南邮数电-第10章习题答案

1578173304272第1页共5页10.1PLD器件有哪几种分类方法？按不同的方法划分PLD器件分别有哪几种类型？PLD器件通常有两种分类方法：按集成度分类和按编程方法分类。按集成度分类，PLD器件可分为低密度可编程逻辑器件（LDPLD）和高密度可编程逻辑器件（HDPLD）两种。具体分类如下：PLDLDPLDHDPLDPROMPLAPALGALCPLDFPGA按编程方法分类，PLD器件可分为一次性编程的可编程逻辑器件、紫外线可擦除的可编程逻辑器件、电可擦除的可编程逻辑器件和采用SRAM结构的可编程逻辑器件四种。10.2PLA、PAL、GAL和FPGA等主要PLD器件的基本结构是什么？PLA的与阵列、或阵列都可编程；PAL的与阵列可编程、或阵列固定、输出结构固定；GAL的与阵列可编程、或阵列固定、输出结构可由用户编程定义；FPGA由CLB、IR、IOB和SRAM构成。逻辑功能块（CLB）排列成阵列结构，通过可编程的内部互连资源（IR）连接这些逻辑功能块，从而实现一定的逻辑功能，分布在芯片四周的可编程I/O模块（IOB）提供内部逻辑电路与芯片外部引出脚之间的编程接口，呈阵列分布的静态存储器（SRAM）存放所有编程数据。10.3PAL器件的输出与反馈结构有哪几种？各有什么特点？PAL器件的输出与反馈结构有以下几种：（1）专用输出结构：输出端为一个或门或者或非门或者互补输出结构。（2）可编程输入/输出结构：输出端具有输出三态缓冲器和输出反馈的特点。（3）寄存器输出结构：输出端具有输出三态缓冲器和D触发器，且D触发器的Q端又反馈至与阵列。（4）异或输出结构：与寄存器输出结构类似，只是在或阵列的输出端又增加了异或门。10.4试分析图P10.4给出的用PAL16R4构成的时序逻辑电路的逻辑功能。要求写出电路的激励方程、状态方程、输出方程，并画出电路的状态转移图。工作时，11脚接低电平。图中画“×”的与门表示编程时没有利用，由于未编程时这些与门的所有输入端均有熔丝与列线相连，所以它们的输出恒为0。为简化作图，所有输入端交叉点上的“×”不再画，而改用与门符号里面的“×”代替。（提示：R为同步清0控制端，C为进位信号输出端）该时序逻辑电路由4个D触发器和若干门电路构成，设17、16、15、14引脚对应的D1578173304272第2页共5页触发器的输出分别用0123QQQQ、、、表示，电路的激励方程如下：01203133QQQQQQQRD01312022QQQQQQQRD023023011QQQQQQQQRD输出方程为：0123QQQQC，33QY，22QY，11QY，00QY状态方程为：012031333QQQQQQQRDQ013120222QQQQQQQRDQ0230230111QQQQQQQQRDQ0Q1231231231230QQQQQQQQQQQQRD电路的状态转移图如下：Q3Q2Q1Q0/Y3Y2Y1Y0C1110110011011001011101101010100000010000001000110100111110110101/00001/00011/00111/00101/01101/01111/01011/01001/11001/11011/11111/11101/10101/10111/10011/10000电路的逻辑功能：输出为循环码的模16加法计数器，R为同步清0控制端，1有效，C为进位信号输出端，为0时，表示计数器处于最大值。10.5GAL和PAL有哪些异同之处？各有哪些突出特点？GAL和PAL相同之处：基本结构都是与阵列可编程，或阵列固定的PLD。相异之处：PAL的输出结构固定，而GAL的输出结构可由用户编程确定；相当一部分的PAL器件采用熔断丝工艺，而GAL器件采用EECMOS工艺。1578173304272第3页共5页突出特点：用PAL器件设计电路时，不同的应用场合，应选用不同型号的PAL器件，且相当一部分的PAL器件为一次性编程。同一型号的GAL器件可应用于不同的设计场合，且可多次编程。10.6GAL16V8的OLMC有哪几种具体配置？在SYN、AC0、AC1（n）的控制下，OLMC可配置成5种不同的工作模式：（1）SYN=1，AC0=0，AC1（n）=1时，为专用输入模式；（2）SYN=1，AC0=0，AC1（n）=0时，为专用组合输出模式；（3）SYN=1，AC0=1，AC1（n）=1时，为反馈组合输出模式；（4）SYN=0，AC0=1，AC1（n）=1时，为时序电路中的组合输出模式；（5）SYN=0，AC0=1，AC1（n）=0时，为寄存器输出模式；10.7ispGAL16Z8在结构上与GAL16V8相比有哪些异同之处？ispGAL16Z8除了包含有GAL16V8的结构外，比GAL16V8增加了4条引线：数据时钟DCLK，串行数据输入SDI，串行数据输出SDO及方式控制MODE；增加了与编程有关的附加控制逻辑和移位寄存器。10.8GAL16V8的电子标签有什么作用？它最多由几个字符组成？加密后电子标签还能否读出？电子标签起到标识作用，可供用户存放各种备查的信息，如器件的编号、电路的名称、编程日期、编程次数等。电子标签最多可由8个字节的任意字符组成。它不受加密位的控制，随时都可访问读出。10.9GAL16V8用作时序逻辑设计时，其时钟和输出使能信号怎样加入？输出使能信号是高电平有效还是低电平有效？GAL16V8用作时序逻辑设计时，1脚接时钟信号CLK，11脚接输出使能信号OE，OE为低电平有效。10.10GAL16V8每个输出最多可有多少个乘积项？如要求用GAL16V8来实现包含9个乘积项的函数F=PT1+PT2+PT3+PT4+PT5+PT6+PT7+PT8+PT9，怎么办？GAL16V8每个输出最多可有8个乘积项。令F1=PT1+PT2+PT3+PT4+PT5+PT6+PT7，用2个OLMC来实现函数F（此时GAL16V8的OLMC工作在反馈组合输出模式，最多能实现7个乘积项相加），一个OLMC实现7个乘积项相加（即函数F1），从相应的芯片引脚输出并反馈到与阵列，使F1作为一个输入项，另一个OLMC实现F1和PT8、PT9相加，从相应的芯片引脚输出，从而实现函数F。1578173304272第4页共5页×11111111&≥11EN1&≥11EN1&≥11EN1&1&1&1&≥11EN1&≥11EN11DC1≥11EN1DC1≥11EN1DC1≥11EN1DC11EN1112131415161718191CP234567819(PAL16R4)×××××××××××××××××CY3Y2Y1Y0OER×××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××0～34～78～1112～1516～1920～2324～2728～310～78～1516～2324～3132～3940～4748～5556～631578173304272第5页共5页10.11Xilinx公司LCA系列的FPGA由哪几种逻辑单元组成？这些逻辑单元分别起什么作用？Xilinx公司LCA系列的FPGA由可编程逻辑模块（CLB）、可编程I/O模块（IOB）、可编程互连资源（IR）和静态存储器（SRAM）4种逻辑单元组成。CLB用来实现规模不大的组合或时序逻辑电路；IOB用来连接内部逻辑电路与芯片外部引出脚；IR用来连接CLB与CLB，CLB与IOB，实现复杂的逻辑功能；SRAM存放编程数据。10.12XC2000系列的CLB的组合逻辑电路的输入线和输出线各有几根？能够实现什么样的逻辑函数？XC2000系列的CLB的组合逻辑电路有4个输入线（A、B、C、D）和2个输出线（X、Y）。能够实现4变量组合逻辑函数、或两个3变量的组合逻辑函数、或含有A、B、C、D、Q五个变量的组合逻辑函数。10.13XC2000系列的IOB能够配置为哪几种IO形式？XC2000系列的IOB能够配置为5种IO形式：组合输入、寄存器输入、组合输出、带三态控制的输出缓冲、双向I/O。10.14XC2000系列的IR有哪几种形式？分别起什么作用？XC2000系列的IR可分为三类：金属线、开关矩阵和可编程连接点。金属线又可分为通用互连、直接互连和长线三种，金属线是连接各模块的通道，形成由多个CLB、IOB组成的电路；开关矩阵、可编程连接点都为可编程开关，用来连接各金属线段。10.15ispLSI器件在结构上分为几个部分？ispLSI器件在结构上分为5个部分：通用逻辑模块（GLB）、集总布线区（GRP）、输出布线区（ORP）、输入/输出单元（IOC）和时钟分配网络。10.16ispLSI1000系列的GLB分几个部分？各有什么功能？ispLSI1000系列的GLB分为4个部分：与阵列、乘积项共享阵列、4输出逻辑宏单元和控制逻辑。与阵列：形成20个乘积项。乘积项共享阵列：允许GLB的4个输出共享来自与阵列的20个乘积项。4输出逻辑宏单元：用于实现组合输出或时序输出。控制逻辑：用于产生时钟信号、复位信号、输出使能信号。10.17ispLSI器件中乘积项有多种用途，请列出ispLSI1000系列20个乘积项的功能。乘积项0，4，8，13可作为异或门的输入，或作为或门的输入，或直接作为触发器的输入。乘积项12，17，18，19可不加入相应的或门，乘积项12用作乘积项时钟或复位信号，乘积项19可用作复位信号或输出使能信号。其余乘积项作或门的输入。