云南新興職業(yè)學(xué)院《數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)》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(yè)，共3頁(yè)云南新興職業(yè)學(xué)院《數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)》

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、數(shù)字邏輯中的計(jì)數(shù)器可以按照不同的進(jìn)制進(jìn)行計(jì)數(shù)。一個(gè)六進(jìn)制計(jì)數(shù)器，需要幾個(gè)觸發(fā)器來(lái)實(shí)現(xiàn)？（）A.三個(gè)B.四個(gè)C.不確定D.根據(jù)計(jì)數(shù)器的類型判斷2、當(dāng)研究數(shù)字邏輯中的鎖存器時(shí)，假設(shè)一個(gè)鎖存器在輸入信號(hào)消失后仍然保持其輸出狀態(tài)。以下關(guān)于鎖存器的特點(diǎn)和應(yīng)用場(chǎng)景，哪個(gè)說(shuō)法是正確的（）A.常用于臨時(shí)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)B.不能用于數(shù)據(jù)的同步C.輸出狀態(tài)只能由時(shí)鐘信號(hào)改變D.以上說(shuō)法都不正確3、在數(shù)字邏輯中，計(jì)數(shù)器是常見(jiàn)的時(shí)序邏輯電路。如果要設(shè)計(jì)一個(gè)模10的計(jì)數(shù)器，也就是從0計(jì)數(shù)到9后重新回到0，以下哪種方法是可行的？（）A.使用4個(gè)觸發(fā)器，通過(guò)反饋邏輯實(shí)現(xiàn)B.使用5個(gè)觸發(fā)器，按照特定順序連接C.使用10個(gè)觸發(fā)器，每個(gè)對(duì)應(yīng)一個(gè)計(jì)數(shù)狀態(tài)D.無(wú)法用常見(jiàn)的數(shù)字邏輯器件實(shí)現(xiàn)模10計(jì)數(shù)器4、對(duì)于一個(gè)同步時(shí)序邏輯電路的狀態(tài)表，若存在兩個(gè)狀態(tài)在同一輸入下轉(zhuǎn)換到同一后繼狀態(tài)，則這兩個(gè)狀態(tài)是？（）A.等價(jià)狀態(tài)B.不等價(jià)狀態(tài)C.不確定D.以上都不對(duì)5、在數(shù)字系統(tǒng)中，要將一個(gè)4位的二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為格雷碼，以下轉(zhuǎn)換方式正確的是：（）A.直接按位取反B.相鄰位異或C.相鄰位相加D.整體乘以26、在數(shù)字邏輯電路中，對(duì)于一個(gè)由與非門組成的基本RS觸發(fā)器，當(dāng)輸入R=0，S=0時(shí)，觸發(fā)器的輸出狀態(tài)將保持不變，那么以下哪種情況可能導(dǎo)致輸出狀態(tài)的不確定？（）A.輸入同時(shí)變?yōu)镽=1，S=1B.輸入變?yōu)镽=1，S=0C.輸入變?yōu)镽=0，S=1D.以上都不是7、在數(shù)字電路中，若要對(duì)一個(gè)16位的二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行取反操作，以下哪種方法是最有效的？（）A.逐位取反B.使用反相器芯片C.通過(guò)邏輯運(yùn)算D.以上都不是8、若要設(shè)計(jì)一個(gè)能對(duì)輸入的5位二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行奇偶校驗(yàn)的電路，以下哪種方法較為合適？（）A.使用異或門B.使用加法器C.使用計(jì)數(shù)器D.使用比較器9、假設(shè)要設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電路來(lái)實(shí)現(xiàn)一個(gè)比較器，能夠比較兩個(gè)8位二進(jìn)制數(shù)的大小。以下哪種結(jié)構(gòu)可能是最直接的實(shí)現(xiàn)方式？（）A.使用逐位比較的方法，通過(guò)邏輯門產(chǎn)生比較結(jié)果B.將兩個(gè)數(shù)相減，根據(jù)結(jié)果的符號(hào)判斷大小C.先將兩個(gè)數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制，然后進(jìn)行比較D.以上方式都不適合實(shí)現(xiàn)比較器10、想象一個(gè)數(shù)字系統(tǒng)中，需要對(duì)輸入的8位二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行編碼，將其轉(zhuǎn)換為3位的二進(jìn)制編碼。在選擇編碼方式時(shí)，需要考慮編碼的唯一性和容錯(cuò)性等因素。以下哪種編碼方式可能是最合適的？（）A.格雷碼，相鄰數(shù)值的編碼只有一位不同，具有良好的容錯(cuò)性B.8421碼，是常見(jiàn)的二進(jìn)制編碼方式，但相鄰數(shù)值變化可能多位不同C.余3碼，在8421碼基礎(chǔ)上加上3得到，計(jì)算復(fù)雜D.隨機(jī)編碼，編碼方式不固定，難以保證唯一性和規(guī)律11、在數(shù)字電路的測(cè)試和驗(yàn)證中，常用的方法有功能測(cè)試、時(shí)序測(cè)試等。以下關(guān)于數(shù)字電路測(cè)試的描述，不正確的是（）A.功能測(cè)試主要檢查電路在各種輸入組合下的輸出是否符合預(yù)期B.時(shí)序測(cè)試用于驗(yàn)證電路的時(shí)序特性，如建立時(shí)間和保持時(shí)間是否滿足要求C.測(cè)試向量是一組用于測(cè)試電路的輸入值，其生成是一個(gè)簡(jiǎn)單的過(guò)程D.數(shù)字電路的測(cè)試可以完全保證電路在實(shí)際應(yīng)用中的可靠性和穩(wěn)定性12、在數(shù)字電路中，使用比較器比較兩個(gè)16位有符號(hào)數(shù)的大小時(shí)，若發(fā)生溢出，比較結(jié)果是否準(zhǔn)確？（）A.準(zhǔn)確B.不準(zhǔn)確C.有時(shí)準(zhǔn)確D.以上都不對(duì)13、若一個(gè)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)狀態(tài)從0000依次遞增到1111，然后又回到0000重新開(kāi)始計(jì)數(shù)，這是一個(gè)多少進(jìn)制的計(jì)數(shù)器？（）A.4B.8C.10D.1614、在數(shù)字電路設(shè)計(jì)中，需要對(duì)一個(gè)復(fù)雜的邏輯函數(shù)進(jìn)行化簡(jiǎn)，以減少門電路的數(shù)量和降低成本。假設(shè)給定的邏輯函數(shù)為F=AB'C+A'BC+ABC'+A'B'C'，以下哪種方法可能是最有效的化簡(jiǎn)途徑？（）A.運(yùn)用卡諾圖進(jìn)行化簡(jiǎn)B.通過(guò)邏輯代數(shù)的基本定律和公式進(jìn)行化簡(jiǎn)C.采用真值表分析化簡(jiǎn)D.隨機(jī)嘗試不同的運(yùn)算組合進(jìn)行化簡(jiǎn)15、在數(shù)字邏輯的同步時(shí)序電路中，時(shí)鐘信號(hào)起到同步作用。假設(shè)一個(gè)同步時(shí)序電路的時(shí)鐘頻率過(guò)高，可能會(huì)導(dǎo)致以下哪種問(wèn)題（）A.電路性能提高B.功耗降低C.時(shí)序混亂D.以上都不是問(wèn)題16、在數(shù)字電路的設(shè)計(jì)中，卡諾圖是一種用于化簡(jiǎn)邏輯函數(shù)的工具。以下關(guān)于卡諾圖化簡(jiǎn)的描述，錯(cuò)誤的是（）A.卡諾圖中的相鄰方格可以合并，以消去變量B.卡諾圖化簡(jiǎn)可以得到最簡(jiǎn)與或表達(dá)式C.卡諾圖只適用于變量較少的邏輯函數(shù)化簡(jiǎn)D.卡諾圖化簡(jiǎn)的結(jié)果一定是唯一的17、在數(shù)字邏輯的計(jì)數(shù)器應(yīng)用中，假設(shè)一個(gè)計(jì)數(shù)器被用于產(chǎn)生定時(shí)信號(hào)。以下哪種計(jì)數(shù)器的工作方式最適合實(shí)現(xiàn)精確的定時(shí)功能？（）A.自由運(yùn)行計(jì)數(shù)器B.可預(yù)置計(jì)數(shù)器C.可逆計(jì)數(shù)器D.環(huán)形計(jì)數(shù)器18、在數(shù)字邏輯中，硬件描述語(yǔ)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(yǔ)言的描述中，錯(cuò)誤的是（）A.VHDL和Verilog是兩種常見(jiàn)的硬件描述語(yǔ)言B.硬件描述語(yǔ)言可以進(jìn)行邏輯仿真和綜合C.硬件描述語(yǔ)言的描述與具體的硬件實(shí)現(xiàn)無(wú)關(guān)D.硬件描述語(yǔ)言只能用于設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的數(shù)字電路19、在數(shù)字電路中，加法器的進(jìn)位鏈可以采用不同的結(jié)構(gòu)。假設(shè)一個(gè)16位加法器，采用先行進(jìn)位結(jié)構(gòu)，與串行進(jìn)位結(jié)構(gòu)相比，以下哪個(gè)方面會(huì)有顯著的改善？（）A.電路的復(fù)雜度B.計(jì)算速度C.功耗D.占用的芯片面積20、在數(shù)字系統(tǒng)中，若要對(duì)一個(gè)10位的二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行編碼，使其能夠通過(guò)較少的線路進(jìn)行傳輸，以下哪種編碼方式可能是合適的？（）A.格雷碼B.8421碼C.余3碼D.以上都不是二、簡(jiǎn)答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）解釋什么是數(shù)字邏輯中的格雷碼計(jì)數(shù)器，以及它相比普通計(jì)數(shù)器的優(yōu)點(diǎn)。2、（本題5分）詳細(xì)說(shuō)明在計(jì)數(shù)器的異步清零和同步清零的實(shí)現(xiàn)方式和區(qū)別，以及在實(shí)際設(shè)計(jì)中的選擇依據(jù)。3、（本題5分）詳細(xì)說(shuō)明在多路選擇器的故障診斷與容錯(cuò)設(shè)計(jì)中，常見(jiàn)故障類型和容錯(cuò)方法。4、（本題5分）解釋在數(shù)字系統(tǒng)中什么是時(shí)鐘抖動(dòng)和時(shí)鐘偏斜，它們對(duì)電路性能的影響。5、（本題5分）說(shuō)明在數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)中如何進(jìn)行邏輯電路的功耗估算和優(yōu)化。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)同步時(shí)序邏輯電路，實(shí)現(xiàn)一個(gè)模13的計(jì)數(shù)器，畫(huà)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖和電路連接。2、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)能對(duì)輸入的五位格雷碼進(jìn)行二進(jìn)制編碼的電路，畫(huà)出邏輯圖和編碼方法。3、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)全加器，能夠進(jìn)行兩個(gè)32位二進(jìn)制數(shù)的加法運(yùn)算，并輸出結(jié)果和進(jìn)位。4、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)能檢測(cè)輸入的14位二進(jìn)制數(shù)中是否存在連續(xù)的11個(gè)1的邏輯電路，寫(xiě)出詳細(xì)的邏輯表達(dá)式和設(shè)計(jì)方法。5、（本題5分）利用邏輯門設(shè)計(jì)一個(gè)與或非門。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)字邏輯電路，實(shí)現(xiàn)一個(gè)3位的循環(huán)移位寄存器，具有左移、右移和并行加載功能。詳細(xì)描述各功能的實(shí)現(xiàn)方式，通過(guò)邏輯表達(dá)式和時(shí)序圖進(jìn)行分析，并畫(huà)出邏輯電路圖。思考該移位寄存器在數(shù)據(jù)處理和通信中的應(yīng)用場(chǎng)景。2、（本題10分）設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電路，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)輸入的二進(jìn)