北京理工大學《數(shù)字電路與系統(tǒng)》2021-2022學年第一學期期末試卷

自覺遵守考場紀律如考試作弊此答卷無效密自覺遵守考場紀律如考試作弊此答卷無效密封線第1頁，共3頁北京理工大學《數(shù)字電路與系統(tǒng)》

2021-2022學年第一學期期末試卷院(系)_______班級_______學號_______姓名_______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1分，共20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、編碼器是一種將輸入信號轉(zhuǎn)換為編碼輸出的組合邏輯電路。以下關于編碼器的說法，錯誤的是（）A.普通編碼器在多個輸入同時有效時，可能會產(chǎn)生錯誤的輸出B.優(yōu)先編碼器可以解決普通編碼器的輸入沖突問題C.編碼器可以將十進制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進制編碼D.編碼器的輸出位數(shù)總是與輸入信號的數(shù)量相同2、已知一個數(shù)字系統(tǒng)的工作頻率為200MHz，其時鐘周期是多少納秒？（）A.5B.2C.0.5D.0.23、在一個8位的數(shù)字加法器中，如果發(fā)生了進位溢出，那么這個溢出標志位應該是第幾位？（）A.第8位B.第9位C.第7位D.第6位4、想象一個數(shù)字系統(tǒng)中，需要實現(xiàn)一個數(shù)據(jù)緩沖器，能夠暫時存儲輸入的數(shù)據(jù)。以下哪種器件可能是最適合的？（）A.鎖存器，能夠在特定條件下保持數(shù)據(jù)B.寄存器，具有更穩(wěn)定的存儲和控制功能C.計數(shù)器，主要用于計數(shù)操作，不適合作為緩沖器D.譯碼器，用于將編碼轉(zhuǎn)換為特定的輸出5、在一個數(shù)字電路中，需要對兩個4位的二進制數(shù)進行加法運算。為了實現(xiàn)這個加法功能，并且能夠處理可能產(chǎn)生的進位，以下哪種加法器結(jié)構(gòu)可能是最優(yōu)的選擇？（）A.半加器，只能處理兩個一位二進制數(shù)相加B.全加器，考慮低位進位進行加法C.串行進位加法器，低位向高位逐位進位D.超前進位加法器，提前計算進位減少延遲6、對于一個由多個觸發(fā)器組成的同步時序電路，若其中一個觸發(fā)器出現(xiàn)故障，會對整個電路的工作產(chǎn)生怎樣的影響？（）A.部分功能失效B.完全停止工作C.輸出錯誤結(jié)果D.以上都有可能7、邏輯函數(shù)的化簡方法有多種。假設我們正在嘗試化簡一個復雜的邏輯函數(shù)。以下關于邏輯函數(shù)化簡的描述，哪一項是不準確的？（）A.公式法化簡邏輯函數(shù)需要熟練掌握布爾代數(shù)的定律和規(guī)則B.卡諾圖化簡法直觀形象，適用于變量較少的邏輯函數(shù)化簡C.無論使用哪種化簡方法，得到的最簡邏輯表達式都是唯一的D.邏輯函數(shù)的化簡可以降低電路成本，提高電路的可靠性和穩(wěn)定性8、在數(shù)字邏輯中，有限狀態(tài)機（FSM）是一種用于描述時序邏輯行為的模型。以下關于有限狀態(tài)機的描述中，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)表來描述C.能夠?qū)崿F(xiàn)復雜的控制邏輯D.以上都是9、若一個數(shù)字電路的輸入信號為連續(xù)變化的模擬信號，需要經(jīng)過什么處理才能被數(shù)字電路識別？（）A.濾波B.放大C.量化D.編碼10、在一個數(shù)字電路中，使用了組合邏輯和時序邏輯。關于組合邏輯和時序邏輯的區(qū)別，以下哪種描述是正確的？（）A.組合邏輯的輸出僅取決于當前的輸入，時序邏輯的輸出取決于輸入和之前的狀態(tài)B.組合邏輯使用觸發(fā)器存儲數(shù)據(jù)，時序邏輯使用邏輯門進行運算C.組合邏輯的響應速度比時序邏輯快D.以上描述都不正確11、在數(shù)字邏輯電路中，數(shù)據(jù)選擇器可以根據(jù)多個控制信號選擇不同的輸入數(shù)據(jù)。一個16選1數(shù)據(jù)選擇器，需要多少個控制信號？（）A.4個B.5個C.不確定D.根據(jù)數(shù)據(jù)選擇器的類型判斷12、已知一個邏輯函數(shù)F=A+B·C，其反函數(shù)F'為：（）A.F'=A·(B+C)B.F'=A·(B·C)C.F'=(A+B)·CD.F'=A·(B'+C')13、在數(shù)字邏輯中，移位寄存器可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的移位操作。以下關于移位寄存器工作方式的描述中，不正確的是（）A.可以實現(xiàn)左移和右移B.移位操作通常在時鐘脈沖的控制下進行C.移位寄存器可以存儲多位數(shù)據(jù)D.移位寄存器的移位方向是固定不變的14、已知一個邏輯函數(shù)的最簡與或表達式為F=AB+CD，若要用最少的與非門來實現(xiàn)，需要幾個與非門？（）A.2B.3C.4D.515、考慮一個數(shù)字電路，其輸入和輸出之間存在一定的延遲。如果要減小這種延遲，提高電路的響應速度，以下哪種方法是可行的？（）A.優(yōu)化電路的布線，減少信號傳輸路徑B.選用速度更快的邏輯門器件C.減少電路中的級數(shù)和中間環(huán)節(jié)D.以上方法都可以有效地減小延遲16、對于一個異步清零的計數(shù)器，清零信號的有效時間應該滿足什么條件？（）A.小于時鐘周期B.大于時鐘周期C.與時鐘周期無關D.以上都不對17、對于一個由多個計數(shù)器級聯(lián)組成的大計數(shù)器，其計數(shù)范圍是各個計數(shù)器計數(shù)范圍的什么？（）A.乘積B.和C.差D.以上都不對18、在數(shù)字邏輯中，三態(tài)門常用于總線結(jié)構(gòu)中。如果要實現(xiàn)多個設備共享一條總線，并且避免總線沖突，以下哪種方式是正確的使用三態(tài)門的方法？（）A.只有一個設備的三態(tài)門處于使能狀態(tài)，其他設備的三態(tài)門關閉B.所有設備的三態(tài)門同時處于使能狀態(tài)C.隨機控制設備的三態(tài)門使能，不考慮沖突D.以上方法都無法避免總線沖突19、已知邏輯函數(shù)F=(A+B)(C+D)(E+F)，用卡諾圖化簡后，最簡表達式為？（）A.A+C+EB.B+D+FC.A+D+ED.以上都不對20、當研究數(shù)字電路中的觸發(fā)器同步問題時，假設一個系統(tǒng)中有多個觸發(fā)器需要同時更新狀態(tài)。以下哪種時鐘信號分配方式能夠確保同步性并且減少時鐘偏差？（）A.單點時鐘驅(qū)動B.樹形時鐘分布C.網(wǎng)狀時鐘網(wǎng)絡D.以上方式均可二、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）詳細說明數(shù)字邏輯中加法器和減法器的進位鏈優(yōu)化技術，如進位選擇加法器和超前進位加法器的改進版本。2、（本題5分）闡述數(shù)字邏輯中編碼器和譯碼器的速度和功耗優(yōu)化方法，舉例說明在實際應用中如何平衡性能和功耗。3、（本題5分）詳細闡述如何用硬件描述語言實現(xiàn)一個狀態(tài)機的狀態(tài)恢復功能，應對異常情況。4、（本題5分）詳細說明數(shù)字邏輯中隨機存取存儲器（RAM）的讀寫操作過程和控制信號，舉例說明其在數(shù)據(jù)緩存中的應用。5、（本題5分）解釋在數(shù)字邏輯中如何分析邏輯電路的可靠性，評估電路在不同條件下的穩(wěn)定性。三、設計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）使用JK觸發(fā)器設計一個異步時序邏輯電路，實現(xiàn)一個8位雙向移位寄存器，畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖和電路。2、（本題5分）利用邏輯門設計一個邏輯電路，用于實現(xiàn)特定的編碼轉(zhuǎn)換功能。3、（本題5分）用JK觸發(fā)器設計一個能實現(xiàn)狀態(tài)循環(huán)切換且具有暫停功能的電路，畫出狀態(tài)圖和邏輯圖。4、（本題5分）用中規(guī)模集成電路設計一個能實現(xiàn)模25計數(shù)器（可預置初值）的電路，畫出邏輯圖和狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。5、（本題5分）設計一個能將5421BCD碼轉(zhuǎn)換為余3碼的組合邏輯電路，輸入為4位5421BCD碼，給出邏輯表達式和電路實現(xiàn)。四、分析題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）有一個數(shù)字音頻播放系統(tǒng)，需要對音頻數(shù)據(jù)進行解碼和數(shù)模轉(zhuǎn)換。分析音頻解碼的算法和數(shù)模轉(zhuǎn)換的原理，設計相應的數(shù)字電路實現(xiàn)這些功能。探討如何提高音頻播放的質(zhì)量和降低噪聲干擾。2、（本題10分）設計一個數(shù)字電路，能夠?qū)斎氲?2位二進制數(shù)進行位反轉(zhuǎn)