吉林建筑大學《數字邏輯與設計》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…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁吉林建筑大學《數字邏輯與設計》

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、對于數字電路中的移位寄存器，假設需要實現串行數據到并行數據的轉換。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位二進制編碼轉換為7段數碼管的顯示信號。以下哪種方案能夠實現這個功能，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D.以上方案均可3、在數字邏輯電路中，譯碼器用于將輸入的編碼轉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.不能存儲大量的數據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，要實現一個兩輸入異或邏輯功能，如果用與非門和或非門來實現，最少需要幾個門？（）A.3B.4C.5D.66、數字邏輯中的加法器可以實現兩個二進制數的相加。一個4位二進制加法器，當兩個輸入都為最大的4位二進制數時，輸出結果會產生進位嗎？（）A.會產生進位B.不會產生進位C.不確定D.根據加法器的類型判斷7、已知一個數字系統(tǒng)采用8位二進制補碼表示整數，那么其能表示的數值范圍是多少？（）A.-128到127B.-255到255C.-256到255D.0到2558、在數字邏輯電路中，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？（）A.計數器B.移位寄存器C.編碼器D.譯碼器9、在數字系統(tǒng)中，數據選擇器和數據分配器是常用的邏輯部件。以下關于數據選擇器和數據分配器的描述，正確的是（）A.數據選擇器根據控制信號從多個輸入數據中選擇一個輸出B.數據分配器將輸入數據分配到多個輸出通道上，其控制信號決定分配的方式C.數據選擇器和數據分配器的功能是相反的，不能相互轉換D.數據選擇器和數據分配器的輸入和輸出數量是固定的，不能改變10、在數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.以上方法結合使用11、考慮到一個數字系統(tǒng)的電源管理，需要根據系統(tǒng)的工作狀態(tài)動態(tài)地調整電源電壓和電流，以實現節(jié)能和提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。假設通過數字邏輯電路來控制電源管理模塊，以下哪種電源管理技術與數字邏輯電路的結合能夠提供最佳的節(jié)能效果？（）A.動態(tài)電壓頻率調整（DVFS）B.睡眠模式C.電源關斷D.以上都是12、在數字邏輯中，時序邏輯電路的輸出不僅取決于當前的輸入，還取決于電路的內部狀態(tài)。以下關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)轉換等因素13、在數字系統(tǒng)中，總線是用于傳輸數據和信息的重要通道。以下關于總線特點的描述中，錯誤的是（）A.可以連接多個設備B.總線的數據傳輸是并行的C.總線上的數據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)送數據14、對于一個同步時序邏輯電路，若狀態(tài)方程和驅動方程已知，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)轉換不穩(wěn)定D.無法確定電路的行為16、想象一個數字系統(tǒng)，需要對兩個4位二進制數進行加法運算，并輸出結果。在設計這個加法器時，需要考慮速度、成本和復雜性等因素。以下哪種加法器結構可能是最合適的？（）A.半加器級聯組成的加法器，結構簡單但速度較慢B.全加器級聯組成的加法器，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的加法器，算法復雜但節(jié)省硬件資源17、在數字邏輯中，若要實現將輸入的4位二進制數擴大兩倍的功能，以下哪種電路設計是可行的？（）A.在原數左邊添加兩個0B.將原數左移一位C.將原數與自身相加D.對原數進行取反操作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。以下關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具有記憶功能的邏輯操作19、在數字邏輯中，復雜可編程邏輯器件（CPLD）和現場可編程門陣列（FPGA）是兩種常見的可編程器件。以下關于CPLD和FPGA區(qū)別的描述中，不正確的是（）A.CPLD基于乘積項結構，FPGA基于查找表結構B.FPGA的邏輯資源比CPLD豐富C.CPLD的編程速度比FPGA快D.CPLD適合實現復雜的組合邏輯，FPGA適合實現時序邏輯20、在數字系統(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字電路的功耗：（）A.降低工作電壓B.減少晶體管的數量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，舉例說明在低功耗設計中的應用。2、（本題5分）闡述數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）設計一個計數器，能夠實現從0到511的計數，并在特定狀態(tài)下進行清零操作。2、（本題5分）用VerilogHDL描述一個能實現數據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）設計一個能實現兩位二進制數乘法運算的電路，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兩個一位二進制數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）給定一個數字邏輯電