Categories
Digital Design

Midterm Sample Questions

Sayı Sistemler ve Boolean Cebri

  1. 10’luk tabandaki 92 sayısını 16’lık tabanda (HEX) olarak ifade ediniz.
     
  2. 1110110110 sayısını 16’lık (HEX) tabanda ifade ediniz.
     
  3. -16 sayısını en az bit kullanarak 2’lik tümleyen (twos complement) formatında ifade ediniz.
     
  4. 1100111 2’lik tümleyen formatındaki sayıyı onluk tabana çeviriniz.
     
  5. İkilik tümleyen formatta olan 0001 ve 11 sayısını toplayınız.
     
  6. İkilik tümleyen gösterim formatının, işaret bitli gösterim formatına göre avantajı nedir? Neden dijital tasarım dünyasında bu gösterim tercih ediliyor?
     
  7. A ve B isminde 8 bitlik değeri bilinmeyen iki sayı olsun. Bu iki sayı XOR işlemi yapıldığında,

    A^B = 00110100
    Ve (AND) işlemi yapıldığında,
    A&B = 11001001

    sonuçları elde ediliyor. A + B sayısının toplam değeri nedir? İpucu: Bir bit Ve(AND)’lendiğinde sonuç 1 ise, her iki sayı kesinlikte 1’dir. Buradan yola çıkarak hem Ve (AND) hemde XOR’a bakarak sayıların ne olduklarını toplama yapabilecek kadar bulmanız mümkündür.
     
  8. Fixed Point ve IEEE Floating Point formatı ve farklarını birkaç cümle ile açıklayınız.
     
  9. 400 kişilik bir sınıfta, herkese farklı bir numara vermek için en az kaç bite ihtiyaç bulunmaktadır?
     
  10. Soru 8’de bulunan bit sayısı ile, bit sayısını arttırmaya gerek kalmadan kaç öğrenci daha sınıfa kabul edilebilir?
     
  11. 5 bit kullanarak, 7 ve -7 sayılarını ikilik tümleyen formatta ifade ediniz.
     
  12. 6 bit kullanarak ikilik tümleyen formatta -32 sayısını ifade ediniz.
     
  13. 101, 44, -128, 127 sayılarını ikilik tümleyen formatta 8 bit olarak ifade ediniz.
     
  14. Sayıyı bir bit sağa kaydırmak, sayıyı 2’e bölmek, bir bit sola kaydırmak ise sayıyı iki ile çarpmak ile aynı anlama gelmektedir. Bu nasıl olmaktadır? Bir kaç cümle ile açıklayınız.
     
  15. Aşağıdaki 4’bitlik ikilik tümleyen formatındaki sayıların toplama işlemlerinin hangileri taşma yapmaktadır?

    1100 + 0011
    1100 + 0100
    0111 + 0001
    0111 + 1001
     
  16. İkilik tümleyen formatında toplama işlemi yaparken hangi durumlarda taşma olmaktadır? Açıklayınız.
     
  17. Taşma yaratacak 9 bitlik işaretsiz ikilik tabanda iki sayı bulun.
     
  18. Aşağıdaki mantık işlemlerini hesaplayınız.

    01010111 OR 11010111
    101 OR 110
    NOT (1011) OR NOT(1100)
    NOT (1000 AND (1100 OR 0101))
    NOT (NOT (1101) )
    (0110 OR 0000) AND 1111
     
  19. Aşağıdaki doğruluk tablosunu verilen ifadeye göre doldurunuz.

Kobinasyonel Devreler

  1. Transistör nedir? Bir kaç cümle ile açıklayınız.
     
  2. Aşağıda örnek verilen bir transistörün “Base”, “Emitter”, “Collector” pinleri ne için kullanılmaktadır?


  3. Aşağıda NAND kapısının şeması verilmiştir. A ve B isminde iki giriş alıp, Out isminde bir çıkış vermektedir. NAND fonksiyonu Out = !(A & B) şeklinde ifade edilebilir. 



    Aşağıda verilen şekilde ise, NAND kapısının girişine sadece tek bir giriş bağlanmıştır. A isimli giriş ile Out çıkışını doğruluk tablosunu çiziniz (A’nın 0 ve 1 olduğunda Out’un ne olduğunu gösteren tablo). Tabloya bakarak Out çıkışının A girişine göre nasıl değiştiğini yorumlayınız. NAND ile elde edilmiş olan yeni mantık kapısının ismini yazınız.


  4. Aşağıdaki ifadeyi mantık kapıları ile çiziniz. Devreyi çizdikten sonra demorgan kuralı ile devreyi sadeleştirebildiğiniz kadar sadeleştirin. Sadeleşen devreyi çiziniz.


  5. Aşağıdaki şekilde gizli bir mantık kapısı içeren kombinasyonel devre verilmiştir. Devrenin A girişine göre ürettiği değerler doğruluk tablosunda verilmiştir. Tablodaki out çıktısının değerlerine göre, mantık kapısı yazan kutunun içerisinde hangi mantık kapısı olabilir?


  6. Çözücü (Decoder) Nedir? Nasıl çalışmaktadır?
     
  7. 5 girişli bir çözücünün (Decoder) kaç çıkışı bulunmaktadır?
     
  8. Seçici (Multiplexer) Nedir? Nasıl çalışmaktadır?
     
  9. 16 girişli bir seçicinin (Multiplexer) kaç çıktısı bulunmaktadır? Kaç adet seçme (select) bit’i bulunmaktadır?
     
  10. Aşağıdaki şekilde 2×1 multiplexer kullanılarak bir Ve (And) kapısı yapılmıştır. Yine 2×1 multiplexer kullanarak Veya (Or) kapısı yapınız.

  11. Aşağıda verilen doğruluk tablosuna (truth table) göre mantık kapıları ile eşdeğer devreyi çiziniz.


     
  12. Sadece 2×1 multiplexer’ler kullanarak 4×1 multiplexer yapınız.
     
  13. Verilen doğruluk tablosunu, aşağıdaki devreye göre tamamlayınız.


  14. Full Adder’lar kullanarak, 4 bitlik iki sayının toplamını yapabilecek bir devre çiziniz. Full Adder’ların iç yapısını çizmeyiniz.
  15. Aşağıda verilen kombinasyonel devrenin Verilog dilindeki gösterimini yazınız.
  1. Aşağıda verilen Verilog RTL kodunun karşılığı olan donanım’ın şematik çizimini yapınız.
  1. Aşağıda verilen devrenin Verilog gösterimindeki karşılığını yazınız. A, B, C, D ve Sel sinyalleri giriş, y sinyali ise çıkıştır

Ardışık Lojik

  • D tipi tutucu (latch) ve D tipi saklayıcı (Register) nedir? Arasındaki farklar nedir? 
  • Saat kristali nedir? 
  • Clock sinyali nedir? Ne için kullanılır? 
  • Periyodu 100 ns olan bir clock’un frekansı nedir? 
  • Ardışık devreler neden kullanılır? Neden kombinasyonel devreler ile bazı işlemler gerçekleştirilemiyor?
  • Aşağıda verilen D tipi yükselen kenar tetiklenen saklayıcıya gelen cp (clock) ve x sinyaline göre Q çıkışından çıkması gereken sinyali çiziniz.
  • Aşağıdaki devrede 4 adet d tipi saklayıcı kullanılmıştır. Devre uzun bir süre d girişinden 0 verilerek çalıştırılmış ve başlangıçta q0, q1, q2 ve q3 0 olarak çıktı vermektedir. Devrenin girişi 1’e dönüştürüldüğü andan itibaren, aşağıdaki dalga formunu doldurunuz.
  • Aşağıda verilen ardışık devreye belirli bir giriş dizisi verildiğinde 1 değerini üretmektedir (Pattern Checker). Verilmiş olan 4 pattern’den hangisinin 1 değerini ürettirebileceğini tespit ediniz.

A -) 0110
B -) 1001
C -) 0100
D -) 1101

  • Aşağıda verilen Verilog RTL kodunu sentezlendiği zaman ortaya çıkacak devreyi çiziniz.
  • Aşağıda verilen verilog kod parçacığı sentezlenince oluşacak donanım şematiğini çiziniz.
  • Aşağıda verilen devrenin Verilog gösterimini yazınız.

Doğrulama Yaklaşımları

  • Aşağıda verilen testbench kod parçacığında c’nin değeri, simulasyon başladıktan kaç ns sonra atama satırı yapılıp güncellenir?

Durum Makinaları

  • Aşağıda D tipi saklayıcı ve MUX barındıran bir devre bulunmaktadır. Yanında ise bu devrenin durum makinaları ile ifade edilmiş hali bulunmaktadır. Q0 durumu Q çıkışının 0 verdiği, Q1 durumu ise Q çıkışının 1 verdiği durumu temsil etmektedir. Q çıkışı 0 verir iken, w girişi ne gelmelidir ki Q yine 0 çıkmaya devam etsin? Bu durumu Q0’ın kendi üstüne ok ile döndüğü yerdeki w = yerine yazmalısınız. Bu mantık ile w= olan yerleri tamamlayınız.
  • Aşağıda verilen Mealy durum makinasının Verilog dilinde gerçekleyiniz.
  • Moore durum makinası gösterimi ile, ard arda 3 defa 1 girişi yakaladığında 1 çıktısı veren diğer durumlarda 0 veren yapıyı çiziniz.

Veriyolu Elemanları

  • Aşağıda verilen 3 Verilog kod parçacığı farklı shifter tasarımlarıdır. Hangi tasarımın kombinasyonel hangisinin ardışık devreler ile gerçeklendiğini ifade edip, devrelerini çiziniz. Not: Tasarımda normalde kullanmayı tercih etmediğimiz, kombinasyonel döngü olabilir. Kaydırma devresini kutu olarak çizebilirsiniz.
  • 4 farklı operasyon yapabilen iki 4’er bitlik sayı girişi alan bir ALU tasarlanacaktır. Operasyonlar; toplama, cıkartma, çarpma ve 0 üretmektir (Operasyon kodu 3 olduğunda sonuç 0 olacaktır). Operasyon kodu girişi bulunmakta ve 2 bitliktir. ALU tasarımını verilog dilinde yapınız