资质 |门 CS 1998 |第 59 题

这是一道来自于 CS 1998 年的考试题目，是一道传统的门电路问题，需要对电路进行设计和分析。题目要求实现一个 4 位选择器，在输入 16 个 4 位二进制数中选择其中一个输出。需要使用基本的门电路元件（如与门、或门、非门等），并且能够保证输出的正确性和稳定性。

题目细节

题目需要实现一个 4 位选择器，输入为 16 个 4 位二进制数，输出为选中的那个数。输入和输出都由 4 个 I/O 端口控制。需要保证输入正确性和稳定性，输出的正确性和稳定性。

题目考察门电路的设计和实现能力，需要使用基本的门电路元件来完成选择器的实现。可以采用多种设计方法和算法来完成，但需要保证输出的正确性和稳定性。

解题思路

首先，对于输入和输出的 I/O 端口，可以使用简单的接线方法来实现。将输入二进制数的 4 位输入口对应连接到 4 个输入端口，将输出口的 4 个输出端口对应连接到 4 位输出端口。

然后，可以使用多种方法来实现选择器的逻辑功能。一种方法是使用简单的逐位比较方法，即对每一位进行比较，选择其中最大的二进制数。另一种方法是使用位运算方法，即对每一位进行与运算，然后将结果相加得到一个 4 位二进制数。这两种方法都可以使用基本的门电路元件来实现，如与门、或门、非门等。

最后，需要进行电路的仿真和测试验证，确保输入和输出的正确性和稳定性。可以使用基于 Spice 等仿真工具进行仿真和测试，或者手动对各种输入和输出条件进行理论计算和验证。

代码片段

以下是一种基于逐位比较方法实现的选择器代码片段，其中 A、B、C、D 分别为输入的 4 位二进制数，Out 为输出的 4 位二进制数：

Out[0] = (A[0] >= B[0]) ? ((A[0] >= C[0]) ? ((A[0] >= D[0]) ? A[0] : D[0]) : ((C[0] >= D[0]) ? C[0] : D[0])) : ((B[0] >= C[0]) ? ((B[0] >= D[0]) ? B[0] : D[0]) : ((C[0] >= D[0]) ? C[0] : D[0]));
Out[1] = (A[1] >= B[1]) ? ((A[1] >= C[1]) ? ((A[1] >= D[1]) ? A[1] : D[1]) : ((C[1] >= D[1]) ? C[1] : D[1])) : ((B[1] >= C[1]) ? ((B[1] >= D[1]) ? B[1] : D[1]) : ((C[1] >= D[1]) ? C[1] : D[1]));
Out[2] = (A[2] >= B[2]) ? ((A[2] >= C[2]) ? ((A[2] >= D[2]) ? A[2] : D[2]) : ((C[2] >= D[2]) ? C[2] : D[2])) : ((B[2] >= C[2]) ? ((B[2] >= D[2]) ? B[2] : D[2]) : ((C[2] >= D[2]) ? C[2] : D[2]));
Out[3] = (A[3] >= B[3]) ? ((A[3] >= C[3]) ? ((A[3] >= D[3]) ? A[3] : D[3]) : ((C[3] >= D[3]) ? C[3] : D[3])) : ((B[3] >= C[3]) ? ((B[3] >= D[3]) ? B[3] : D[3]) : ((C[3] >= D[3]) ? C[3] : D[3]));

该代码可以将 4 个 4 位二进制数 A、B、C、D 中的最大数输出到 4 位二进制数 Out 中。根据需要，可以进行其他实现方法和算法。