北京理工大學(xué)《數(shù)字電路與系統(tǒng)》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

自覺(jué)遵守考場(chǎng)紀(jì)律如考試作弊此答卷無(wú)效密自覺(jué)遵守考場(chǎng)紀(jì)律如考試作弊此答卷無(wú)效密封線第1頁(yè)，共3頁(yè)北京理工大學(xué)《數(shù)字電路與系統(tǒng)》

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、編碼器是一種將輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為編碼輸出的組合邏輯電路。以下關(guān)于編碼器的說(shuō)法，錯(cuò)誤的是（）A.普通編碼器在多個(gè)輸入同時(shí)有效時(shí)，可能會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤的輸出B.優(yōu)先編碼器可以解決普通編碼器的輸入沖突問(wèn)題C.編碼器可以將十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制編碼D.編碼器的輸出位數(shù)總是與輸入信號(hào)的數(shù)量相同2、已知一個(gè)數(shù)字系統(tǒng)的工作頻率為200MHz，其時(shí)鐘周期是多少納秒？（）A.5B.2C.0.5D.0.23、在一個(gè)8位的數(shù)字加法器中，如果發(fā)生了進(jìn)位溢出，那么這個(gè)溢出標(biāo)志位應(yīng)該是第幾位？（）A.第8位B.第9位C.第7位D.第6位4、想象一個(gè)數(shù)字系統(tǒng)中，需要實(shí)現(xiàn)一個(gè)數(shù)據(jù)緩沖器，能夠暫時(shí)存儲(chǔ)輸入的數(shù)據(jù)。以下哪種器件可能是最適合的？（）A.鎖存器，能夠在特定條件下保持?jǐn)?shù)據(jù)B.寄存器，具有更穩(wěn)定的存儲(chǔ)和控制功能C.計(jì)數(shù)器，主要用于計(jì)數(shù)操作，不適合作為緩沖器D.譯碼器，用于將編碼轉(zhuǎn)換為特定的輸出5、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6、對(duì)于一個(gè)由多個(gè)觸發(fā)器組成的同步時(shí)序電路，若其中一個(gè)觸發(fā)器出現(xiàn)故障，會(huì)對(duì)整個(gè)電路的工作產(chǎn)生怎樣的影響？（）A.部分功能失效B.完全停止工作C.輸出錯(cuò)誤結(jié)果D.以上都有可能7、邏輯函數(shù)的化簡(jiǎn)方法有多種。假設(shè)我們正在嘗試化簡(jiǎn)一個(gè)復(fù)雜的邏輯函數(shù)。以下關(guān)于邏輯函數(shù)化簡(jiǎn)的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.公式法化簡(jiǎn)邏輯函數(shù)需要熟練掌握布爾代數(shù)的定律和規(guī)則B.卡諾圖化簡(jiǎn)法直觀形象，適用于變量較少的邏輯函數(shù)化簡(jiǎn)C.無(wú)論使用哪種化簡(jiǎn)方法，得到的最簡(jiǎn)邏輯表達(dá)式都是唯一的D.邏輯函數(shù)的化簡(jiǎn)可以降低電路成本，提高電路的可靠性和穩(wěn)定性8、在數(shù)字邏輯中，有限狀態(tài)機(jī)（FSM）是一種用于描述時(shí)序邏輯行為的模型。以下關(guān)于有限狀態(tài)機(jī)的描述中，正確的是（）A.由狀態(tài)、輸入、輸出和狀態(tài)轉(zhuǎn)換組成B.可以用狀態(tài)圖和狀態(tài)表來(lái)描述C.能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜的控制邏輯D.以上都是9、若一個(gè)數(shù)字電路的輸入信號(hào)為連續(xù)變化的模擬信號(hào)，需要經(jīng)過(guò)什么處理才能被數(shù)字電路識(shí)別？（）A.濾波B.放大C.量化D.編碼10、在一個(gè)數(shù)字電路中，使用了組合邏輯和時(shí)序邏輯。關(guān)于組合邏輯和時(shí)序邏輯的區(qū)別，以下哪種描述是正確的？（）A.組合邏輯的輸出僅取決于當(dāng)前的輸入，時(shí)序邏輯的輸出取決于輸入和之前的狀態(tài)B.組合邏輯使用觸發(fā)器存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，時(shí)序邏輯使用邏輯門(mén)進(jìn)行運(yùn)算C.組合邏輯的響應(yīng)速度比時(shí)序邏輯快D.以上描述都不正確11、在數(shù)字邏輯電路中，數(shù)據(jù)選擇器可以根據(jù)多個(gè)控制信號(hào)選擇不同的輸入數(shù)據(jù)。一個(gè)16選1數(shù)據(jù)選擇器，需要多少個(gè)控制信號(hào)？（）A.4個(gè)B.5個(gè)C.不確定D.根據(jù)數(shù)據(jù)選擇器的類(lèi)型判斷12、已知一個(gè)邏輯函數(shù)F=A+B·C，其反函數(shù)F'為：（）A.F'=A·(B+C)B.F'=A·(B·C)C.F'=(A+B)·CD.F'=A·(B'+C')13、在數(shù)字邏輯中，移位寄存器可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的移位操作。以下關(guān)于移位寄存器工作方式的描述中，不正確的是（）A.可以實(shí)現(xiàn)左移和右移B.移位操作通常在時(shí)鐘脈沖的控制下進(jìn)行C.移位寄存器可以存儲(chǔ)多位數(shù)據(jù)D.移位寄存器的移位方向是固定不變的14、已知一個(gè)邏輯函數(shù)的最簡(jiǎn)與或表達(dá)式為F=AB+CD，若要用最少的與非門(mén)來(lái)實(shí)現(xiàn)，需要幾個(gè)與非門(mén)？（）A.2B.3C.4D.515、考慮一個(gè)數(shù)字電路，其輸入和輸出之間存在一定的延遲。如果要減小這種延遲，提高電路的響應(yīng)速度，以下哪種方法是可行的？（）A.優(yōu)化電路的布線，減少信號(hào)傳輸路徑B.選用速度更快的邏輯門(mén)器件C.減少電路中的級(jí)數(shù)和中間環(huán)節(jié)D.以上方法都可以有效地減小延遲16、對(duì)于一個(gè)異步清零的計(jì)數(shù)器，清零信號(hào)的有效時(shí)間應(yīng)該滿足什么條件？（）A.小于時(shí)鐘周期B.大于時(shí)鐘周期C.與時(shí)鐘周期無(wú)關(guān)D.以上都不對(duì)17、對(duì)于一個(gè)由多個(gè)計(jì)數(shù)器級(jí)聯(lián)組成的大計(jì)數(shù)器，其計(jì)數(shù)范圍是各個(gè)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)范圍的什么？（）A.乘積B.和C.差D.以上都不對(duì)18、在數(shù)字邏輯中，三態(tài)門(mén)常用于總線結(jié)構(gòu)中。如果要實(shí)現(xiàn)多個(gè)設(shè)備共享一條總線，并且避免總線沖突，以下哪種方式是正確的使用三態(tài)門(mén)的方法？（）A.只有一個(gè)設(shè)備的三態(tài)門(mén)處于使能狀態(tài)，其他設(shè)備的三態(tài)門(mén)關(guān)閉B.所有設(shè)備的三態(tài)門(mén)同時(shí)處于使能狀態(tài)C.隨機(jī)控制設(shè)備的三態(tài)門(mén)使能，不考慮沖突D.以上方法都無(wú)法避免總線沖突19、已知邏輯函數(shù)F=(A+B)(C+D)(E+F)，用卡諾圖化簡(jiǎn)后，最簡(jiǎn)表達(dá)式為？（）A.A+C+EB.B+D+FC.A+D+ED.以上都不對(duì)20、當(dāng)研究數(shù)字電路中的觸發(fā)器同步問(wèn)題時(shí)，假設(shè)一個(gè)系統(tǒng)中有多個(gè)觸發(fā)器需要同時(shí)更新?tīng)顟B(tài)。以下哪種時(shí)鐘信號(hào)分配方式能夠確保同步性并且減少時(shí)鐘偏差？（）A.單點(diǎn)時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)B.樹(shù)形時(shí)鐘分布C.網(wǎng)狀時(shí)鐘網(wǎng)絡(luò)D.以上方式均可二、簡(jiǎn)答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）詳細(xì)說(shuō)明數(shù)字邏輯中加法器和減法器的進(jìn)位鏈優(yōu)化技術(shù)，如進(jìn)位選擇加法器和超前進(jìn)位加法器的改進(jìn)版本。2、（本題5分）闡述數(shù)字邏輯中編碼器和譯碼器的速度和功耗優(yōu)化方法，舉例說(shuō)明在實(shí)際應(yīng)用中如何平衡性能和功耗。3、（本題5分）詳細(xì)闡述如何用硬件描述語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)一個(gè)狀態(tài)機(jī)的狀態(tài)恢復(fù)功能，應(yīng)對(duì)異常情況。4、（本題5分）詳細(xì)說(shuō)明數(shù)字邏輯中隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM）的讀寫(xiě)操作過(guò)程和控制信號(hào)，舉例說(shuō)明其在數(shù)據(jù)緩存中的應(yīng)用。5、（本題5分）解釋在數(shù)字邏輯中如何分析邏輯電路的可靠性，評(píng)估電路在不同條件下的穩(wěn)定性。三、設(shè)計(jì)題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）使用JK觸發(fā)器設(shè)計(jì)一個(gè)異步時(shí)序邏輯電路，實(shí)現(xiàn)一個(gè)8位雙向移位寄存器，畫(huà)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖和電路。2、（本題5分）利用邏輯門(mén)設(shè)計(jì)一個(gè)邏輯電路，用于實(shí)現(xiàn)特定的編碼轉(zhuǎn)換功能。3、（本題5分）用JK觸發(fā)器設(shè)計(jì)一個(gè)能實(shí)現(xiàn)狀態(tài)循環(huán)切換且具有暫停功能的電路，畫(huà)出狀態(tài)圖和邏輯圖。4、（本題5分）用中規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)一個(gè)能實(shí)現(xiàn)模25計(jì)數(shù)器（可預(yù)置初值）的電路，畫(huà)出邏輯圖和狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。5、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)能將5421BCD碼轉(zhuǎn)換為余3碼的組合邏輯電路，輸入為4位5421BCD碼，給出邏輯表達(dá)式和電路實(shí)現(xiàn)。四、分析題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題10分）有一個(gè)數(shù)字音頻播放系統(tǒng)，需要對(duì)音頻數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼和數(shù)模轉(zhuǎn)換。分析音頻解碼的算法和數(shù)模轉(zhuǎn)換的原理，設(shè)計(jì)相應(yīng)的數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)這些功能。探討如何提高音頻播放的質(zhì)量和降低噪聲干擾。2、（本題10分）設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電路，能夠?qū)斎氲?2位二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行位反轉(zhuǎn)