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本系列文章只提供课上测试的解读
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BUAA-2023-CO

通过阅读本文，您可以大致了解 2023 年秋季北航计算机组成原理课程 P0 课上测试的题目内容、难度和解题思路
P0 课上测试 3题做出2题通过。主要内容是对 logisim 的使用综合考察
题目每年都会发生变化，题意描述大致清晰，但是可能与原题有一定差异

T0·未出现的正整数

题目描述

本题中，你需要设计组合电路，找出输入中未出现的最小正整数。

简介

使用 Logisim 搭建一个组合电路。给定输入的 5 个任意无符号二进制数。确定输入中未出现的最小正整数是多少。

例如：输入为 3，0，1，2，7 时，正整数 1，2，3 已经出现，未出现的最小正整数是 4。

输入输出

名称	功能	位宽	方向
input1	数据输入	8	I
input2	数据输入	8	I
input3	数据输入	8	I
input4	数据输入	8	I
input5	数据输入	8	I
输出	结果	8	O

输入：五个整数（8bit）
输出：输入中未出现的最小正整数（8bit）

求解思路

我们设最终输出的结果为out。显然，out是一个正整数。
对于5个输入的情况，经过分析，我们会有如下结论：

out的最大值是6，最小值是1。取6的情况是：五个输入分别是1、2、3、4、5。而取1的情况是五个输入中没有1。

这是整道题的核心。根据这个结论，我们可以直接穷举结果。
若五个输入没有1，out取1；若有1，则继续判断：
若五个输入没有2，out取2；若有2，则继续判断：
若五个输入没有3，out取3；若有3，则继续判断：
若五个输入没有4，out取4；若有4，则继续判断：
若五个输入没有5，out取5；若有5，则取6。

T1·回字楼游走

题目描述

本题中，你需要设计 Mealy 型状态机模拟在回型建筑中移动的学生。

简介

某校有一栋回字型的建筑，可以分为八个单元，由右上角起顺时针编号为 1 至 8，结成一个环。现一名学生从编号 1（东北角）的单元开始移动。
7 8 1
6 空 2
5 4 3
当学生恰好移动向相邻单元方向时，学生进入该相邻单元，输出其编号。
当学生的移动方向上没有单元，这次不移动，直接输出当前所在单元格编号。
输入输出如下：

输入 00 时，学生试图向上（北）移动。
输入 01 时，学生试图向下（南）移动。
输入 10 时，学生试图向左（西）移动。
输入 11 时，学生试图向右（东）移动。

输出学生试图移动到的建筑单元。

输入输出

名称	功能	位宽	方向
input	方向输入	2	I
reset	异步复位信号	1	I
clk	时钟信号	1	I
output	结果	4	O

输入：移动方式（2bit），异步复位信号（1bit），时钟信号（1bit）。
输出：建筑单元编号（4bit）。

求解思路

按题目要求，必须用 Mealy 型状态机。
这题目不难。状态表示现在所处位置，8个状态3位二进制表示。
次态逻辑对照行走规则，输出逻辑与状态一一对应。

T2·识别十六进制合法序列

本题中，你需要设计 Moore 型状态机模拟识别字符序列。

题目描述

简介

每周期输入一个16进制数（4位2进制表示）。
当三个周期内连续出现：
EEE，输出1；
A0E，输出2；
0A0，输出3；
其余状态输出0。

注意，可以重叠识别，例如A0EEE，在第3、第5周期输出2、1。

输入输出

名称	功能	位宽	方向
input	数字输入	4	I
reset	异步复位信号	1	I
clk	时钟信号	1	I
output	结果	2	O

输入：十六进制数（4bit），异步复位信号（1bit），时钟信号（1bit）。
输出：相应结果（2bit）。

求解思路

按题目要求，必须用 Moore 型状态机。

次态逻辑

状态表示识别情况，共10个状态4位二进制表示。

状态（十进制）	识别情况
0	无效
1	E
2	A
3	0
4	EE
5	A0
6	0A
7	EEE
8	A0E
9	0A0

注意重叠识别，然后就能得到次态逻辑。

输出逻辑

按照输出规则即可。

助教问答环节

这部分只提供问题。

在logisim中，如何实现同步复位？
在logisim中，probe元件的作用和用法？
在logisim中，导线蓝色和橙色分别说明了什么情况？