北京石油化工學(xué)院《數(shù)字邏輯》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁北京石油化工學(xué)院

《數(shù)字邏輯》2021-2022學(xué)年第一學(xué)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30個小題，每小題1分，共30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、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2、假設(shè)要設(shè)計一個數(shù)字電路，用于判斷一個8位二進(jìn)制數(shù)是奇數(shù)還是偶數(shù)。以下哪種邏輯表達(dá)式可以準(zhǔn)確地實現(xiàn)這個功能？（）A.檢查最低位是否為1，若是則為奇數(shù)，否則為偶數(shù)B.計算所有位的和，若為奇數(shù)則輸入為奇數(shù)，否則為偶數(shù)C.對高4位和低4位分別進(jìn)行判斷，綜合得出結(jié)果D.以上方法都不正確，無法通過簡單邏輯判斷奇偶性3、假設(shè)正在設(shè)計一個用于醫(yī)療設(shè)備的數(shù)字邏輯電路，需要滿足嚴(yán)格的安全性和準(zhǔn)確性標(biāo)準(zhǔn)。由于醫(yī)療設(shè)備直接關(guān)系到患者的生命健康，任何錯誤都可能導(dǎo)致嚴(yán)重后果。在這種情況下，以下哪種設(shè)計方法能夠最大程度地保證電路的可靠性？（）A.采用成熟的設(shè)計方案B.進(jìn)行多次嚴(yán)格的測試C.引入容錯機(jī)制D.以上都是4、在數(shù)字邏輯設(shè)計中，若要實現(xiàn)一個能判斷輸入的3位二進(jìn)制數(shù)是否大于4的電路，最少需要幾個邏輯門？（）A.2B.3C.4D.55、已知一個數(shù)字系統(tǒng)的電源電壓為5V，一個邏輯門的輸出低電平最大為0.8V，那么這個低電平是否符合標(biāo)準(zhǔn)的邏輯低電平？（）A.符合B.不符合C.無法確定D.以上都不對6、數(shù)字邏輯中的編碼方式有多種，如8421碼、格雷碼等。以下關(guān)于這些編碼方式的特點描述，正確的是（）A.8421碼是一種有權(quán)碼，每一位的權(quán)值固定B.格雷碼相鄰兩個編碼之間只有一位發(fā)生變化C.8421碼和格雷碼都可以直接進(jìn)行算術(shù)運算D.不同的編碼方式適用于不同的應(yīng)用場景，沒有優(yōu)劣之分7、在一個同步時序邏輯電路中，若時鐘脈沖的頻率為50MHz，一個狀態(tài)持續(xù)的時間為20ns，那么該電路的狀態(tài)數(shù)為：（）A.5B.10C.20D.508、在數(shù)字通信系統(tǒng)中，數(shù)字邏輯也發(fā)揮著重要作用。以下關(guān)于數(shù)字邏輯在數(shù)字通信中的應(yīng)用，正確的是（）A.數(shù)字邏輯用于信號的編碼和解碼、調(diào)制和解調(diào)B.數(shù)字通信系統(tǒng)中的差錯控制編碼與數(shù)字邏輯無關(guān)C.數(shù)字邏輯在數(shù)字通信中的應(yīng)用主要集中在硬件層面，軟件層面的作用較小D.隨著通信技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字邏輯在數(shù)字通信中的重要性逐漸降低9、在數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計中，需要對電路的性能進(jìn)行評估和優(yōu)化。性能指標(biāo)包括延遲、功耗、面積等。為了降低延遲，可以采用流水線技術(shù)。以下關(guān)于流水線技術(shù)的描述，錯誤的是：（）A.可以提高系統(tǒng)的吞吐量B.會增加系統(tǒng)的硬件復(fù)雜度C.每個階段的處理時間必須相同D.可以減少每個指令的執(zhí)行時間10、在數(shù)字邏輯電路的競爭冒險現(xiàn)象中，當(dāng)輸入信號發(fā)生變化時，可能會導(dǎo)致輸出出現(xiàn)短暫的錯誤脈沖。假設(shè)一個邏輯電路存在競爭冒險，以下哪種方法可以有效地消除這種現(xiàn)象（）A.增加冗余項B.減少邏輯門的數(shù)量C.改變輸入信號的頻率D.以上方法都不能消除競爭冒險11、已知一個數(shù)字電路的功耗主要由靜態(tài)功耗和動態(tài)功耗組成，當(dāng)電路的工作頻率增加時，哪種功耗會顯著增加？（）A.靜態(tài)功耗B.動態(tài)功耗C.靜態(tài)和動態(tài)功耗都會增加D.靜態(tài)和動態(tài)功耗都不變12、若要將一個8位的二進(jìn)制數(shù)擴(kuò)展為16位，同時保持?jǐn)?shù)值不變，應(yīng)該進(jìn)行什么操作？（）A.在高位補0B.在高位補1C.在低位補0D.在低位補113、假設(shè)正在研究數(shù)字電路的功耗問題。隨著電路規(guī)模的增大和工作頻率的提高，功耗成為一個重要的考慮因素。如果要降低一個數(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14、在一個數(shù)字電路中，需要對多個輸入信號進(jìn)行優(yōu)先級編碼。以下哪種編碼器可能是最適合的？（）A.普通二進(jìn)制編碼器，對輸入信號進(jìn)行直接編碼B.優(yōu)先編碼器，能夠根據(jù)輸入信號的優(yōu)先級進(jìn)行編碼C.格雷碼編碼器，輸出具有良好容錯性的編碼D.以上編碼器都不適合進(jìn)行優(yōu)先級編碼15、計數(shù)器是一種常見的時序邏輯電路，用于對脈沖進(jìn)行計數(shù)。以下關(guān)于計數(shù)器的描述，錯誤的是（）A.計數(shù)器可以按照計數(shù)方式分為加法計數(shù)器、減法計數(shù)器和可逆計數(shù)器B.同步計數(shù)器的計數(shù)速度比異步計數(shù)器快，因為所有觸發(fā)器同時翻轉(zhuǎn)C.計數(shù)器的計數(shù)容量取決于觸發(fā)器的個數(shù)和計數(shù)方式D.計數(shù)器在工作過程中不會出現(xiàn)誤計數(shù)的情況16、在數(shù)字系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)選擇器和數(shù)據(jù)分配器是常用的邏輯部件。以下關(guān)于數(shù)據(jù)選擇器和數(shù)據(jù)分配器的描述，正確的是（）A.數(shù)據(jù)選擇器根據(jù)控制信號從多個輸入數(shù)據(jù)中選擇一個輸出B.數(shù)據(jù)分配器將輸入數(shù)據(jù)分配到多個輸出通道上，其控制信號決定分配的方式C.數(shù)據(jù)選擇器和數(shù)據(jù)分配器的功能是相反的，不能相互轉(zhuǎn)換D.數(shù)據(jù)選擇器和數(shù)據(jù)分配器的輸入和輸出數(shù)量是固定的，不能改變17、已知一個10位的A/D轉(zhuǎn)換器，輸入模擬電壓范圍為0-5V，若輸入電壓為2.5V，轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量大約是多少？（）A.512B.256C.1024D.以上都不對18、假設(shè)正在設(shè)計一個用于圖像處理器的數(shù)字邏輯電路，需要對像素數(shù)據(jù)進(jìn)行快速的處理和轉(zhuǎn)換。圖像數(shù)據(jù)的處理涉及大量的并行運算和邏輯判斷。為了提高處理速度和效率，以下哪種數(shù)字邏輯架構(gòu)最適合這種大規(guī)模并行處理的需求？（）A.馮·諾依曼架構(gòu)B.哈佛架構(gòu)C.流水線架構(gòu)D.超標(biāo)量架構(gòu)19、對于一個同步時序邏輯電路，若狀態(tài)方程和驅(qū)動方程已知，能否確定其輸出方程？（）A.能B.不能C.不確定D.以上都有可能20、對于一個3位的環(huán)形計數(shù)器，初始狀態(tài)為100，經(jīng)過3個時鐘脈沖后，計數(shù)器的狀態(tài)將變?yōu)椋海ǎ〢.001B.010C.100D.11121、譯碼器是組合邏輯電路的一種，能夠?qū)⑤斎氲木幋a轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的輸出信號。對于譯碼器的功能和特點，以下描述錯誤的是（）A.譯碼器可以將二進(jìn)制代碼轉(zhuǎn)換為特定的輸出信號，常用于數(shù)字顯示、地址譯碼等B.二進(jìn)制譯碼器的輸入代碼位數(shù)和輸出信號的數(shù)量之間存在固定的關(guān)系C.譯碼器的輸出通常是相互獨立的，一個時刻只有一個輸出有效D.譯碼器的設(shè)計和實現(xiàn)相對簡單，不需要考慮復(fù)雜的邏輯關(guān)系22、在數(shù)字邏輯中，鎖存器和觸發(fā)器都可以存儲數(shù)據(jù)，但它們在工作方式上有一定的區(qū)別。鎖存器在使能信號有效時，數(shù)據(jù)可以隨時寫入；而觸發(fā)器只有在時鐘沿到來時，數(shù)據(jù)才會被寫入。以下關(guān)于鎖存器和觸發(fā)器的描述，錯誤的是：（）A.鎖存器的抗干擾能力比觸發(fā)器強B.觸發(fā)器比鎖存器更適合用于同步系統(tǒng)C.鎖存器和觸發(fā)器都可以用于存儲一位數(shù)據(jù)D.鎖存器的功耗一般比觸發(fā)器低23、對于一個采用正邏輯的數(shù)字系統(tǒng)，高電平表示邏輯1，低電平表示邏輯0。當(dāng)輸入信號為0110時，經(jīng)過一個非門后的輸出信號是？（）A.1001B.1100C.0011D.101024、若一個數(shù)字系統(tǒng)的輸入信號頻率為100kHz，經(jīng)過一個二分頻電路后，輸出信號的頻率是多少？（）A.50kHzB.200kHzC.100kHzD.不確定25、在數(shù)字邏輯中，邏輯運算包括與、或、非、異或等。關(guān)于邏輯運算的性質(zhì)，以下描述錯誤的是（）A.與運算中，只有當(dāng)所有輸入都為1時，輸出才為1B.或運算中，只要有一個輸入為1，輸出就為1C.非運算將輸入的邏輯值取反D.異或運算中，當(dāng)兩個輸入相同時，輸出為1；不同時，輸出為026、在數(shù)字邏輯設(shè)計中，編碼器的作用是什么？一個8線-3線編碼器，當(dāng)輸入為某一特定組合時，輸出的二進(jìn)制編碼是唯一的嗎？（）A.編碼器將多個輸入信號編碼為較少的輸出信號，輸出編碼是唯一的B.編碼器將多個輸入信號編碼為較多的輸出信號，輸出編碼是唯一的C.不確定D.編碼器的輸出編碼不一定是唯一的27、在數(shù)字邏輯中，若要將一個8位的二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行編碼，使其編碼后的位數(shù)最少，可采用：（）A.8421BCD碼B.格雷碼C.余3碼D.原碼28、在數(shù)字邏輯設(shè)計中，若要將一個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29、在數(shù)字邏輯的邏輯函數(shù)化簡中，假設(shè)一個邏輯函數(shù)表達(dá)式較為復(fù)雜。以下哪種化簡方法可以在保證邏輯功能不變的前提下，最大程度地減少邏輯門的數(shù)量（）A.公式法B.卡諾圖法C.奎因-麥克拉斯基法D.以上方法效果相同30、在數(shù)字電路中，若要實現(xiàn)將4位并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為串行數(shù)據(jù)并進(jìn)行發(fā)送，需要用到的器件是：（）A.計數(shù)器B.數(shù)據(jù)選擇器C.移位寄存器D.編碼器二、分析題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）給定一個數(shù)字邏輯電路的版圖設(shè)計，分析其布局合理性和布線優(yōu)化程度。探討如何通過改進(jìn)版圖設(shè)計來減少寄生電容、電阻，提高電路性能和集成度。2、（本題5分）在一個數(shù)字電路系統(tǒng)中，有兩個輸入信號A和B，以及一個輸出信號Y。當(dāng)A和B同時為1時，Y輸出為1；否則，Y輸出為0。請使用邏輯門（與門、或門、非門等）設(shè)計該電路，并畫出其邏輯電路圖。分析該電路的功能，以及在實際應(yīng)用中可能的場景。3、（本題5分）有一個數(shù)字電路，使用計數(shù)器和邏輯門實現(xiàn)序列信號的產(chǎn)生。分析序列信號的特征和規(guī)律，給出計數(shù)器的設(shè)置和邏輯門的連接方式，畫出時序圖進(jìn)行解釋。討論該電路在數(shù)字通信和控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。4、（本題5分）設(shè)計一個數(shù)字邏輯電路，實現(xiàn)一個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)描述各功能的實現(xiàn)方式，通過邏輯表達(dá)式和時序圖進(jìn)行分析，并畫出邏輯電路圖。思考該移位寄存器在數(shù)據(jù)處理和通信中的應(yīng)用場景。5、（本題5分）設(shè)計一個數(shù)字電路，能夠檢測輸入的16位二進(jìn)制數(shù)中是否存在連續(xù)的三個1。詳細(xì)分析檢測邏輯的設(shè)計思路，使用邏輯門和組合電路實現(xiàn)該功能，并考慮如何處理邊界情況和提高檢測的效率。三、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）深入解釋在數(shù)字邏輯電路的電源噪聲抑制中，常用的濾波電路和去耦電容的作用。2、（本題5分）詳細(xì)闡述如何用硬件描述語言實現(xiàn)一個有限狀態(tài)機(jī)的異常處理機(jī)制。3、（本題5分）深入解釋在編碼器的編碼擴(kuò)展中，如何增加編碼的位數(shù)以表示更多的信