云南工程職業(yè)學(xué)院《數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)》2023-2024學(xué)年第一學(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)云南工程職業(yè)學(xué)院《數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)》

2023-2024學(xué)年第一學(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30個(gè)小題，每小題1分，共30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、假設(shè)正在研究數(shù)字電路的功耗問(wèn)題。隨著電路規(guī)模的增大和工作頻率的提高，功耗成為一個(gè)重要的考慮因素。如果要降低一個(gè)數(shù)字電路的功耗，以下哪種措施是最有效的？（）A.降低電源電壓B.減少電路中的邏輯門數(shù)量C.降低工作頻率D.以上方法綜合使用，以最大程度降低功耗2、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.163、在數(shù)字邏輯中，提高數(shù)字電路的可靠性可以采用多種措施。以下措施中，不能提高數(shù)字電路可靠性的是（）A.采用冗余設(shè)計(jì)B.優(yōu)化電路布局和布線C.提高工作電壓D.選用高質(zhì)量的元器件4、譯碼器是編碼器的逆過(guò)程，它將輸入的編碼轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)。以下關(guān)于譯碼器的說(shuō)法，不正確的是（）A.譯碼器可以將二進(jìn)制編碼轉(zhuǎn)換為多個(gè)輸出信號(hào)，每個(gè)輸出信號(hào)對(duì)應(yīng)一個(gè)編碼值B.二進(jìn)制譯碼器的輸入編碼位數(shù)和輸出信號(hào)數(shù)量之間存在固定的關(guān)系C.譯碼器在數(shù)字電路中常用于地址譯碼和數(shù)據(jù)選擇D.譯碼器的輸出信號(hào)總是相互獨(dú)立，不會(huì)存在相互影響的情況5、想象一個(gè)數(shù)字系統(tǒng)中，需要對(duì)輸入的模擬信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化處理。以下哪個(gè)步驟可能是最先需要進(jìn)行的？（）A.采樣，按照一定的時(shí)間間隔獲取模擬信號(hào)的樣本值B.量化，將采樣得到的模擬值轉(zhuǎn)換為離散的數(shù)字值C.編碼，對(duì)量化后的數(shù)字值進(jìn)行編碼，以便存儲(chǔ)和傳輸D.濾波，去除模擬信號(hào)中的噪聲6、對(duì)于一個(gè)PLA器件，其與門陣列和或門陣列的可編程性分別體現(xiàn)在哪里？（）A.連接方式B.輸入信號(hào)C.輸出信號(hào)D.以上都不是7、計(jì)數(shù)器是一種常見(jiàn)的時(shí)序邏輯電路，用于對(duì)脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)。有同步計(jì)數(shù)器和異步計(jì)數(shù)器之分。同步計(jì)數(shù)器的所有觸發(fā)器共用同一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)，而異步計(jì)數(shù)器的觸發(fā)器則不是。對(duì)于一個(gè)4位異步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器，從初始狀態(tài)0000開(kāi)始計(jì)數(shù)，經(jīng)過(guò)8個(gè)時(shí)鐘脈沖后，計(jì)數(shù)器的狀態(tài)為：（）A.1000B.0111C.1001D.11008、要設(shè)計(jì)一個(gè)能將4位二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為格雷碼的電路，以下哪種方法是可行的？（）A.使用加法器B.使用減法器C.通過(guò)邏輯表達(dá)式直接轉(zhuǎn)換D.以上都不行9、在數(shù)字邏輯電路中，移位寄存器可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的移位操作。一個(gè)8位左移寄存器，當(dāng)輸入為特定的二進(jìn)制數(shù)時(shí)，經(jīng)過(guò)多次時(shí)鐘脈沖后，輸出會(huì)發(fā)生什么變化？（）A.輸出的數(shù)據(jù)依次向左移動(dòng)B.輸出的數(shù)據(jù)依次向右移動(dòng)C.不確定D.輸出的數(shù)據(jù)保持不變10、數(shù)字邏輯是計(jì)算機(jī)科學(xué)的重要基礎(chǔ)，它研究數(shù)字信號(hào)的存儲(chǔ)、傳輸和處理。在數(shù)字電路中，邏輯門是實(shí)現(xiàn)基本邏輯運(yùn)算的單元。以下關(guān)于與門的描述中，錯(cuò)誤的是（）A.與門的邏輯功能是當(dāng)所有輸入都為高電平時(shí)，輸出才為高電平B.與門可以用二極管和電阻來(lái)實(shí)現(xiàn)C.與門的邏輯表達(dá)式為Y=A∧B，其中A和B是輸入，Y是輸出D.與門在實(shí)際應(yīng)用中，輸入信號(hào)的變化不會(huì)影響輸出結(jié)果11、在一個(gè)由多個(gè)邏輯門組成的數(shù)字電路中，已知每個(gè)邏輯門的延遲時(shí)間相同，若整個(gè)電路的總延遲時(shí)間為20ns，其中包含5個(gè)邏輯門，那么每個(gè)邏輯門的延遲時(shí)間大約是多少？（）A.2nsB.4nsC.5nsD.10ns12、在數(shù)字邏輯中，加法器是基本的運(yùn)算電路。假設(shè)我們正在研究加法器的實(shí)現(xiàn)。以下關(guān)于加法器的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.半加器可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)一位二進(jìn)制數(shù)的加法，不考慮進(jìn)位輸入B.全加器可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)一位二進(jìn)制數(shù)的加法，并考慮進(jìn)位輸入C.多位加法器可以通過(guò)級(jí)聯(lián)多個(gè)全加器來(lái)實(shí)現(xiàn)D.加法器的運(yùn)算速度與位數(shù)無(wú)關(guān)，只取決于所用的邏輯門的速度13、假設(shè)要設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電路來(lái)產(chǎn)生一個(gè)周期性的脈沖信號(hào)，脈沖寬度和周期可以調(diào)整。以下哪種電路元件或模塊可能是最關(guān)鍵的？（）A.計(jì)數(shù)器，通過(guò)設(shè)置計(jì)數(shù)值來(lái)控制脈沖的周期B.寄存器，用于存儲(chǔ)脈沖的狀態(tài)C.比較器，比較輸入值來(lái)產(chǎn)生脈沖D.編碼器，將輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為特定的編碼輸出14、寄存器是用于存儲(chǔ)一組二進(jìn)制數(shù)據(jù)的時(shí)序邏輯電路。以下關(guān)于寄存器的描述，錯(cuò)誤的是（）A.寄存器可以由多個(gè)觸發(fā)器組成，能夠同時(shí)存儲(chǔ)多位數(shù)據(jù)B.移位寄存器可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)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(shù)字系統(tǒng)中常用于暫存數(shù)據(jù)、緩沖數(shù)據(jù)等D.寄存器的存儲(chǔ)容量是固定的，不能根據(jù)需要進(jìn)行擴(kuò)展15、在數(shù)字邏輯中，編碼器用于將一組輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制編碼輸出。例如，一個(gè)8線-3線編碼器，有8個(gè)輸入信號(hào)，它會(huì)將輸入的8個(gè)信號(hào)編碼為3位二進(jìn)制輸出。如果同時(shí)有多個(gè)輸入信號(hào)有效，以下關(guān)于編碼器輸出的描述，正確的是：（）A.輸出是隨機(jī)的B.輸出是無(wú)效的C.輸出是多個(gè)有效編碼的組合D.輸出是優(yōu)先級(jí)最高的輸入信號(hào)的編碼16、在數(shù)字系統(tǒng)中，接口電路用于連接不同的數(shù)字設(shè)備。以下關(guān)于接口電路的功能和要求，不正確的是（）A.接口電路要實(shí)現(xiàn)信號(hào)的轉(zhuǎn)換和匹配B.接口電路要保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院头€(wěn)定性C.接口電路不需要考慮設(shè)備之間的速度差異D.接口電路要符合相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范17、在數(shù)字邏輯的組合邏輯電路設(shè)計(jì)中，假設(shè)要實(shí)現(xiàn)一個(gè)函數(shù)F=AB+CD，其中A、B、C、D是輸入變量。以下哪種邏輯門的組合最適合用來(lái)構(gòu)建這個(gè)電路？（）A.與門和或門B.或門和非門C.與非門和或非門D.異或門和同或門18、在數(shù)字電路中，使用移位寄存器實(shí)現(xiàn)串行數(shù)據(jù)到并行數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，若要轉(zhuǎn)換8位數(shù)據(jù)，需要多少個(gè)時(shí)鐘脈沖？（）A.1B.8C.16D.3219、在數(shù)字邏輯中，編碼器和解碼器是常用的組件。假如有一個(gè)8輸入3輸出的編碼器，當(dāng)8個(gè)輸入中有且僅有一個(gè)為1時(shí)，輸出對(duì)應(yīng)的3位二進(jìn)制編碼。如果同時(shí)有多個(gè)輸入為1，則輸出為非法編碼。那么，這種編碼器屬于什么類型？（）A.普通編碼器，允許多個(gè)輸入同時(shí)有效B.優(yōu)先編碼器，能夠識(shí)別優(yōu)先級(jí)最高的輸入C.二進(jìn)制編碼器，將輸入直接轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制編碼D.十進(jìn)制編碼器，將十進(jìn)制輸入轉(zhuǎn)換為編碼20、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21、若一個(gè)數(shù)字電路的電源電壓發(fā)生波動(dòng)，可能會(huì)對(duì)電路的什么產(chǎn)生影響？（）A.輸出邏輯電平B.工作速度C.功耗D.以上都是22、假設(shè)正在設(shè)計(jì)一個(gè)用于衛(wèi)星通信的數(shù)字邏輯電路，需要滿足高可靠性、低功耗和抗輻射等特殊要求。由于衛(wèi)星環(huán)境的復(fù)雜性和特殊性，對(duì)電路的設(shè)計(jì)和驗(yàn)證提出了極高的挑戰(zhàn)。以下哪種設(shè)計(jì)和驗(yàn)證方法在這種情況下是最為關(guān)鍵的？（）A.仿真驗(yàn)證B.硬件在環(huán)測(cè)試C.形式化驗(yàn)證D.實(shí)地測(cè)試23、在數(shù)字邏輯電路的競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)現(xiàn)象中，當(dāng)輸入信號(hào)發(fā)生變化時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致輸出出現(xiàn)短暫的錯(cuò)誤脈沖。假設(shè)一個(gè)邏輯電路存在競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)，以下哪種方法可以有效地消除這種現(xiàn)象（）A.增加冗余項(xiàng)B.減少邏輯門的數(shù)量C.改變輸入信號(hào)的頻率D.以上方法都不能消除競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)24、想象一個(gè)數(shù)字系統(tǒng)中，需要對(duì)一個(gè)高頻的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行分頻，得到較低頻率的信號(hào)。以下哪種分頻器的實(shí)現(xiàn)方式可能是最有效的？（）A.計(jì)數(shù)器式分頻器，通過(guò)計(jì)數(shù)實(shí)現(xiàn)分頻，簡(jiǎn)單可靠B.移位寄存器式分頻器，利用移位操作分頻，速度較快C.基于鎖相環(huán)的分頻器，能夠?qū)崿F(xiàn)高精度分頻，但電路復(fù)雜D.以上分頻器方式效果相同，可以任意選擇25、考慮到一個(gè)高速數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，需要對(duì)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行編碼以提高抗干擾能力和糾錯(cuò)能力。假設(shè)采用了一種基于特定邏輯運(yùn)算的編碼方式，在接收端需要相應(yīng)的解碼電路來(lái)恢復(fù)原始數(shù)據(jù)。以下哪種編碼解碼方案在高速數(shù)據(jù)傳輸中能夠提供較好的性能和糾錯(cuò)能力？（）A.海明碼B.格雷碼C.BCD碼D.余3碼26、在數(shù)字邏輯中，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)。以下關(guān)于時(shí)序邏輯電路的特點(diǎn)，描述錯(cuò)誤的是（）A.時(shí)序邏輯電路中一定包含存儲(chǔ)元件，如觸發(fā)器B.時(shí)序邏輯電路的輸出變化是按照一定的時(shí)鐘節(jié)拍進(jìn)行的C.時(shí)序邏輯電路的功能比組合邏輯電路更復(fù)雜，但應(yīng)用范圍相對(duì)較窄D.分析和設(shè)計(jì)時(shí)序邏輯電路需要考慮時(shí)鐘信號(hào)、狀態(tài)轉(zhuǎn)換等因素27、想象一個(gè)數(shù)字系統(tǒng)中，需要存儲(chǔ)大量的數(shù)據(jù)，并且要求能夠快速讀取和寫(xiě)入。以下哪種存儲(chǔ)器件可能是最適合的？（）A.SRAM（靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器），速度快但集成度低、成本高B.DRAM（動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器），需要定時(shí)刷新，但集成度高、成本低C.ROM（只讀存儲(chǔ)器），只能讀取預(yù)先存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，無(wú)法寫(xiě)入D.閃存（FlashMemory），讀寫(xiě)速度較慢，適合大容量存儲(chǔ)28、用卡諾圖化簡(jiǎn)邏輯函數(shù)F(A,B,C,D)=∑m(0,2,4,6,8,10,12,14)，最簡(jiǎn)與或表達(dá)式為？（）A.B+DB.A+CC.A'+C'D.B'+D'29、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30、考慮到一個(gè)數(shù)字系統(tǒng)的時(shí)鐘信號(hào)生成，時(shí)鐘的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行至關(guān)重要。假設(shè)需要設(shè)計(jì)一個(gè)能夠產(chǎn)生穩(wěn)定、高精度時(shí)鐘信號(hào)的電路，同時(shí)要考慮到功耗和成本的限制。以下哪種時(shí)鐘生成技術(shù)在滿足這些要求方面表現(xiàn)最為出色？（）A.晶體振蕩器B.環(huán)形振蕩器C.電感電容振蕩器D.壓控振蕩器二、分析題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）給定一個(gè)數(shù)字系統(tǒng)的功耗分析報(bào)告，分析各個(gè)模塊的功耗分布和主要的功耗來(lái)源。提出降低系統(tǒng)功耗的策略和方法，如電源管理、門級(jí)優(yōu)化或采用低功耗器件。2、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字邏輯電路，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)數(shù)字信號(hào)的編碼壓縮。仔細(xì)分析壓縮算法和編碼方式，解釋如何減少數(shù)據(jù)量并保持信息的完整性，探討在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和傳輸中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。3、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)組合邏輯電路，用于判斷一個(gè)3位二進(jìn)制數(shù)是否能被3整除。請(qǐng)?jiān)敿?xì)闡述設(shè)計(jì)思路，使用邏輯表達(dá)式和真值表進(jìn)行分析，并畫(huà)出相應(yīng)的邏輯電路圖。思考該電路在數(shù)字信號(hào)處理和編碼解碼中的應(yīng)用可能性。4、（本題5分）有一個(gè)數(shù)字圖像處理系統(tǒng)中的圖像銳化模塊，需要增強(qiáng)圖像的邊緣和細(xì)節(jié)。分析圖像銳化的算法和原理，如拉普拉斯算子等。設(shè)計(jì)相應(yīng)的數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)圖像銳化功能，探討如何避免銳化過(guò)程中產(chǎn)生的噪聲和過(guò)度增強(qiáng)。5、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字邏輯電路，實(shí)現(xiàn)一個(gè)4位的二進(jìn)制乘法器，采用陣列乘法的方法。詳細(xì)描述乘法運(yùn)算的邏輯實(shí)現(xiàn)，通過(guò)真值表和邏輯表達(dá)式進(jìn)行驗(yàn)證，并畫(huà)出邏輯電路圖。思考該乘法器在數(shù)字計(jì)算中的性能和面積開(kāi)銷。三、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)字邏輯中計(jì)數(shù)器的同步復(fù)位和異步復(fù)位的區(qū)別和應(yīng)用場(chǎng)景，舉例說(shuō)明其在時(shí)序控制中的作用。2、（本題5分）在數(shù)字系統(tǒng)中，說(shuō)明如何利用數(shù)字邏