北京化工大學(xué)《數(shù)字邏輯電路（Ⅰ）》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

自覺遵守考場紀(jì)律如考試作弊此答卷無效密自覺遵守考場紀(jì)律如考試作弊此答卷無效密封線第1頁，共3頁北京化工大學(xué)

《數(shù)字邏輯電路（Ⅰ）》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷院(系)_______班級(jí)_______學(xué)號(hào)_______姓名_______題號(hào)一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共20個(gè)小題，每小題1分，共20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、考慮一個(gè)數(shù)字電路中的移位寄存器，它可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的左移、右移和并行輸入輸出。如果需要在每個(gè)時(shí)鐘脈沖將數(shù)據(jù)左移一位，并在最右邊補(bǔ)0，以下哪種移位寄存器能夠滿足這個(gè)要求？（）A.單向移位寄存器，只能左移B.雙向移位寄存器，可選擇左移或右移C.環(huán)形移位寄存器，數(shù)據(jù)循環(huán)移動(dòng)D.以上移位寄存器都可以實(shí)現(xiàn)2、對(duì)于一個(gè)5位的二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，從0開始計(jì)數(shù)，經(jīng)過30個(gè)時(shí)鐘脈沖后，計(jì)數(shù)器的狀態(tài)為：（）A.11110B.11101C.00011D.000003、在數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)中，若要將一個(gè)8位的二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為格雷碼，可通過依次：（）A.與相鄰位異或B.與相鄰位或C.與相鄰位與D.與相鄰位同或4、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)表和硬件描述語言來描述有限狀態(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5、競爭冒險(xiǎn)是數(shù)字電路中可能出現(xiàn)的一種現(xiàn)象，會(huì)導(dǎo)致輸出出現(xiàn)不應(yīng)有的尖峰脈沖。以下關(guān)于競爭冒險(xiǎn)的描述，錯(cuò)誤的是（）A.競爭冒險(xiǎn)通常發(fā)生在組合邏輯電路中，由于信號(hào)傳輸?shù)难舆t不同導(dǎo)致B.可以通過增加冗余項(xiàng)、接入濾波電容等方法消除競爭冒險(xiǎn)C.競爭冒險(xiǎn)不會(huì)對(duì)數(shù)字電路的功能產(chǎn)生實(shí)質(zhì)性的影響，因此可以忽略不計(jì)D.在數(shù)字電路的設(shè)計(jì)和分析中，需要考慮競爭冒險(xiǎn)的可能性，并采取相應(yīng)的措施6、考慮數(shù)字電路中的乘法運(yùn)算，假設(shè)要實(shí)現(xiàn)兩個(gè)4位二進(jìn)制數(shù)的乘法。以下哪種方法在硬件實(shí)現(xiàn)上可能較為復(fù)雜但速度較快？（）A.移位相加法B.陣列乘法器C.基于加法器的迭代乘法D.以上方法復(fù)雜度相近7、考慮一個(gè)數(shù)字系統(tǒng)，需要存儲(chǔ)一組8位的數(shù)據(jù)。如果要實(shí)現(xiàn)這個(gè)存儲(chǔ)功能，并且能夠隨時(shí)讀取和寫入數(shù)據(jù)，以下哪種存儲(chǔ)器件是最合適的選擇？（）A.觸發(fā)器，能夠存儲(chǔ)一位數(shù)據(jù)B.寄存器，由多個(gè)觸發(fā)器組成，可以存儲(chǔ)多位數(shù)據(jù)C.計(jì)數(shù)器，用于計(jì)數(shù)操作，也能存儲(chǔ)數(shù)據(jù)D.移位寄存器，主要用于數(shù)據(jù)的移位操作8、當(dāng)研究數(shù)字邏輯中的只讀存儲(chǔ)器（ROM）時(shí)，假設(shè)需要存儲(chǔ)一個(gè)8×8的真值表。以下關(guān)于ROM的容量和地址線、數(shù)據(jù)線的數(shù)量，哪個(gè)是正確的（）A.容量為64位，地址線8條，數(shù)據(jù)線8條B.容量為8位，地址線64條，數(shù)據(jù)線1條C.容量為64位，地址線3條，數(shù)據(jù)線8條D.容量為8位，地址線8條，數(shù)據(jù)線1條9、在數(shù)字邏輯中，競爭和冒險(xiǎn)現(xiàn)象可能會(huì)導(dǎo)致電路輸出出現(xiàn)錯(cuò)誤。以下關(guān)于競爭和冒險(xiǎn)的描述，不正確的是（）A.競爭是由于信號(hào)通過不同路徑到達(dá)同一門的輸入端存在時(shí)間差引起的B.冒險(xiǎn)是競爭導(dǎo)致的輸出端出現(xiàn)不應(yīng)有的尖峰脈沖C.增加冗余項(xiàng)可以完全消除競爭和冒險(xiǎn)現(xiàn)象D.采用濾波電容可以減少冒險(xiǎn)現(xiàn)象的影響10、在一個(gè)數(shù)字電路中，需要對(duì)兩個(gè)4位的二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行加法運(yùn)算。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)加法功能，并且能夠處理可能產(chǎn)生的進(jìn)位，以下哪種加法器結(jié)構(gòu)可能是最優(yōu)的選擇？（）A.半加器，只能處理兩個(gè)一位二進(jìn)制數(shù)相加B.全加器，考慮低位進(jìn)位進(jìn)行加法C.串行進(jìn)位加法器，低位向高位逐位進(jìn)位D.超前進(jìn)位加法器，提前計(jì)算進(jìn)位減少延遲11、在數(shù)字邏輯電路的實(shí)現(xiàn)中，可編程邏輯器件（PLD）如CPLD和FPGA得到了廣泛的應(yīng)用。以下關(guān)于可編程邏輯器件的描述，錯(cuò)誤的是（）A.CPLD結(jié)構(gòu)簡單，適合實(shí)現(xiàn)規(guī)模較小的邏輯電路B.FPGA具有更高的靈活性和集成度，適合復(fù)雜的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)C.可編程邏輯器件在使用前需要進(jìn)行編程，可以通過硬件描述語言或原理圖輸入等方式D.一旦可編程邏輯器件被編程，就不能再進(jìn)行修改，除非更換器件12、將十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)可以使用除2取余法。關(guān)于除2取余法的步驟，以下描述不正確的是（）A.將十進(jìn)制數(shù)除以2，取余數(shù)作為二進(jìn)制數(shù)的最低位B.不斷將商除以2，直到商為0C.除2取余的順序是從高位到低位D.將所得的余數(shù)從右到左排列，即可得到二進(jìn)制數(shù)13、對(duì)于數(shù)字邏輯中的奇偶校驗(yàn)碼，假設(shè)要對(duì)一組8位數(shù)據(jù)進(jìn)行奇偶校驗(yàn)。以下哪種奇偶校驗(yàn)方式能夠檢測出奇數(shù)個(gè)錯(cuò)誤？（）A.奇校驗(yàn)B.偶校驗(yàn)C.兩種校驗(yàn)方式都可以D.兩種校驗(yàn)方式都不行14、在數(shù)字系統(tǒng)中，存儲(chǔ)器是用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和程序的重要部件。關(guān)于只讀存儲(chǔ)器（ROM），以下說法錯(cuò)誤的是（）A.ROM中的數(shù)據(jù)在斷電后不會(huì)丟失B.PROM是一種可編程的ROM，但只能編程一次C.EPROM可以多次擦除和編程，使用紫外線進(jìn)行擦除D.ROM的存儲(chǔ)容量通常比隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAM）大15、對(duì)于一個(gè)T觸發(fā)器，當(dāng)T輸入端為高電平時(shí)，在時(shí)鐘脈沖的上升沿到來時(shí)，觸發(fā)器的狀態(tài)會(huì)發(fā)生怎樣的變化？（）A.置0B.置1C.翻轉(zhuǎn)D.保持不變16、對(duì)于一個(gè)4輸入的與門，輸入信號(hào)分別為A=1，B=0，C=1，D=0，則輸出信號(hào)為？（）A.0B.1C.不確定D.以上都不對(duì)17、假設(shè)正在研究數(shù)字邏輯電路中的時(shí)序違規(guī)問題，即信號(hào)的建立時(shí)間和保持時(shí)間不滿足要求。這可能導(dǎo)致電路的功能錯(cuò)誤或不穩(wěn)定。為了檢測和解決時(shí)序違規(guī)，以下哪種方法是常用且有效的？（）A.靜態(tài)時(shí)序分析B.動(dòng)態(tài)時(shí)序仿真C.邏輯綜合優(yōu)化D.以上都是18、對(duì)于一個(gè)12位的逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器，完成一次轉(zhuǎn)換所需的時(shí)鐘脈沖個(gè)數(shù)大約為：（）A.12個(gè)B.24個(gè)C.48個(gè)D.不確定19、考慮一個(gè)由與非門組成的基本RS觸發(fā)器，當(dāng)R=0，S=1時(shí)，觸發(fā)器的輸出狀態(tài)為：（）A.置0B.置1C.保持不變D.不確定20、在數(shù)字邏輯中，可編程邏輯器件（PLD）為電路設(shè)計(jì)提供了更大的靈活性。以下關(guān)于PLD的描述，錯(cuò)誤的是（）A.PLD可以通過編程來實(shí)現(xiàn)不同的邏輯功能B.CPLD（復(fù)雜可編程邏輯器件）和FPGA（現(xiàn)場可編程門陣列）是常見的PLD類型C.PLD的編程過程復(fù)雜，需要專業(yè)的硬件知識(shí)和工具D.一旦對(duì)PLD進(jìn)行編程，其邏輯功能就不能再更改二、簡答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）詳細(xì)闡述如何用硬件描述語言實(shí)現(xiàn)一個(gè)同步計(jì)數(shù)器的同步加載功能。2、（本題5分）深入分析在數(shù)字邏輯電路的時(shí)序收斂問題中，產(chǎn)生的原因和解決辦法。3、（本題5分）詳細(xì)說明在移位寄存器的同步復(fù)位與異步復(fù)位的區(qū)別和應(yīng)用場景。4、（本題5分）詳細(xì)說明數(shù)字邏輯中計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)模式（如加計(jì)數(shù)、減計(jì)數(shù)和可逆計(jì)數(shù)）的實(shí)現(xiàn)方法和應(yīng)用場景。5、（本題5分）解釋什么是鎖存器，它與觸發(fā)器有什么區(qū)別和聯(lián)系，以及在實(shí)際中的應(yīng)用。三、設(shè)計(jì)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)能檢測輸入的6位二進(jìn)制數(shù)中是否存在連續(xù)的3個(gè)1的邏輯電路，給出邏輯表達(dá)式和電路實(shí)現(xiàn)。2、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)組合邏輯電路，判斷輸入的16位二進(jìn)制數(shù)是否能被8整除，輸出結(jié)果為1表示能整除，0表示不能整除，畫出邏輯圖。3、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)能檢測輸入的二十四位二進(jìn)制數(shù)中是否存在連續(xù)十三個(gè)1的電路，用邏輯門實(shí)現(xiàn)，畫出邏輯圖。4、（本題5分）利用VerilogHDL語言描述一個(gè)4位并行加法器，并進(jìn)行功能仿真，給出仿真結(jié)果。5、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)能檢測輸入的三十位二進(jìn)制數(shù)中是否存在連續(xù)十六個(gè)1的電路，用邏輯門實(shí)現(xiàn)，畫出邏輯圖。四、分析題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題10分）設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電路，能夠?qū)⑤斎氲?位格雷碼轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制碼。詳細(xì)分析格雷碼和二進(jìn)制碼之間的轉(zhuǎn)換規(guī)則，以及在電路中實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換所需要的邏輯運(yùn)算和門電路的連接方式。2、（本題10