十进制-BCD码编码器，输入、输出均为低电平有效。
LIBRARY IEEE;USE IEEE.Std_Logic_1164.ALL;ENTITY encoder ISPORT(a : IN Std_Logic_Vector(9 DOWNTO 0)b : OUT Std_Logic_Vector(3 DOWNTO 0));END encoder;ARCHITECTURE beh_encoder OF encoder ISBEGINWITH a SELECTb<= “0110” WHEN “0111111111”,“0111” WHEN “1011111111”,“1000” WHEN “1101111111”,“1001” WHEN “1110111111”,“1010” WHEN “1111011111”,“1011” WHEN “1111101111”,“1100” WHEN “1111110111”,“1101” WHEN “1111111011”,“1110” WHEN “1111111101”,“1111” WHEN “1111111110”,“0000” WHEN OTHERS;END beh_encoder;补充：优先编码器ENTITY encoder ISPORT(a : IN Std_Logic_Vector(9 DOWNTO 0)b : OUT Std_Logic_Vector(3 DOWNTO 0)); END encoder;ARCHITECTURE beh_encoder OF encoder IS BEGINWITH a SELECTb<= “0110” WHEN “0XXXXXXXXX”, “0111” WHEN “10XXXXXXXX”, “1000” WHEN “110XXXXXXX”, “1001” WHEN “1110XXXXXX”, “1010” WHEN “11110XXXXX”, “1011” WHEN “111110XXXX”, “1100” WHEN “1111110XXX”, “1101” WHEN “11111110XX”,“1110” WHEN “111111110X”, “1111” WHEN “1111111110”, “0000” WHEN OTHERS; END beh_encoder;(2).时钟RS 触发器。
QS CP RQLIBRARY IEEE;USE IEEE.Std_Logic_1164.ALL; ENTITY clk_rs_ff ISPORT(r,s,cp:IN Std_Logic; q,nq : BUFFER Std_Logic); END clk_rs_ff ;ARCHITECTURE beh_clkrsff OF clk_rs_ff IS BEGINASSERT NOT(r=‘1‘ AND s=‘1')REPORT"Control error" SEVERITY Error; PROCESS(r,s,cp) BEGINIF cp=‘1’ THENq<= s OR (NOT r AND q);nq<= NOT( s OR (NOT r AND q)); END IF; END PROCESS; END beh_clkrsff;(3).带复位端、置位端、延迟为15ns 的响应CP 下降沿的JK 触发器。
QQS CP J KENTITY jk_ff ISGENERIC (tpd:Time:=15 ns);FORT (r,s,j,k,cp:IN Std_Logic; q,nq:BUFFEER Std_Logic); END jk_ff;ARCHITECTURE beh_jkff OF jk_ff ISBEGINASSERT NOT(r='0‘ AND s='0')REPORT "Control error" SEVERITY Error;PROCESS(r,s,cp)BEGINIF r=‘0’ THENq<=‘0’ AFTER tpd; nq<=‘1’ AFTER tpd;ELSIF s=‘0’ THENq<=‘1’ AFTER tpd; nq<=‘0’ AFTER tpd;ELSIF (cp’Event AND cp=‘0‘) THENq<=j AND nq OR NOT k AND q AFTER tpd;nq<=NOT( j AND nq OR NOT k AND q) AFTER tpd;END IF;END PROCESS;END beh_jkff;(4).集成计数器74161。
LIBRARY IEEE;USE IEEE.Std_Logic_1164.ALL;USE IEEE.Std_Logic_Unsigned.ALL;ENTITY counter16 ISPORT (cr, ld, cp, ctt, ctp : IN Std_Logic;d : IN Std_Logic_Vector(3 DOWNTO 0);q : BUFFER Std_Logic_Vector(3 DOWNTO 0);co :OUT Bit);END counter16;ARCHITECTURE behav_ctr16 OF counter16 ISBEGINPROCESS (cr,cp)IF cr=‘0’ THENq<=“0000”;ELSIF (cp’Event AND cp=‘1’) THENIF ld=‘0’ THENq<=d;ELSIF (ctt=‘1’ AND ctp=‘1’) THENIF q=“1111” THENq<=“0000”;ELSEq<=q+“0001”;END IF;END IF;END IF;END PROCESS;co<=‘1’ WHEN (q=“1111” AND ctt=‘1’) ELSE ‘0’;END beh_ctr16;(5).集成移位寄存器74194。
LIBRARY IEEE;USE IEEE.Std_Logic_1164.ALL;ENTITY srg ISPORT(cr, cp : IN Std_Logic;d : IN Std_Logic_Vector(3 DOWNTO 0);sl, sr: IN Std_Logic;m: IN Std_Logic_Vector(1 DOWNTO 0);q: BUFFER Std_Logic_Vector(3 DOWNTO 0));END srg;ARCHITECTURE behav_srg OF srg ISPROCESS(cr, cp)BEGINIF cr=‘0' THENq<=“0000”; --异步复位ELSIF(cp’Event AND cp=‘1’) THENCASE m ISWHEN "01"=> q<=sr & q(3 DOWNTO 1); --右移WHEN "10"=> q<=q(2 DOWNTO 0) & sl; --左移WHEN "11"=> q<=d; --并行输入(同步预置)WHEN OTHERS=>NULL; --空操作，即保持END CASE;END IF;END PROCESS;END behav_srg;3.6、(2).由D触发器构成的异步二进制模8计数器Q0Q1Q2CPkLIBRARY IEEE;USE IEEE.Std_Logic_1164.ALL;ENTITY asyn_ctr8 ISPORT(cp : IN Bit;q : BUFFER Std_Logic_Vector( 2DOWNTO 0));END ctr8;ARCHITECTURE struct_ctr8 OF asyn_ctr8 ISCOMPONENT d_ff PORT (clk,d : IN Std_Logic; q,nq :OUT Std_Logic);END COMPONENT;SIGNAL nq0,nq1,nq2 : Std_Logic;BEGINff0: d_ff PORT MAP(cp,nq0,q(0),nq0);ff1: d_ff PORT MAP(q(0),nq1,q(1),nq1);ff2: d_ff PORT MAP(q(1),nq2,q(2),nq2);END struct_ctr8;4.3、一位全减器：输入为x(被减数)、y(减数)、bi(低位借位)、d(差)和bo(本位向高位的借位) (1).PROM实现：(2).PLA实现：d boxybid bo Xybi4.10、QQQQD QQQ Q Q Q Z Q Q Q Q D Q QQ Q Q Q Q Q Z QQQ Q D Q nn n nn n n nn n nn n n n 1201212121220121110121121212010+==+=+==++=+==+++状态转换图：000/01001/11011/00111/11110/10100/01010/00101/00Q 2Q 1Q 0/Z 2Z 1。