云南師范大學(xué)《數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)課程設(shè)計》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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《數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)課程設(shè)計》2023-2024學(xué)年第一學(xué)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、假設(shè)正在設(shè)計一個數(shù)字系統(tǒng)的存儲單元，需要能夠存儲大量的數(shù)據(jù)并且具有較快的讀寫速度。以下哪種存儲技術(shù)可能是最合適的選擇？（）A.SRAM，靜態(tài)隨機(jī)存儲器B.DRAM，動態(tài)隨機(jī)存儲器C.ROM，只讀存儲器D.Flash存儲器，非易失性存儲2、在數(shù)字邏輯中，同步時序電路和異步時序電路有不同的特點。假設(shè)我們正在比較這兩種電路。以下關(guān)于同步時序電路和異步時序電路的描述，哪一項是不準(zhǔn)確的？（）A.同步時序電路使用統(tǒng)一的時鐘信號來控制狀態(tài)的轉(zhuǎn)換B.異步時序電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)換不依賴于統(tǒng)一的時鐘，而是由輸入信號的變化直接觸發(fā)C.同步時序電路的速度比異步時序電路快，因為不需要等待輸入信號的穩(wěn)定D.異步時序電路的設(shè)計比同步時序電路簡單，但容易出現(xiàn)競爭冒險和不穩(wěn)定的情況3、考慮一個數(shù)字系統(tǒng)，其中的控制器需要根據(jù)不同的輸入條件產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號。如果輸入條件較多且復(fù)雜，以下哪種控制器的設(shè)計方法是最合適的？（）A.硬布線控制器，通過邏輯門直接實現(xiàn)控制邏輯B.微程序控制器，使用存儲的微指令來產(chǎn)生控制信號C.隨機(jī)生成控制信號，根據(jù)系統(tǒng)的運(yùn)行情況進(jìn)行調(diào)整D.以上方法都不適合處理復(fù)雜的輸入條件4、考慮一個復(fù)雜的數(shù)字系統(tǒng)，其中包含多個子模塊。為了確保各個子模塊之間能夠正確地通信和協(xié)調(diào)工作，通常會使用一些控制信號。如果要產(chǎn)生一個同步的控制信號，使得多個子模塊在特定的時鐘周期內(nèi)執(zhí)行特定的操作，以下哪種方法是最可靠的？（）A.使用一個單獨的時鐘源，通過分頻產(chǎn)生控制信號B.利用組合邏輯電路根據(jù)輸入條件生成控制信號C.隨機(jī)生成控制信號，依靠系統(tǒng)的容錯能力來保證正確運(yùn)行D.以上方法都不可靠，無法實現(xiàn)同步控制5、在數(shù)字邏輯中，數(shù)據(jù)選擇器和數(shù)據(jù)分配器是常用的組件。假如有一個4選1的數(shù)據(jù)選擇器，有4個輸入數(shù)據(jù)和2位選擇控制信號。那么，這個數(shù)據(jù)選擇器能夠?qū)崿F(xiàn)的邏輯功能相當(dāng)于哪種基本邏輯門？（）A.與門B.或門C.與非門D.無法等效為常見的基本邏輯門6、在數(shù)字系統(tǒng)中，計數(shù)器的級聯(lián)可以實現(xiàn)更大范圍的計數(shù)。例如，將兩個4位計數(shù)器級聯(lián)，可以得到一個8位計數(shù)器。在級聯(lián)時，需要注意低位計數(shù)器的進(jìn)位信號連接到高位計數(shù)器的計數(shù)輸入端。當(dāng)?shù)臀挥嫈?shù)器從1111計數(shù)到0000時，會產(chǎn)生一個進(jìn)位信號。以下關(guān)于計數(shù)器級聯(lián)的描述，正確的是：（）A.級聯(lián)后的計數(shù)器計數(shù)速度變慢B.級聯(lián)后的計數(shù)器的最大計數(shù)值不變C.級聯(lián)后的計數(shù)器的時鐘信號相同D.級聯(lián)后的計數(shù)器的工作方式不變7、在數(shù)字電路中，若要對一個8位的二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行取模運(yùn)算，以下哪種方法較為可行？（）A.使用除法器B.通過邏輯運(yùn)算C.利用計數(shù)器D.以上都不是8、在數(shù)字邏輯中，若要將一個16進(jìn)制數(shù)0F轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)，結(jié)果是多少？（）A.1111B.0111C.1000D.11009、考慮到一個高速數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，需要對傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行編碼以提高抗干擾能力和糾錯能力。假設(shè)采用了一種基于特定邏輯運(yùn)算的編碼方式，在接收端需要相應(yīng)的解碼電路來恢復(fù)原始數(shù)據(jù)。以下哪種編碼解碼方案在高速數(shù)據(jù)傳輸中能夠提供較好的性能和糾錯能力？（）A.海明碼B.格雷碼C.BCD碼D.余3碼10、對于一個用VerilogHDL描述的數(shù)字邏輯電路，以下哪種語句通常用于描述組合邏輯？（）A.alwaysB.initialC.assignD.module11、在數(shù)字邏輯中，硬件描述語言（HDL）用于描述數(shù)字電路的行為和結(jié)構(gòu)。以下關(guān)于硬件描述語言的描述中，錯誤的是（）A.VHDL和Verilog是兩種常見的硬件描述語言B.硬件描述語言可以進(jìn)行邏輯仿真和綜合C.硬件描述語言的描述與具體的硬件實現(xiàn)無關(guān)D.硬件描述語言只能用于設(shè)計簡單的數(shù)字電路12、在組合邏輯電路設(shè)計中，若要實現(xiàn)兩個兩位二進(jìn)制數(shù)相加，并產(chǎn)生進(jìn)位輸出，以下哪種邏輯門組合是最合適的？（）A.與門和或門B.異或門和與門C.或門和非門D.同或門和或門13、在一個數(shù)字電路中，出現(xiàn)了信號的延遲問題，影響了電路的性能。以下哪種方法可能有助于減少信號延遲？（）A.優(yōu)化電路布局，減少連線長度B.選擇速度更快的邏輯器件C.采用流水線技術(shù)，將復(fù)雜操作分解為多個階段D.以上方法都可以嘗試14、考慮一個由與非門組成的基本RS觸發(fā)器，當(dāng)R=0，S=1時，觸發(fā)器的輸出狀態(tài)為：（）A.置0B.置1C.保持不變D.不確定15、在數(shù)字邏輯電路的可測試性設(shè)計中，假設(shè)一個復(fù)雜的集成電路需要進(jìn)行生產(chǎn)測試和故障診斷。為了提高測試效率和覆蓋率，需要在設(shè)計階段考慮可測試性結(jié)構(gòu)的插入。以下哪種可測試性結(jié)構(gòu)對于大規(guī)模集成電路的測試最為有效？（）A.掃描鏈B.邊界掃描C.內(nèi)置自測試（BIST）D.以上都是16、觸發(fā)器是時序邏輯電路的基本存儲單元。在常見的觸發(fā)器類型中，JK觸發(fā)器具有較強(qiáng)的功能。以下關(guān)于JK觸發(fā)器邏輯功能的描述中，不正確的是（）A.當(dāng)J=1，K=0時，置位B.當(dāng)J=0，K=1時，復(fù)位C.當(dāng)J=K=1時，翻轉(zhuǎn)D.JK觸發(fā)器的輸出只取決于J和K的輸入，與時鐘脈沖無關(guān)17、在組合邏輯電路設(shè)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.618、在數(shù)字邏輯中，奇偶校驗碼用于檢測數(shù)據(jù)傳輸中的錯誤。假設(shè)我們正在使用奇偶校驗碼。以下關(guān)于奇偶校驗碼的描述，哪一項是不正確的？（）A.奇偶校驗碼分為奇校驗和偶校驗，通過在數(shù)據(jù)位中添加校驗位來使整個數(shù)據(jù)的1的個數(shù)為奇數(shù)或偶數(shù)B.奇偶校驗碼只能檢測奇數(shù)個錯誤，無法檢測偶數(shù)個錯誤C.奇偶校驗碼在數(shù)據(jù)傳輸中增加了額外的開銷，但可以提高數(shù)據(jù)的可靠性D.奇偶校驗碼可以糾正數(shù)據(jù)傳輸中的錯誤，而不僅僅是檢測錯誤19、時序邏輯電路與組合邏輯電路不同，它包含存儲元件，能夠記住過去的輸入信息。常見的時序邏輯電路有觸發(fā)器、計數(shù)器和寄存器等。在一個D觸發(fā)器中，當(dāng)時鐘脈沖上升沿到來時，如果D輸入端的值為1，那么輸出Q的值將：（）A.保持不變B.變?yōu)?C.變?yōu)?D.不確定，取決于之前的狀態(tài)20、在一個數(shù)字電路中，需要判斷兩個4位二進(jìn)制數(shù)是否相等。以下哪種邏輯電路的設(shè)計可能是最簡的？（）A.使用異或門對兩個數(shù)的每一位進(jìn)行比較，然后將結(jié)果進(jìn)行與運(yùn)算B.對兩個數(shù)逐位進(jìn)行減法運(yùn)算，判斷結(jié)果是否為0C.將兩個數(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.對兩個數(shù)進(jìn)行按位與和按位或運(yùn)算，根據(jù)結(jié)果判斷二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）詳細(xì)說明數(shù)字邏輯中計數(shù)器的計數(shù)模式（如加計數(shù)、減計數(shù)和可逆計數(shù)）的實現(xiàn)方法和應(yīng)用場景。2、（本題5分）詳細(xì)說明在多路選擇器的級聯(lián)應(yīng)用中，如何實現(xiàn)更多輸入數(shù)據(jù)的選擇。3、（本題5分）解釋在數(shù)字邏輯中如何分析邏輯電路的扇入和扇出，以及對電路性能的影響。三、設(shè)計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）利用加法器和譯碼器設(shè)計一個能實現(xiàn)兩個四位二進(jìn)制數(shù)相加并譯碼顯示的電路，畫出邏輯圖和運(yùn)算過程。2、（本題5分）利用譯碼器和觸發(fā)器設(shè)計一個能實現(xiàn)彩燈循環(huán)閃爍控制的電路，畫出邏輯圖和閃爍模式。3、（本題5分）設(shè)計一個組合邏輯電路，判斷一個4位二進(jìn)制數(shù)是否為偶數(shù)。4、（本題5分）使用D觸發(fā)器設(shè)計一個同步時序邏輯電路，實現(xiàn)一個模6的減法計數(shù)器，畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖和電路原理圖。5、（本題5分）使用D觸發(fā)器和邏輯門設(shè)計一個能實現(xiàn)串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)的電路，畫出邏輯圖和說明工作原理。四、分析題（本大題共2個小題，共20分)1、