吉林建筑大學《數(shù)字邏輯與設計》2021-2022學年第一學期期末試卷

學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁吉林建筑大學《數(shù)字邏輯與設計》

2021-2022學年第一學期期末試卷題號一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共20個小題，每小題2分，共40分．在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的．）1、對于數(shù)字電路中的移位寄存器，假設需要實現(xiàn)串行數(shù)據(jù)到并行數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。以下哪種類型的移位寄存器最適合？（）A.左移寄存器B.右移寄存器C.雙向移位寄存器D.以上寄存器均可2、在數(shù)字邏輯的編碼器和譯碼器綜合應用中，假設一個系統(tǒng)需要將輸入的4位二進制編碼轉(zhuǎn)換為7段數(shù)碼管的顯示信號。以下哪種方案能夠?qū)崿F(xiàn)這個功能，并且具有較好的可擴展性？（）A.使用專用的編碼譯碼芯片B.用邏輯門搭建電路C.基于可編程邏輯器件實現(xiàn)D.以上方案均可3、在數(shù)字邏輯電路中，譯碼器用于將輸入的編碼轉(zhuǎn)換為對應的輸出信號。假設設計一個3線-8線譯碼器，當輸入為000時，以下哪個輸出狀態(tài)是正確的？（）A.只有第0個輸出為1，其余為0B.只有第7個輸出為1，其余為0C.所有輸出都為1D.所有輸出都為04、在數(shù)字邏輯電路的測試和故障診斷中，邏輯分析儀是一種常用的工具。它可以同時監(jiān)測多個信號，并以圖形的方式顯示信號的變化。邏輯分析儀的主要優(yōu)點包括：（）A.只能處理低速信號B.不能存儲大量的數(shù)據(jù)C.能夠快速準確地捕捉和分析信號D.價格昂貴，不適合一般應用5、在組合邏輯電路設計中，要實現(xiàn)一個兩輸入異或邏輯功能，如果用與非門和或非門來實現(xiàn)，最少需要幾個門？（）A.3B.4C.5D.66、數(shù)字邏輯中的加法器可以實現(xiàn)兩個二進制數(shù)的相加。一個4位二進制加法器，當兩個輸入都為最大的4位二進制數(shù)時，輸出結(jié)果會產(chǎn)生進位嗎？（）A.會產(chǎn)生進位B.不會產(chǎn)生進位C.不確定D.根據(jù)加法器的類型判斷7、已知一個數(shù)字系統(tǒng)采用8位二進制補碼表示整數(shù)，那么其能表示的數(shù)值范圍是多少？（）A.-128到127B.-255到255C.-256到255D.0到2558、在數(shù)字邏輯電路中，需要對時鐘信號進行分頻。假設一個時鐘信號的頻率為100MHz，要得到一個頻率為10MHz的分頻信號，以下哪種方法可以實現(xiàn)？（）A.計數(shù)器B.移位寄存器C.編碼器D.譯碼器9、在數(shù)字系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)選擇器和數(shù)據(jù)分配器是常用的邏輯部件。以下關(guān)于數(shù)據(jù)選擇器和數(shù)據(jù)分配器的描述，正確的是（）A.數(shù)據(jù)選擇器根據(jù)控制信號從多個輸入數(shù)據(jù)中選擇一個輸出B.數(shù)據(jù)分配器將輸入數(shù)據(jù)分配到多個輸出通道上，其控制信號決定分配的方式C.數(shù)據(jù)選擇器和數(shù)據(jù)分配器的功能是相反的，不能相互轉(zhuǎn)換D.數(shù)據(jù)選擇器和數(shù)據(jù)分配器的輸入和輸出數(shù)量是固定的，不能改變10、在數(shù)字電路的組合邏輯優(yōu)化中，假設一個電路的邏輯表達式較為復雜。以下哪種工具或方法能夠最有效地幫助進行優(yōu)化？（）A.手工推導B.邏輯綜合軟件C.硬件描述語言D.以上方法結(jié)合使用11、考慮到一個數(shù)字系統(tǒng)的電源管理，需要根據(jù)系統(tǒng)的工作狀態(tài)動態(tài)地調(diào)整電源電壓和電流，以實現(xiàn)節(jié)能和提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。假設通過數(shù)字邏輯電路來控制電源管理模塊，以下哪種電源管理技術(shù)與數(shù)字邏輯電路的結(jié)合能夠提供最佳的節(jié)能效果？（）A.動態(tài)電壓頻率調(diào)整（DVFS）B.睡眠模式C.電源關(guān)斷D.以上都是12、在數(shù)字邏輯中，時序邏輯電路的輸出不僅取決于當前的輸入，還取決于電路的內(nèi)部狀態(tài)。以下關(guān)于時序邏輯電路的特點，描述錯誤的是（）A.時序邏輯電路中一定包含存儲元件，如觸發(fā)器B.時序邏輯電路的輸出變化是按照一定的時鐘節(jié)拍進行的C.時序邏輯電路的功能比組合邏輯電路更復雜，但應用范圍相對較窄D.分析和設計時序邏輯電路需要考慮時鐘信號、狀態(tài)轉(zhuǎn)換等因素13、在數(shù)字系統(tǒng)中，總線是用于傳輸數(shù)據(jù)和信息的重要通道。以下關(guān)于總線特點的描述中，錯誤的是（）A.可以連接多個設備B.總線的數(shù)據(jù)傳輸是并行的C.總線上的數(shù)據(jù)傳輸需要遵循特定的協(xié)議D.同一時刻只能有一個設備向總線發(fā)送數(shù)據(jù)14、對于一個同步時序邏輯電路，若狀態(tài)方程和驅(qū)動方程已知，能否確定其輸出方程？（）A.能B.不能C.不確定D.以上都有可能15、考慮一個同步時序邏輯電路，若其狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖中存在自循環(huán)的狀態(tài)，這意味著：（）A.電路存在故障B.電路可以保持在該狀態(tài)C.狀態(tài)轉(zhuǎn)換不穩(wěn)定D.無法確定電路的行為16、想象一個數(shù)字系統(tǒng)，需要對兩個4位二進制數(shù)進行加法運算，并輸出結(jié)果。在設計這個加法器時，需要考慮速度、成本和復雜性等因素。以下哪種加法器結(jié)構(gòu)可能是最合適的？（）A.半加器級聯(lián)組成的加法器，結(jié)構(gòu)簡單但速度較慢B.全加器級聯(lián)組成的加法器，速度較快但使用的邏輯門較多C.并行加法器，能夠同時處理所有位的相加，速度快但成本高D.利用移位和加法操作實現(xiàn)的加法器，算法復雜但節(jié)省硬件資源17、在數(shù)字邏輯中，若要實現(xiàn)將輸入的4位二進制數(shù)擴大兩倍的功能，以下哪種電路設計是可行的？（）A.在原數(shù)左邊添加兩個0B.將原數(shù)左移一位C.將原數(shù)與自身相加D.對原數(shù)進行取反操作18、時序邏輯電路與組合邏輯電路的主要區(qū)別在于時序邏輯電路包含存儲元件，其輸出不僅取決于當前輸入，還與電路的過去狀態(tài)有關(guān)。以下關(guān)于時序邏輯電路的特點，不正確的是（）A.時序邏輯電路需要時鐘信號來同步操作B.時序邏輯電路的分析和設計比組合邏輯電路更復雜C.由于存在存儲元件，時序邏輯電路的功耗通常比組合邏輯電路低D.時序邏輯電路可以實現(xiàn)具有記憶功能的邏輯操作19、在數(shù)字邏輯中，復雜可編程邏輯器件（CPLD）和現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）是兩種常見的可編程器件。以下關(guān)于CPLD和FPGA區(qū)別的描述中，不正確的是（）A.CPLD基于乘積項結(jié)構(gòu)，F(xiàn)PGA基于查找表結(jié)構(gòu)B.FPGA的邏輯資源比CPLD豐富C.CPLD的編程速度比FPGA快D.CPLD適合實現(xiàn)復雜的組合邏輯，F(xiàn)PGA適合實現(xiàn)時序邏輯20、在數(shù)字系統(tǒng)的設計中，需要考慮功耗、速度、面積等多個因素。降低功耗是一個重要的設計目標。以下哪種方法不能有效地降低數(shù)字電路的功耗：（）A.降低工作電壓B.減少晶體管的數(shù)量C.提高時鐘頻率D.采用低功耗的邏輯門二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）闡述數(shù)字邏輯中編碼器和譯碼器的功耗估算方法和降低功耗的技術(shù)，舉例說明在低功耗設計中的應用。2、（本題5分）闡述數(shù)字邏輯中編碼器和譯碼器的噪聲容限和抗干擾能力，分析其在惡劣環(huán)境下的應用。3、（本題5分）闡述數(shù)字邏輯中時序邏輯電路的狀態(tài)化簡方法，通過具體例子說明狀態(tài)合并和等效狀態(tài)的判斷。三、設計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）設計一個計數(shù)器，能夠?qū)崿F(xiàn)從0到511的計數(shù)，并在特定狀態(tài)下進行清零操作。2、（本題5分）用VerilogHDL描述一個能實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲和讀取功能的模塊，具有寫使能和讀使能信號。3、（本題5分）利用邏輯門設計一個與非門。4、（本題5分）設計一個能實現(xiàn)兩位二進制數(shù)乘法運算的電路，使用基本邏輯門和加法器，畫出邏輯圖和運算過程。5、（本題5分）用與非門設計一個能實現(xiàn)兩個一位二進制數(shù)相加和進位的全加器電路，畫出邏輯圖和真值表。四、分析題（本大題共2個小題，共20分)1、（本題10分）給定一個數(shù)字邏輯電