數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計試卷：2011年_數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計試題20A卷

1、姓名 學(xué)號 學(xué)院 專業(yè) 座位號 ( 密 封 線 內(nèi) 不 答 題 )密封線線_ _ 誠信應(yīng)考,考試作弊將帶來嚴(yán)重后果！ 華南理工大學(xué)期末考試數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計試卷A注意事項：1. 考前請將密封線內(nèi)各項信息填寫清楚； 2. 所有答案請在答題紙上答題，試卷上答題無效； 3考試形式：開（閉）卷； 4. 本試卷共 三 大題，滿分100分，考試時間120分鐘。題 號一二三總分得 分評卷人一簡答題（共24分）1簡述數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計的四個層次，并說明每個層次主要完成的工作。（8分）2簡述以下幾個關(guān)于時間的概念。（8分）（1）建立時間（2）保持時間（3）傳播延時（4）時序電路最大工作頻率估算公式3. 寫出CPLD和FPG

2、A的英文或中文全稱，分別寫出CPLD和FPGA的內(nèi)部主要結(jié)構(gòu)。（8分）二. 分析題（33分）1寫出情況（1）下的程序的庫文件和實體，并畫出（1）和（2）條件下的對應(yīng)波形。（10分）1）當(dāng)tmp為信號時，q1的波形；2）當(dāng)tmp為變量時，q2的波形。Clk和rst波形如下圖所示。architecture beh1 of sig_var issignal tmp:std_logic_vector(3 downto 0);begin process(clk,rst,tmp) begin if rst=1 then tmp=0000; elsif clkevent and clk=1 then tmp

3、=tmp+1; q1=tmp; end if; end process;end beh1;architecture beh2 of sig_var isbegin process(clk,rst) variable tmp:std_logic_vector(3 downto 0);begin if rst=1 then tmp:=0000; elsif clkevent and clk=1 then tmp:=tmp+1; q2=tmp; end if; end process;end beh2;2有一個傳輸門，其慣性延時時間為4ns。根據(jù)下述賦值語句和給定的波形，畫出對應(yīng)Z1,Z2和Z3的波

4、形圖。（6分）（1）Z1=Vi （2）Z2 =Vi after 4 ns （3）Z3 = TRANSPORT Vi AFTER 3 ns3根據(jù)給定的A的波形，分別畫出(a)、（b）和（c）程序的S1、S2和S3對應(yīng)的波形，其中S1S3為integer.(9分) IF A = 4 THEN IF A = 4 THEN IF A = 4 THEN S1=1; S2=1; S3=1; END IF; ELSIF A = 5 THEN ELSE IF A = 5 THEN S2=2; S3=2; S1=2; END IF; END IF; END IF; (a) (b) (c)4按要求轉(zhuǎn)換下列程序。（

5、8分）（1）將下列程序替換為wait語句。（3分）process (clk) begin if clk = 1 and clkevent then q = data; end if;end process;（2）將下列程序替換為if語句，請不要改變條件的順序性。（5分）y = 11 when a(3)=1 else 10 when a(2)=1 else 01 when a(1)=1 else 00 when a(0)=1 else 00;三、電路設(shè)計題 （43分）1簡述仿真測試平臺的基本架構(gòu)（4分）；試用VHDL語言編寫測試平臺文件(Testbench)，要求testbench產(chǎn)生的時鐘周期

6、為100ns，占空比50%；復(fù)位信號0電平有效，且起始時刻為0,100ns后變?yōu)?。（12分）。被測文件的實體如下所示：ENTITY sin_gen IS PORT(rst : IN STD_LOGIC;clk : IN STD_LOGIC;q : OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);END sin_gen;2系統(tǒng)有三臺設(shè)備，分別稱為設(shè)備1、設(shè)備2和設(shè)備3。試用有限狀態(tài)機(FSM)實現(xiàn)此3個設(shè)備請求共享資源的。請求信號r1、r2、r3分別代表上述3個設(shè)備的請求，認(rèn)可信號g1、g2和g3代表設(shè)備1、設(shè)備2和設(shè)備3得到共享資源。設(shè)備被分配給不同的優(yōu)先級，設(shè)備1的優(yōu)先級最高，設(shè)備2的優(yōu)先級其次，設(shè)備3的優(yōu)先級最低。因此，若多個設(shè)備同時發(fā)出請求信號，則FSM將把認(rèn)可信號發(fā)給提出請求設(shè)備中優(yōu)先級最高的設(shè)備。（1）試畫出上述仲裁器的ASM圖；(6分)（2）上述狀態(tài)機中，若設(shè)備1和設(shè)備2不斷提出請求，則設(shè)備3永遠得不到服務(wù)的機會，即使在空閑狀態(tài)，不是設(shè)備1就是設(shè)備2總是提出