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Problem Sets 问题集

Contents 目录

  1. Getting Started 入门
  2. Verilog Language Verilog语言
    1. Basics 基础
    2. Vectors 向量
    3. Modules: Hierarchy 模块：层次结构
    4. Procedures 程序
    5. More Verilog Features 更多Verilog特性
  3. Circuits 电路
    1. Combinational Logic 组合逻辑
      1. Basic Gates 基本门电路
      2. Multiplexers 多路复用器
      3. Arithmetic Circuits 算术电路
      4. Karnaugh Map to Circuit 卡诺图到电路
    2. Sequential Logic 时序逻辑
      1. Latches and Flip-Flops 锁存器和触发器
      2. Counters 计数器
      3. Shift Registers 移位寄存器
      4. More Circuits 更多电路
      5. Finite State Machines 有限状态机
    3. Building Larger Circuits 构建更大电路
  4. Verification: Reading Simulations 验证：读取仿真
    1. Finding Bugs in Code 查找代码中的错误
    2. Build a Circuit from a Simulation Waveform 从仿真波形构建电路
  5. Verification: Writing Testbenches 验证：编写测试平台
  6. CS450

Getting Started 入门

Getting Started 入门

  • Output Zero 输出为零

Verilog Language Verilog语言

Basics 基础

  • Simple Wire 简单导线
  • Four Wires 四根导线
  • Inverter 反相器
  • AND Gate 与门
  • NOR Gate 或非门
  • XNOR Gate 同或门
  • Declaring Wires 声明导线
  • 7458 Chip 7458芯片

Vectors 向量

  • Vectors 向量
  • Vectors in More Detail 详细解释向量
  • Vector Part Select 向量部分选择
  • Bitwise Operators 按位操作符
  • Four-Input Gates 四输入门电路
  • Vector Concatenation Operator 向量连接操作符
  • Vector Reversal 1 向量翻转 1
  • Replication Operator 复制操作符
  • More Replication 更多复制

Modules: Hierarchy 模块：层次结构

  • Modules 模块
  • Connecting Ports by Position 按位置连接端口
  • Connecting Ports by Name 按名称连接端口
  • Three Modules 三个模块
  • Modules and Vectors 模块和向量
  • Adder 1 加法器1
  • Adder 2 加法器2
  • Carry-Select Adder 选择进位加法器
  • Adder-Subtractor 加法器-减法器

Procedures 程序

程序包括 always、initial、task 和 function 块。程序允许使用顺序语句（这些语句不能在程序外使用）来描述电路的行为。

  • Always Blocks (Combinational) Always块（组合逻辑）
  • Always Blocks (Clocked) Always块（时钟控制）
  • If Statement If语句
  • If Statement Latches If语句锁存器
  • Case Statement Case语句
  • Priority Encoder 优先编码器
  • Priority Encoder with Casez 使用casez的优先编码器
  • Avoiding Latches 避免锁存器

More Verilog Features 更多Verilog特性

  • Conditional Ternary Operator 条件三元操作符
  • Reduction Operators 缩减操作符
  • Reduction: Even Wider Gates 缩减：更宽的门电路
  • Combinational For-Loop: Vector Reversal 2 组合循环：向量翻转2
  • Combinational For-Loop: 255-Bit Population Count 组合循环：255位人口计数
  • Generate For-Loop: 100-Bit Binary Adder 2 生成循环：100位二进制加法器2
  • Generate For-Loop: 100-Digit BCD Adder 生成循环：100位BCD加法器

Circuits 电路

Combinational Logic 组合逻辑

Basic Gates 基本门电路
  • Wire 导线
  • GND 地线
  • NOR Gate 或非门
  • Another Gate 另一个门电路
  • Two Gates 两个门电路
  • More Logic Gates 更多逻辑门
  • 7420 Chip 7420芯片
  • Truth Tables 真值表
  • Two-Bit Equality 两位相等电路
  • Simple Circuit A 简单电路A
  • Simple Circuit B 简单电路B
  • Combine Circuits A and B 组合电路A和B
  • Ring or Vibrate? 铃声或振动？
  • Thermostat 恒温器
  • 3-Bit Population Count 3位人口计数器
  • Gates and Vectors 门电路和向量
  • Even Longer Vectors 更长的向量
Multiplexers 多路复用器
  • 2-to-1 Multiplexer 2选1多路复用器
  • 2-to-1 Bus Multiplexer 2选1总线多路复用器
  • 9-to-1 Multiplexer 9选1多路复用器
  • 256-to-1 Multiplexer 256选1多路复用器
  • 256-to-1 4-Bit Multiplexer 256选1 4位多路复用器
Arithmetic Circuits 算术电路
  • Half Adder 半加器
  • Full Adder 全加器
  • 3-Bit Binary Adder 3位二进制加法器
  • Adder 加法器
  • Signed Addition Overflow 有符号加法溢出
  • 100-Bit Binary Adder 100位二进制加法器
  • 4-Digit BCD Adder 4位BCD加法器
Karnaugh Map to Circuit 卡诺图到电路
  • 3-Variable 3变量
  • 4-Variable 4变量
  • Minimum SOP and POS 最小SOP和POS
  • Karnaugh Map 卡诺图
  • K-Map Implemented with a Multiplexer 用多路复用器实现的卡诺图

Sequential Logic 时序逻辑

Latches and Flip-Flops 锁存器和触发器
  • D Flip-Flop D触发器
  • D Flip-Flops 多个D触发器
  • DFF with Reset 带复位的DFF
  • DFF with Reset Value 带复位值的DFF
  • DFF with Asynchronous Reset 带异步复位的DFF
  • DFF with Byte Enable 带字节使能的DFF
  • D Latch D锁存器
  • DFF+DFF D触发器加门电路
  • Mux and DFF 多路复用器和D触发器
  • Detect an Edge 检测边沿
  • Edge Capture Register 边沿捕捉寄存器
  • Dual-Edge Triggered Flip-Flop 双边沿触发器
Counters 计数器
  • Four-Bit Binary Counter 4位二进制计数器
  • Decade Counter 十进制计数器
  • Slow Decade Counter 慢速十进制计数器
  • Counter 1-12 1-12计数器
  • Counter 1000 1000计数器
  • 4-Digit Decimal Counter 4位十进制计数器
  • 12-Hour Clock 12小时制时钟
Shift Registers 移位寄存器
  • 4-Bit Shift Register 4位移位寄存器
  • Left/Right Rotator 左/右旋转器
  • Left/Right Arithmetic Shift 左/右算术移位
  • 5-Bit LFSR 5位线性反馈移位寄存器
  • 32-Bit LFSR 32位线性反馈移位寄存器
More Circuits 更多电路
  • Cellular Automata 元胞自动机
  • Rule 90 规则90
  • Rule 110 规则110
  • Conway’s Game of Life 16x16 康威的生命游戏 16x16
Finite State Machines 有限状态机
  • Simple FSM 简单有限状态机
  • Design a Moore FSM 设计一个Moore FSM
  • PS/2 Packet Parser PS/2包解析器
  • Serial Receiver 串行接收器
  • Sequence Recognition 序列识别
  • …