代写EE 2301 Introduction to Digital Systems Design Fall 2017 Midterm 1调试SPSS

- 首页 >> Database作业

EE 2301

Introduction to Digital Systems Design

Fall 2017

Midterm 1

Thurs, Oct. 12, 2017, 9:45AM to 11:00AM.

1. CMOS Transistors, Switching Circuits, Logic Gates, Truth Tables [15 points]

(a) What function does the following CMOS circuit implement?  (Vdd  is logical 1; ground is logical 0).  [2 points]

(b)  Build XNOR(A, B) with an OR gate and two NAND gates.  [8 points]

(c)  Build a switching circuit to implement XNOR(A, B , C).  [5 points]

2. Boolean Algebra, Normal Formals, and Two-Level Forms [35 points]

(a)  Consider the following truth table.

a

b

c

d

f (a,b,c, d)

0

0

0

0

0

0

0

0

1

1

0

0

1

0

0

0

0

1

1

1

0

1

0

0

0

0

1

0

1

1

0

1

1

0

0

0

1

1

1

1

1

0

0

0

1

1

0

0

1

1

1

0

1

0

0

1

0

1

1

1

1

1

0

0

0

1

1

0

1

1

1

1

1

0

0

1

1

1

1

1

i.  Produced a minimal two-level NAND-NAND circuit for this function. [10 points]

ii.  Produced a minimal two-level NOR-NOR circuit for this function. [10 points]

(b)  Consider the following truth table.

a

b

c

g(a,b, c)

0

0

0

0

0

0

1

1

0

1

0

0

0

1

1

1

1

0

0

1

1

0

1

1

1

1

0

0

1

1

1

1

Express this function in XNNF – the XNOR normal form, that is to say as the XNOR of AND terms (with no negations).  [15 points]

3. Number Systems and Modular Arithmetic for Negative Numbers [25 points]

(a)  Number Systems

i.  Show how to represent each of the numbers (5 - 1), (52 - 1), and (53 - 1) as base five numbers.  [2 points]

ii.  Show how to represent each of the numbers (5 + 1), (52 + 1), and (53 + 1) as base five numbers.  [2 points]

iii.  Show to represent (bn - 1) and (bn + 1) as a base bnumbers, where b can be any integer larger than 1 and n any integer larger than 0.  [6 points]

(b) In class,we learned how to compute the two’s complement of a number in base 2. Consider now a generalization of that concept to other bases.  Consider base b. With n digits, represent the negative of a number v as bn  - v.  (Call this “b’s complement.”)

i.  Convert X = 322200114  to base 10.  [2 points]

ii.  Convert Y = 122233334  to base 10.  [2 points]

iii.  Consider numbers in base 4 with 8 digits.  Using a four’s complement system, what range of values can you represent?  [2 points]

iv. What is -Y in four’s complement? Call this Z.  [2 points]

v.  Show that X + Z = X - Y.  [7 points]

4. Circuits for Addition, Subtraction, and XOR [25 points]

(a) Design a circuit that computes 5X + 3Y + 4 for 4-bit operands X and Y : 5 * (X3X2X1X0) + 3 * (Y3Y2Y1Y0) + 4.

X and Y are positive numbers ranging from 0 to 1510 . Use as many bits as are necessary to display the results (so nothing ever overflows).

You can use “adder” blocks, but specify how these are built, say from full-adder and half-adder blocks. (You do not have to show how full-adder and half-adders are built.)  Make your circuit as compact as possible (so use as few gates as possible). [8 points].

(b) Implementing XNOR with AND gates

Draw a circuit to compute the XNOR function with AND gates and inverters. Use as few AND gates as possible.

i. Draw a circuit for the XNOR of 2 variables. [1 points]

ii. Draw a circuit for the XNOR of 3 variables. [1 points]

iii. Draw a circuit for the XNOR of 8 variables. [2 points]

iv. Draw a circuit for the XNOR of 15 variables. [3 points]

(Note that you can define smaller circuits, put these in “boxes”, and use these boxes to build larger circuits.)






站长地图