廣東新安職業(yè)技術(shù)學(xué)院《數(shù)字邏輯與微處理器》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷

學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場(chǎng)____________準(zhǔn)考證號(hào)學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場(chǎng)____________準(zhǔn)考證號(hào)…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁廣東新安職業(yè)技術(shù)學(xué)院

《數(shù)字邏輯與微處理器》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷題號(hào)一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共25個(gè)小題，每小題1分，共25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、在數(shù)字邏輯的應(yīng)用中，計(jì)算機(jī)的CPU設(shè)計(jì)是一個(gè)重要的領(lǐng)域。以下關(guān)于CPU中數(shù)字邏輯的描述，錯(cuò)誤的是（）A.CPU中的算術(shù)邏輯單元（ALU）使用數(shù)字邏輯電路來實(shí)現(xiàn)各種運(yùn)算B.控制單元通過數(shù)字邏輯電路產(chǎn)生控制信號(hào)，協(xié)調(diào)CPU的工作C.CPU的性能主要取決于數(shù)字邏輯電路的速度和復(fù)雜度D.CPU的設(shè)計(jì)與數(shù)字邏輯的知識(shí)無關(guān)，只需要考慮軟件的需求2、對(duì)于一個(gè)T觸發(fā)器，當(dāng)T=1時(shí)，在時(shí)鐘脈沖作用下，其輸出狀態(tài)？（）A.置0B.置1C.保持不變D.翻轉(zhuǎn)3、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4、或門是數(shù)字邏輯中的另一種基本邏輯門。對(duì)于或門的特性和應(yīng)用，以下說法不正確的是（）A.或門的邏輯功能是只要有一個(gè)輸入為高電平，輸出就為高電平B.或門常用于實(shí)現(xiàn)加法運(yùn)算C.或門的邏輯表達(dá)式為Y=A∨BD.或門的輸出只取決于當(dāng)前的輸入，與之前的輸入狀態(tài)無關(guān)5、時(shí)序邏輯電路在數(shù)字系統(tǒng)中具有重要作用。假設(shè)我們正在研究一個(gè)時(shí)序邏輯電路。以下關(guān)于時(shí)序邏輯電路的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.時(shí)序邏輯電路的輸出不僅取決于當(dāng)前的輸入，還取決于電路的內(nèi)部狀態(tài)B.觸發(fā)器是構(gòu)成時(shí)序邏輯電路的基本存儲(chǔ)單元，如D觸發(fā)器、JK觸發(fā)器等C.時(shí)序邏輯電路中的計(jì)數(shù)器可以用于計(jì)數(shù)脈沖信號(hào)的個(gè)數(shù)，實(shí)現(xiàn)定時(shí)和分頻功能D.時(shí)序邏輯電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)換總是穩(wěn)定和可預(yù)測(cè)的，不會(huì)出現(xiàn)不確定的狀態(tài)6、在數(shù)字電路中，若要對(duì)一個(gè)8位二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行取反操作，可使用：（）A.與門B.或門C.非門D.異或門7、已知一個(gè)數(shù)字電路的功耗主要由靜態(tài)功耗和動(dòng)態(tài)功耗組成，當(dāng)電路的工作頻率增加時(shí)，哪種功耗會(huì)顯著增加？（）A.靜態(tài)功耗B.動(dòng)態(tài)功耗C.靜態(tài)和動(dòng)態(tài)功耗都會(huì)增加D.靜態(tài)和動(dòng)態(tài)功耗都不變8、考慮一個(gè)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(hào)。如果輸入條件較多且復(fù)雜，以下哪種控制器的設(shè)計(jì)方法是最合適的？（）A.硬布線控制器，通過邏輯門直接實(shí)現(xiàn)控制邏輯B.微程序控制器，使用存儲(chǔ)的微指令來產(chǎn)生控制信號(hào)C.隨機(jī)生成控制信號(hào)，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9、在數(shù)字邏輯的理論基礎(chǔ)中，以下關(guān)于布爾代數(shù)基本定律的描述，不正確的是（）A.布爾代數(shù)的基本定律包括交換律、結(jié)合律和分配律B.這些定律是數(shù)字邏輯運(yùn)算和化簡(jiǎn)的基礎(chǔ)C.布爾代數(shù)的定律在所有情況下都適用，沒有任何限制D.違反布爾代數(shù)定律可能導(dǎo)致邏輯錯(cuò)誤10、在數(shù)字電路中，使用譯碼器和與門實(shí)現(xiàn)邏輯函數(shù)，若譯碼器的輸出有高電平也有低電平，那么最終的輸出由什么決定？（）A.與門的輸入B.譯碼器的輸入C.與門的輸出D.以上都不對(duì)11、在數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)中，需要考慮電路的可測(cè)試性。如果要設(shè)計(jì)一個(gè)易于測(cè)試的電路，以下哪種原則是應(yīng)該遵循的？（）A.盡量減少內(nèi)部節(jié)點(diǎn)的數(shù)量B.增加測(cè)試點(diǎn)，便于觀測(cè)內(nèi)部信號(hào)C.使電路的功能盡可能簡(jiǎn)單D.以上原則都對(duì)提高電路的可測(cè)試性有幫助12、在數(shù)字電路中，若要存儲(chǔ)8位的數(shù)據(jù)，以下哪種存儲(chǔ)器件是合適的選擇？（）A.SRAMB.DRAMC.ROMD.以上都是13、在數(shù)字邏輯電路的故障診斷中，假設(shè)一個(gè)復(fù)雜的電路出現(xiàn)了異常輸出，但輸入信號(hào)看起來是正常的。為了找出故障的位置和原因，需要運(yùn)用各種測(cè)試方法和邏輯推理。以下哪種測(cè)試方法對(duì)于定位這種隱藏的電路故障最為有效？（）A.功能測(cè)試B.時(shí)序測(cè)試C.邏輯分析儀測(cè)試D.替換部件測(cè)試14、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。串行輸入并行輸出移位寄存器可以在一個(gè)時(shí)鐘脈沖下將串行輸入的數(shù)據(jù)并行輸出。假設(shè)一個(gè)8位串行輸入并行輸出移位寄存器，初始狀態(tài)為00000000，在經(jīng)過8個(gè)時(shí)鐘脈沖后，輸入的數(shù)據(jù)為10101010，此時(shí)寄存器的輸出為：（）A.00000000B.10101010C.01010101D.1111111115、數(shù)字邏輯中的ROM（只讀存儲(chǔ)器）可以存儲(chǔ)固定的數(shù)據(jù)。假設(shè)一個(gè)8×4的ROM，其地址線有3條，數(shù)據(jù)線有4條。當(dāng)輸入地址為010時(shí)，輸出的數(shù)據(jù)可能是什么？（）A.0000B.0101C.1111D.以上都有可能16、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17、對(duì)于一個(gè)異步時(shí)序邏輯電路，其狀態(tài)轉(zhuǎn)換與時(shí)鐘信號(hào)不同步。若在某個(gè)時(shí)刻，輸入發(fā)生變化，那么狀態(tài)的改變會(huì)立即發(fā)生嗎？（）A.會(huì)B.不會(huì)C.有時(shí)會(huì)D.不確定18、對(duì)于一個(gè)由D觸發(fā)器構(gòu)成的移位寄存器，如果要實(shí)現(xiàn)串行輸入并行輸出，最少需要幾個(gè)D觸發(fā)器？（）A.2B.4C.8D.1619、觸發(fā)器是時(shí)序邏輯電路的基本存儲(chǔ)單元。關(guān)于基本RS觸發(fā)器，以下說法不正確的是（）A.基本RS觸發(fā)器存在不定狀態(tài)，在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)盡量避免B.基本RS觸發(fā)器可以由兩個(gè)與非門或者兩個(gè)或非門構(gòu)成C.基本RS觸發(fā)器的輸入信號(hào)直接控制輸出狀態(tài)的改變D.基本RS觸發(fā)器的輸出狀態(tài)在時(shí)鐘脈沖的上升沿或下降沿發(fā)生變化20、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。以下關(guān)于只讀存儲(chǔ)器（ROM）特點(diǎn)的描述中，錯(cuò)誤的是（）A.存儲(chǔ)的內(nèi)容在斷電后不會(huì)丟失B.只能讀取數(shù)據(jù)，不能寫入數(shù)據(jù)C.可以通過編程改變存儲(chǔ)的內(nèi)容D.常用于存儲(chǔ)固定不變的程序和數(shù)據(jù)21、數(shù)字邏輯中的FPGA（現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列）具有可編程的特性。假設(shè)在一個(gè)FPGA設(shè)計(jì)中，需要更改某個(gè)邏輯功能，以下哪種方式可以實(shí)現(xiàn)？（）A.重新編程B.更換芯片C.調(diào)整外部電路D.以上方式都不行22、對(duì)于一個(gè)JK觸發(fā)器，當(dāng)J=0，K=1時(shí)，在時(shí)鐘脈沖作用下，其輸出狀態(tài)為？（）A.置0B.置1C.保持不變D.翻轉(zhuǎn)23、考慮一個(gè)數(shù)字系統(tǒng)中的編碼器，它需要將8個(gè)輸入信號(hào)編碼為3位的二進(jìn)制代碼輸出。以下哪種編碼器能夠滿足這個(gè)要求，并且具有較高的編碼效率？（）A.普通編碼器，任何時(shí)刻只允許一個(gè)輸入有效B.優(yōu)先編碼器，允許同時(shí)多個(gè)輸入，但優(yōu)先編碼優(yōu)先級(jí)高的C.二進(jìn)制編碼器，直接將輸入轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制D.十進(jìn)制編碼器，將十進(jìn)制輸入編碼為二進(jìn)制24、在數(shù)字電路中，半導(dǎo)體存儲(chǔ)器起著重要的存儲(chǔ)作用。假設(shè)我們正在研究半導(dǎo)體存儲(chǔ)器。以下關(guān)于半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM）可以隨時(shí)讀寫數(shù)據(jù)，但斷電后數(shù)據(jù)會(huì)丟失B.只讀存儲(chǔ)器（ROM）中的數(shù)據(jù)在制造時(shí)就被固化，無法修改C.靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器（SRAM）和動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器（DRAM）的讀寫速度相同D.半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的容量和存儲(chǔ)速度是選擇存儲(chǔ)器時(shí)需要考慮的重要因素25、對(duì)于一個(gè)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.module二、簡(jiǎn)答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）深入分析在數(shù)字邏輯電路的時(shí)序分析工具中，如TimeQuest等，如何使用它們進(jìn)行時(shí)序約束和分析。2、（本題5分）詳細(xì)說明在計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)中，如何根據(jù)需求確定計(jì)數(shù)器的進(jìn)制、計(jì)數(shù)范圍和觸發(fā)方式。3、（本題5分）解釋在數(shù)字系統(tǒng)中什么是異步FIFO（先入先出隊(duì)列），以及它的工作原理和應(yīng)用場(chǎng)景。4、（本題5分）詳細(xì)闡述如何用硬件描述語言描述一個(gè)同步FIFO的實(shí)現(xiàn)過程。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)能判斷輸入的9位二進(jìn)制數(shù)是否能被5整除且其數(shù)字之和為偶數(shù)的邏輯電路，列出真值表和邏輯表達(dá)式。2、（本題5分）使用計(jì)數(shù)器和移位寄存器設(shè)計(jì)一個(gè)能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的循環(huán)存儲(chǔ)和讀取的電路，畫出邏輯圖和工作原理。3、（本題5分）用邏輯門設(shè)計(jì)一個(gè)能實(shí)現(xiàn)兩個(gè)9位二進(jìn)制數(shù)加法運(yùn)算（考慮進(jìn)位和溢出）的電路，畫出邏輯圖和真值表。4、（本題5分）使用D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)6位扭環(huán)形計(jì)數(shù)器，畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖和電路。5、（本題5分）使用計(jì)數(shù)器和移位寄存器設(shè)計(jì)一個(gè)能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)隨機(jī)移位和存儲(chǔ)的電路，畫出邏輯圖和操作模式。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)崿F(xiàn)對(duì)輸入的多位二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行排序，例如冒泡排序或快速排序算法的硬件實(shí)現(xiàn)。分析排序算法在數(shù)字電路中