第六章 数字逻辑

第六章习题答案

1现有D触发器组成的三个n位寄存器，需要连接起来传送数据。当控制信号S a有效时，执行（Ra）→Rc 的操作；当控制信号S b有效时，执行（R b）→R C的操作。试写出连接电路的逻辑表达式，并画出逻辑电路图。解：

Rc = Ra·Sa·LDC + Rb·Sb·LDC

2 现有D触发器组成的四个8位寄存器，要求它们之间实现数据传送，试设计连接电路。

解：

BUS

3 ALU的输出端一般带有一个移位器，其功能为：①ALU输出正常传送；②ALU输出左移1位（ALU i+1）传送；③ALU输出右移一位（ALU i-1）传送。试设计移位器的逻辑电路。

解：

4 一个系统有A,B两条总线，为了接收来自任何一条总线上的数据并驱动任何一条总线，需要一个总线缓冲寄存器。请用D触发器和三态门设计一个总线缓冲寄存器。

解：

5 试构造能完成下列程序操作的ASM图：

（a）if X = N, then … 。

（b）if X≠N, then …, else …。

解：

（c）for X from A to B, step C, do… 。解：

（d）while X = Y, do …。

解：

（e X < O, then …, else …。解：

6 有一个数字比较系统，它能对两个8位二进制进行比较。其操作过程如下：先将两个8位二进制数存入寄存器A和B, 然后进行比较，最后将大数移入寄存器A中。要求：

⑴画出此系统方框图，并构造ASM流程图。

⑵设计一个计数器型控制器。

解：（1）

②状态转移真值表

PS NS

B A B( D ) A( D )

转移条件 C

0 0

0 1

1 0 1 10 1

1 0

1 1

1 0

0 1

无条件转移

无条件转移

无条件转移

( A > B ) = 1

A >

B = 0

根据 NS = PS·C 公式，激励方程表达式为：

B ( D ) = BA + BA + BA·( A > B )

A ( D ) = BA + BA + BA·( A >

B ) = A + BA ·( A > B )

③电路图

④ 控制信号表达式：

7. 根据题6的条件，设计一个MUX 型控制器。

① ASM 流程图

LDR b LDR a CAP

LDR b = ( 状态 a + 状态 c ) T 2 = ( BA + BA ) T 2 = AT 2

LDRa = 状态 b ·T 2 = BAT 2

CAP = 状态 d = BA

LDR b LDR a CAP

2

② 状态转移表

③ 电路图

④ 控制信号表达式为：

LDR B =(状态a ＋状态c)·T 2=(＋B )·T 2

LDR A =状态b·T 2=A·T 2 CAP=状态d ＝BA

8. 根据题6的条件，设计一个定序型控制器。

① ASM 流程图

十进制编码

PS NS

B

A B(D)A(D)转移条件C

0 (00)1 (01)2 (10)3 (11)

0011

0101

0111

10101

C B =0 , C A =1C B =1, C A =0C B =1, C A =1C B =(A>B), C A =0 B

A >C A =C

B =0, LDR A

LDR B

CAP

T 清B A A B

②状态转移表

（3）写出激励方程NS=Σ PS·C

控制信号表达式

（4）逻辑电路图

9.根据题6的条件，设计一个微程序控制器。

①微程序流程图

②微指令格式

③定时信号

T1-----打入微指令寄存器定时 T2-----执行部件控制信号定时 T3-----修改微地址并读出控存定时 ④ 微程序控制器电路

⑤ 微程序代码

10. 某控制器的状态表如下表所示，其中X 和Y 为输入变量，试设计一个计数器型控制器。

① ASM 流程图与编码(Q 1,Q 2为两个触发器) 令 状态A=00, B=01, C=10, D=11

当前微地址

微指令二进制代码微命令

判别

下一微地址

0000010001011000

100010100001

0001

0100010110000100

PS NS

输出F

XY=00 01 10 11XY=00 01 10 11A B C D

A B C D A A C D A B B D A

B

C

D

0001000101

1

1

1001

② 状态转移表

③ 激励方程表达式

利用NS=∑PS·C 公式，使用D 触发器。 Q 2(D)=·X + ·XY + Q 1·X + Q 1·XY +

Q 2·XY + Q 2 Q 1·X + Q 2 Q 1·XY

= ·X + ·XY + Q 1·X

Q 1(D) = ·Y + Q 1·XY + Q 2(X+Y) + Q 2Q 1·Y = ·Y + Q 2·X + Q 2·Y ④ 电路图

PS NS 转移条件Q 2Q 1Q 2

Q 10 0 0 11 01 10 0

0 0 0 01 01 10 0 0 10 11 10 0 0 11 01 1

0 1

1 0

1 1

xy xy

xy xy

xy xy

xy xy xy xy

xy xy xy xy

xy xy

2Q 1Q Y 2Q 1Q 2Q Y 2Q 1Q Y 2Q 1Q 1Q 2Q 1Q 2Q 1Q 2Q 1Q