数字系统设计试卷：2011年_数字系统设计试题20A卷

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1、姓名 学号 学院 专业 座位号 ( 密 封 线 内 不 答 题 )密封线线_ _ 诚信应考,考试作弊将带来严重后果！ 华南理工大学期末考试数字系统设计试卷A注意事项：1. 考前请将密封线内各项信息填写清楚； 2. 所有答案请在答题纸上答题，试卷上答题无效； 3考试形式：开（闭）卷； 4. 本试卷共 三 大题，满分100分，考试时间120分钟。题 号一二三总分得 分评卷人一简答题（共24分）1简述数字系统设计的四个层次，并说明每个层次主要完成的工作。（8分）2简述以下几个关于时间的概念。（8分）（1）建立时间（2）保持时间（3）传播延时（4）时序电路最大工作频率估算公式3. 写出CPLD和FPG

2、A的英文或中文全称，分别写出CPLD和FPGA的内部主要结构。（8分）二. 分析题（33分）1写出情况（1）下的程序的库文件和实体，并画出（1）和（2）条件下的对应波形。（10分）1）当tmp为信号时，q1的波形；2）当tmp为变量时，q2的波形。Clk和rst波形如下图所示。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有一个传输门，其惯性延时时间为4ns。根据下述赋值语句和给定的波形，画出对应Z1,Z2和Z3的波

4、形图。（6分）（1）Z1=Vi （2）Z2 =Vi after 4 ns （3）Z3 = TRANSPORT Vi AFTER 3 ns3根据给定的A的波形，分别画出(a)、（b）和（c）程序的S1、S2和S3对应的波形，其中S1S3为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按要求转换下列程序。（

5、8分）（1）将下列程序替换为wait语句。（3分）process (clk) begin if clk = 1 and clkevent then q = data; end if;end process;（2）将下列程序替换为if语句，请不要改变条件的顺序性。（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、电路设计题 （43分）1简述仿真测试平台的基本架构（4分）；试用VHDL语言编写测试平台文件(Testbench)，要求testbench产生的时钟周期

6、为100ns，占空比50%；复位信号0电平有效，且起始时刻为0,100ns后变为1。（12分）。被测文件的实体如下所示：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系统有三台设备，分别称为设备1、设备2和设备3。试用有限状态机(FSM)实现此3个设备请求共享资源的。请求信号r1、r2、r3分别代表上述3个设备的请求，认可信号g1、g2和g3代表设备1、设备2和设备3得到共享资源。设备被分配给不同的优先级，设备1的优先级最高，设备2的优先级其次，设备3的优先级最低。因此，若多个设备同时发出请求信号，则FSM将把认可信号发给提出请求设备中优先级最高的设备。（1）试画出上述仲裁器的ASM图；(6分)（2）上述状态机中，若设备1和设备2不断提出请求，则设备3永远得不到服务的机会，即使在空闲状态，不是设备1就是设备2总是提出请求。为了确保设备3能得到服务，在设备3提出请求的情况下，设备1和2只能得到一次服务，然后设备3的服务请求便能得到认可。设画出此时的ASM图。（12分）（3）试对(1)的ASM图进行VHDL建模。（9分）