湖南工業(yè)大學科技學院《數字邏輯與數字系統(tǒng)》2021-2022學年第一學期期末試卷

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《數字邏輯與數字系統(tǒng)》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、在數字邏輯中，異步時序電路的同步方式與同步時序電路不同。以下關于異步時序電路的描述中，錯誤的是（）A.異步時序電路中，各觸發(fā)器的時鐘信號不同步B.異步時序電路的速度比同步時序電路快C.異步時序電路的設計和分析比較復雜D.異步時序電路中可能會出現(xiàn)不穩(wěn)定的狀態(tài)2、寄存器是用于存儲一組二進制數據的時序邏輯電路。以下關于寄存器的描述，錯誤的是（）A.寄存器可以由多個觸發(fā)器組成，能夠同時存儲多位數據B.移位寄存器可以實現(xiàn)數據的串行輸入和并行輸出，或者并行輸入和串行輸出C.寄存器在數字系統(tǒng)中常用于暫存數據、緩沖數據等D.寄存器的存儲容量是固定的，不能根據需要進行擴展3、數字邏輯中的全加器可以實現(xiàn)三個一位二進制數的相加。一個全加器的輸入為A=0，B=1，進位C_in=1，那么輸出的和S和進位C_out分別是多少？（）A.S=0，C_out=1B.S=1，C_out=0C.不確定D.根據其他因素判斷4、在數字邏輯中，已知一個JK觸發(fā)器的J=1，K=0，在時鐘脈沖的上升沿到來時，觸發(fā)器的輸出狀態(tài)會如何變化？（）A.置1B.置0C.保持不變D.翻轉5、在一個數字電路中，需要實現(xiàn)一個邏輯函數，通過使用硬件描述語言（HDL）進行描述。以下哪種HDL可能是最常用的？（）A.VHDL（VeryHighSpeedIntegratedCircuitHardwareDescriptionLanguage），語法嚴格，適合大型設計B.Verilog，語法簡潔，應用廣泛C.SystemVerilog，是Verilog的擴展，功能更強大但學習難度大D.以上HDL都很常用，選擇取決于個人偏好和項目需求6、在數字邏輯電路的面積優(yōu)化中，假設給定一個功能需求，需要在滿足性能要求的前提下盡量減小芯片面積?？梢酝ㄟ^邏輯化簡、資源共享和架構優(yōu)化等方法來實現(xiàn)。以下哪種方法在面積優(yōu)化中通常能夠帶來最大的節(jié)??？（）A.邏輯門級的優(yōu)化B.功能模塊的復用C.算法層面的改進D.選擇更小尺寸的晶體管7、在數字系統(tǒng)中，計數器的級聯(lián)可以實現(xiàn)更大范圍的計數。例如，將兩個4位計數器級聯(lián)，可以得到一個8位計數器。在級聯(lián)時，需要注意低位計數器的進位信號連接到高位計數器的計數輸入端。當低位計數器從1111計數到0000時，會產生一個進位信號。以下關于計數器級聯(lián)的描述，正確的是：（）A.級聯(lián)后的計數器計數速度變慢B.級聯(lián)后的計數器的最大計數值不變C.級聯(lián)后的計數器的時鐘信號相同D.級聯(lián)后的計數器的工作方式不變8、當研究數字電路中的計數器時，假設需要設計一個能夠從0計數到15的4位二進制計數器。以下哪種計數器類型可以實現(xiàn)這個功能，并且在計數過程中具有較好的穩(wěn)定性？（）A.異步計數器B.同步計數器C.加法計數器D.減法計數器9、在數字電路中，半導體存儲器起著重要的存儲作用。假設我們正在研究半導體存儲器。以下關于半導體存儲器的描述，哪一項是不正確的？（）A.隨機存取存儲器（RAM）可以隨時讀寫數據，但斷電后數據會丟失B.只讀存儲器（ROM）中的數據在制造時就被固化，無法修改C.靜態(tài)隨機存儲器（SRAM）和動態(tài)隨機存儲器（DRAM）的讀寫速度相同D.半導體存儲器的容量和存儲速度是選擇存儲器時需要考慮的重要因素10、當設計一個數字邏輯電路來比較兩個4位二進制數的大小關系時，以下哪種電路結構和邏輯門的組合可能是最有效的（）A.使用多個比較器級聯(lián)B.僅使用與門和或門C.通過加法器計算差值判斷D.以上方法都效率低下11、在數字邏輯中，計數器是一種用于計數的時序邏輯電路。以下關于計數器的描述，不準確的是（）A.計數器可以按照遞增或遞減的方式進行計數B.同步計數器的所有觸發(fā)器在同一時鐘脈沖作用下同時翻轉C.異步計數器的各觸發(fā)器的時鐘脈沖不同，導致計數速度較慢D.計數器的計數容量只取決于觸發(fā)器的數量，與電路結構無關12、考慮一個復雜的數字系統(tǒng)，其中包含多個子模塊。為了確保各個子模塊之間能夠正確地通信和協(xié)調工作，通常會使用一些控制信號。如果要產生一個同步的控制信號，使得多個子模塊在特定的時鐘周期內執(zhí)行特定的操作，以下哪種方法是最可靠的？（）A.使用一個單獨的時鐘源，通過分頻產生控制信號B.利用組合邏輯電路根據輸入條件生成控制信號C.隨機生成控制信號，依靠系統(tǒng)的容錯能力來保證正確運行D.以上方法都不可靠，無法實現(xiàn)同步控制13、在數字邏輯中，若要將一個8位的二進制數轉換為格雷碼，以下哪種方法是正確的？（）A.依次對每一位進行轉換B.整體進行邏輯運算C.通過計數器實現(xiàn)D.無法直接轉換14、在數字電路的測試和驗證中，常用的方法有功能測試、時序測試等。以下關于數字電路測試的描述，不正確的是（）A.功能測試主要檢查電路在各種輸入組合下的輸出是否符合預期B.時序測試用于驗證電路的時序特性，如建立時間和保持時間是否滿足要求C.測試向量是一組用于測試電路的輸入值，其生成是一個簡單的過程D.數字電路的測試可以完全保證電路在實際應用中的可靠性和穩(wěn)定性15、在數字邏輯電路的競爭冒險現(xiàn)象中，假設一個電路在輸入信號發(fā)生變化時，由于不同路徑的延遲差異，可能會導致輸出出現(xiàn)短暫的錯誤脈沖。這種現(xiàn)象可能會影響電路的穩(wěn)定性和可靠性。為了避免或減少競爭冒險的影響，以下哪種措施是最為有效的？（）A.增加冗余項B.引入同步時鐘C.優(yōu)化電路布局D.降低電源電壓16、在數字邏輯電路中，對于一個由與非門組成的基本RS觸發(fā)器，當輸入R=0，S=0時，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致輸出狀態(tài)的不確定？（）A.輸入同時變?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17、在數字電路中，若要實現(xiàn)一個能將并行數據轉換為串行數據的電路，并且數據在時鐘的上升沿進行轉換，以下哪種觸發(fā)器較為合適？（）A.D觸發(fā)器B.JK觸發(fā)器C.T觸發(fā)器D.以上都可以18、數字邏輯中的乘法器可以通過不同的方式實現(xiàn)。假設要實現(xiàn)一個4×4的乘法器，使用移位相加的方法，以下哪個步驟是關鍵？（）A.確定移位的次數B.控制加法的順序C.處理乘法的符號D.以上步驟都很關鍵19、假設在一個數字音頻處理系統(tǒng)中，需要對音頻信號進行采樣、量化和編碼。為了保證音頻質量和減少量化誤差，需要選擇合適的數字邏輯電路和算法。以下哪種量化方法在數字音頻處理中通常能夠提供較好的音質？（）A.均勻量化B.非均勻量化C.直接量化D.間接量化20、已知一個JK觸發(fā)器的J=0，K=1，在時鐘脈沖的下降沿到來時，觸發(fā)器的輸出狀態(tài)會如何變化？（）A.置1B.置0C.保持不變D.翻轉二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）深入分析在數字邏輯中的計數器的初始狀態(tài)設置和復位方式，以及對計數過程的影響。2、（本題5分）深入解釋在數字電路的電磁兼容測試中，測試的項目和標準以及整改措施。3、（本題5分）在數字邏輯電路設計中，說明如何根據給定的邏輯功能要求，使用門電路構建出相應的電路，并分析可能出現(xiàn)的競爭冒險現(xiàn)象及解決方法。三、設計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）設計一個能判斷輸入的5位二進制數是否為回文數（即正讀反讀都一樣）的邏輯電路，給出設計思路和電路實現(xiàn)。2、（本題5分）利用加法器和邏輯門設計一個能實現(xiàn)兩個三位二進制數的加法和減法運算切換的電路，畫出邏輯圖。3、（本題5分）設計一個能對輸入的四位二進制數進行格雷碼編碼的電路，畫出邏輯圖和編碼原理。4、（本題5分）用中規(guī)模集成電路設計一個能實現(xiàn)模8可逆計數器（可加可減）的電路，畫出邏輯圖和狀態(tài)轉換圖。5、（本題5分）設計一個能判斷輸入的7位二進制數是否為水仙花數（各位數字的立方和等于該數本身）的邏輯電路，給出設計過程和邏輯表達式。