北京郵電大學(xué)《數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場(chǎng)____________準(zhǔn)考證號(hào)學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場(chǎng)____________準(zhǔn)考證號(hào)…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁(yè)，共3頁(yè)北京郵電大學(xué)《數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)》

2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號(hào)一二三四總分得分一、單選題（本大題共15個(gè)小題，每小題1分，共15分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的．）1、數(shù)字邏輯中的寄存器可以用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和移位操作。一個(gè)雙向移位寄存器，在時(shí)鐘上升沿到來(lái)時(shí)，可以進(jìn)行左移和右移操作。如果當(dāng)前寄存器的值為1010，控制信號(hào)為左移，輸入為1，時(shí)鐘上升沿到來(lái)后，寄存器的值會(huì)變成什么？（）A.0101B.1101C.不確定D.根據(jù)其他因素判斷2、在數(shù)字邏輯中，有限狀態(tài)機(jī)（FSM）是一種重要的模型，用于描述時(shí)序邏輯電路的行為。以下關(guān)于有限狀態(tài)機(jī)的描述，錯(cuò)誤的是（）A.有限狀態(tài)機(jī)由狀態(tài)、輸入、輸出和狀態(tài)轉(zhuǎn)換組成B.可以使用狀態(tài)圖、狀態(tài)表和硬件描述語(yǔ)言來(lái)描述有限狀態(tài)機(jī)C.有限狀態(tài)機(jī)可以分為摩爾型和米利型兩種類型，它們的輸出與輸入的關(guān)系不同D.有限狀態(tài)機(jī)的設(shè)計(jì)非常復(fù)雜，在實(shí)際應(yīng)用中很少使用3、假設(shè)在一個(gè)數(shù)字控制系統(tǒng)中，需要根據(jù)輸入的數(shù)字信號(hào)產(chǎn)生相應(yīng)的控制脈沖。脈沖的寬度和周期需要精確控制以滿足系統(tǒng)要求。為了實(shí)現(xiàn)這種精確的脈沖生成，以下哪種數(shù)字邏輯器件是最合適的？（）A.計(jì)數(shù)器B.定時(shí)器C.移位寄存器D.譯碼器4、對(duì)于一個(gè)16進(jìn)制計(jì)數(shù)器，要實(shí)現(xiàn)從0計(jì)數(shù)到F，需要多少個(gè)時(shí)鐘脈沖？（）A.15B.16C.31D.325、對(duì)于一個(gè)同步置數(shù)的計(jì)數(shù)器，在置數(shù)信號(hào)有效時(shí)，計(jì)數(shù)器的狀態(tài)會(huì)立即變?yōu)轭A(yù)置的數(shù)值嗎？（）A.會(huì)B.不會(huì)C.取決于時(shí)鐘信號(hào)D.以上都不對(duì)6、在數(shù)字邏輯中，若要實(shí)現(xiàn)一個(gè)能產(chǎn)生100kHz方波信號(hào)的電路，以下哪種集成電路可以考慮使用？（）A.555定時(shí)器B.74LS138C.74LS04D.74LS857、假設(shè)要設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電路來(lái)實(shí)現(xiàn)一個(gè)有限狀態(tài)機(jī)，描述一個(gè)按特定順序執(zhí)行的操作流程。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要確定狀態(tài)的數(shù)量和轉(zhuǎn)換條件。以下哪種方法可能有助于清晰地設(shè)計(jì)狀態(tài)機(jī)？（）A.畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖，直觀表示狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系和條件B.直接編寫邏輯表達(dá)式，通過(guò)計(jì)算確定狀態(tài)轉(zhuǎn)換C.先構(gòu)建硬件電路，然后根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況調(diào)整狀態(tài)D.隨機(jī)設(shè)定狀態(tài)和轉(zhuǎn)換條件，通過(guò)試驗(yàn)找到合適的設(shè)計(jì)8、在組合邏輯電路設(shè)計(jì)中，若要實(shí)現(xiàn)一個(gè)四選一的數(shù)據(jù)選擇器，最少需要使用幾個(gè)二輸入與門？（）A.2B.3C.4D.59、在復(fù)雜的數(shù)字系統(tǒng)中，常常采用層次化設(shè)計(jì)方法。以下關(guān)于層次化設(shè)計(jì)的描述，正確的是（）A.層次化設(shè)計(jì)將系統(tǒng)劃分為多個(gè)層次，每個(gè)層次完成特定的功能B.層次化設(shè)計(jì)可以提高系統(tǒng)的設(shè)計(jì)效率和可維護(hù)性C.不同層次之間通過(guò)明確的接口進(jìn)行通信和交互D.層次化設(shè)計(jì)是一種自頂向下的設(shè)計(jì)方法，不支持自底向上的設(shè)計(jì)過(guò)程10、在數(shù)字邏輯的應(yīng)用中，計(jì)算機(jī)的CPU設(shè)計(jì)是一個(gè)重要的領(lǐng)域。以下關(guān)于CPU中數(shù)字邏輯的描述，錯(cuò)誤的是（）A.CPU中的算術(shù)邏輯單元（ALU）使用數(shù)字邏輯電路來(lái)實(shí)現(xiàn)各種運(yùn)算B.控制單元通過(guò)數(shù)字邏輯電路產(chǎn)生控制信號(hào)，協(xié)調(diào)CPU的工作C.CPU的性能主要取決于數(shù)字邏輯電路的速度和復(fù)雜度D.CPU的設(shè)計(jì)與數(shù)字邏輯的知識(shí)無(wú)關(guān)，只需要考慮軟件的需求11、編碼器是一種常見(jiàn)的數(shù)字邏輯電路，它可以將多個(gè)輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為較少位的輸出編碼。以下關(guān)于編碼器的描述，錯(cuò)誤的是（）A.優(yōu)先編碼器在多個(gè)輸入同時(shí)有效時(shí)，會(huì)根據(jù)優(yōu)先級(jí)確定輸出編碼B.普通編碼器不允許多個(gè)輸入同時(shí)有效，否則會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤輸出C.編碼器的輸入數(shù)量一定大于輸出數(shù)量D.編碼器只能將十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制編碼12、在一個(gè)數(shù)字電路中，需要判斷兩個(gè)4位二進(jìn)制數(shù)是否相等。以下哪種邏輯電路的設(shè)計(jì)可能是最簡(jiǎn)的？（）A.使用異或門對(duì)兩個(gè)數(shù)的每一位進(jìn)行比較，然后將結(jié)果進(jìn)行與運(yùn)算B.對(duì)兩個(gè)數(shù)逐位進(jìn)行減法運(yùn)算，判斷結(jié)果是否為0C.將兩個(gè)數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制，然后進(jìn)行比較，需要復(fù)雜的轉(zhuǎn)換電路D.對(duì)兩個(gè)數(shù)進(jìn)行按位與和按位或運(yùn)算，根據(jù)結(jié)果判斷13、對(duì)于一個(gè)同步時(shí)序邏輯電路，若時(shí)鐘周期為20ns，在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)，電路完成了一次狀態(tài)轉(zhuǎn)換和輸出更新，那么該電路的工作頻率是多少？（）A.50MHzB.20MHzC.5MHzD.2MHz14、在數(shù)字邏輯電路中，組合邏輯電路的輸出僅取決于當(dāng)前的輸入值。假設(shè)設(shè)計(jì)一個(gè)組合邏輯電路，用于判斷一個(gè)三位二進(jìn)制數(shù)是否能被3整除。輸入為A、B、C分別表示三位二進(jìn)制數(shù)的個(gè)位、十位和百位。以下哪種邏輯表達(dá)式能夠正確實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能？（）A.(A+B+C)%3==0B.(A^B^C)%3==0C.(A&B&C)%3==0D.(A|B|C)%3==015、譯碼器是數(shù)字電路中的另一種重要器件。關(guān)于譯碼器的功能和應(yīng)用，以下說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）A.譯碼器可以將輸入的編碼轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)B.譯碼器常用于地址譯碼和指令譯碼C.二進(jìn)制譯碼器輸入的編碼位數(shù)和輸出的信號(hào)數(shù)量相同D.譯碼器只能對(duì)特定的編碼進(jìn)行譯碼，不能處理任意的輸入二、簡(jiǎn)答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）闡述數(shù)字邏輯中編碼器和譯碼器的面積和速度的權(quán)衡，舉例說(shuō)明在不同應(yīng)用場(chǎng)景中的優(yōu)化策略。2、（本題5分）解釋在數(shù)字電路中如何處理信號(hào)的毛刺，通過(guò)濾波或其他方法減少其影響。3、（本題5分）闡述數(shù)字邏輯中計(jì)數(shù)器的自啟動(dòng)特性和設(shè)計(jì)方法，通過(guò)具體例子說(shuō)明如何確保計(jì)數(shù)器能夠從任意初始狀態(tài)進(jìn)入有效計(jì)數(shù)狀態(tài)。4、（本題5分）在數(shù)字系統(tǒng)中，解釋如何利用數(shù)字邏輯實(shí)現(xiàn)數(shù)字音頻處理中的音頻編碼和解碼，分析常見(jiàn)的音頻編碼算法在數(shù)字邏輯中的實(shí)現(xiàn)。三、分析題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字邏輯電路，用于將BCD碼轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制碼。仔細(xì)分析轉(zhuǎn)換過(guò)程中的算法和邏輯操作，解釋電路中各個(gè)模塊的功能和相互關(guān)系，研究不同BCD編碼方式對(duì)轉(zhuǎn)換電路的影響。2、（本題5分）使用加法器和邏輯門設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電路，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)二進(jìn)制補(bǔ)碼的加減運(yùn)算。分析補(bǔ)碼運(yùn)算的規(guī)則和電路實(shí)現(xiàn)，考慮符號(hào)位的處理和溢出判斷，以及如何優(yōu)化補(bǔ)碼運(yùn)算的速度和準(zhǔn)確性。3、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電路，能夠檢測(cè)輸入的16位二進(jìn)制數(shù)中是否存在連續(xù)的三個(gè)1。詳細(xì)分析檢測(cè)邏輯的設(shè)計(jì)思路，使用邏輯門和組合電路實(shí)現(xiàn)該功能，并考慮如何處理邊界情況和提高檢測(cè)的效率。4、（本題5分）有一個(gè)數(shù)字存儲(chǔ)系統(tǒng)，需要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的寫入和讀取操作。設(shè)計(jì)相應(yīng)的地址譯碼電路、存儲(chǔ)單元陣列和讀寫控制電路。分析在讀寫過(guò)程中如何保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和完整性，以及如何提高存儲(chǔ)系統(tǒng)的訪問(wèn)速度和存儲(chǔ)容量。5、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字邏輯電路，用于檢測(cè)一個(gè)12位二進(jìn)制數(shù)中是否存在連續(xù)的六個(gè)0。詳細(xì)闡述設(shè)計(jì)思路，通過(guò)邏輯表達(dá)式和真值表進(jìn)行分析，并畫出邏輯電路圖。探討該電路在數(shù)據(jù)檢測(cè)和錯(cuò)誤診斷中的應(yīng)用和優(yōu)化。四、設(shè)計(jì)題（本大題共4個(gè)小題，共40分)1、（本題10分）設(shè)計(jì)一個(gè)能對(duì)輸入的10位二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行排序（從大到?。┑倪壿嬰娐?，給出設(shè)計(jì)思路和邏輯表達(dá)式。2、（本題10分）利用加法器和數(shù)據(jù)選擇器設(shè)計(jì)一個(gè)能根據(jù)輸入控制信號(hào)實(shí)現(xiàn)不同加法運(yùn)算的電路，畫出