北京郵電大學《數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)》2021-2022學年第一學期期末試卷

學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁北京郵電大學《數(shù)字邏輯與數(shù)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一、單選題（本大題共15個小題，每小題1分，共15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、數(shù)字邏輯中的寄存器可以用于存儲數(shù)據(jù)和移位操作。一個雙向移位寄存器，在時鐘上升沿到來時，可以進行左移和右移操作。如果當前寄存器的值為1010，控制信號為左移，輸入為1，時鐘上升沿到來后，寄存器的值會變成什么？（）A.0101B.1101C.不確定D.根據(jù)其他因素判斷2、在數(shù)字邏輯中，有限狀態(tài)機（FSM）是一種重要的模型，用于描述時序邏輯電路的行為。以下關于有限狀態(tài)機的描述，錯誤的是（）A.有限狀態(tài)機由狀態(tài)、輸入、輸出和狀態(tài)轉換組成B.可以使用狀態(tài)圖、狀態(tài)表和硬件描述語言來描述有限狀態(tài)機C.有限狀態(tài)機可以分為摩爾型和米利型兩種類型，它們的輸出與輸入的關系不同D.有限狀態(tài)機的設計非常復雜，在實際應用中很少使用3、假設在一個數(shù)字控制系統(tǒng)中，需要根據(jù)輸入的數(shù)字信號產(chǎn)生相應的控制脈沖。脈沖的寬度和周期需要精確控制以滿足系統(tǒng)要求。為了實現(xiàn)這種精確的脈沖生成，以下哪種數(shù)字邏輯器件是最合適的？（）A.計數(shù)器B.定時器C.移位寄存器D.譯碼器4、對于一個16進制計數(shù)器，要實現(xiàn)從0計數(shù)到F，需要多少個時鐘脈沖？（）A.15B.16C.31D.325、對于一個同步置數(shù)的計數(shù)器，在置數(shù)信號有效時，計數(shù)器的狀態(tài)會立即變?yōu)轭A置的數(shù)值嗎？（）A.會B.不會C.取決于時鐘信號D.以上都不對6、在數(shù)字邏輯中，若要實現(xiàn)一個能產(chǎn)生100kHz方波信號的電路，以下哪種集成電路可以考慮使用？（）A.555定時器B.74LS138C.74LS04D.74LS857、假設要設計一個數(shù)字電路來實現(xiàn)一個有限狀態(tài)機，描述一個按特定順序執(zhí)行的操作流程。在設計過程中，需要確定狀態(tài)的數(shù)量和轉換條件。以下哪種方法可能有助于清晰地設計狀態(tài)機？（）A.畫出狀態(tài)轉換圖，直觀表示狀態(tài)之間的轉換關系和條件B.直接編寫邏輯表達式，通過計算確定狀態(tài)轉換C.先構建硬件電路，然后根據(jù)實際運行情況調(diào)整狀態(tài)D.隨機設定狀態(tài)和轉換條件，通過試驗找到合適的設計8、在組合邏輯電路設計中，若要實現(xiàn)一個四選一的數(shù)據(jù)選擇器，最少需要使用幾個二輸入與門？（）A.2B.3C.4D.59、在復雜的數(shù)字系統(tǒng)中，常常采用層次化設計方法。以下關于層次化設計的描述，正確的是（）A.層次化設計將系統(tǒng)劃分為多個層次，每個層次完成特定的功能B.層次化設計可以提高系統(tǒng)的設計效率和可維護性C.不同層次之間通過明確的接口進行通信和交互D.層次化設計是一種自頂向下的設計方法，不支持自底向上的設計過程10、在數(shù)字邏輯的應用中，計算機的CPU設計是一個重要的領域。以下關于CPU中數(shù)字邏輯的描述，錯誤的是（）A.CPU中的算術邏輯單元（ALU）使用數(shù)字邏輯電路來實現(xiàn)各種運算B.控制單元通過數(shù)字邏輯電路產(chǎn)生控制信號，協(xié)調(diào)CPU的工作C.CPU的性能主要取決于數(shù)字邏輯電路的速度和復雜度D.CPU的設計與數(shù)字邏輯的知識無關，只需要考慮軟件的需求11、編碼器是一種常見的數(shù)字邏輯電路，它可以將多個輸入信號轉換為較少位的輸出編碼。以下關于編碼器的描述，錯誤的是（）A.優(yōu)先編碼器在多個輸入同時有效時，會根據(jù)優(yōu)先級確定輸出編碼B.普通編碼器不允許多個輸入同時有效，否則會產(chǎn)生錯誤輸出C.編碼器的輸入數(shù)量一定大于輸出數(shù)量D.編碼器只能將十進制數(shù)轉換為二進制編碼12、在一個數(shù)字電路中，需要判斷兩個4位二進制數(shù)是否相等。以下哪種邏輯電路的設計可能是最簡的？（）A.使用異或門對兩個數(shù)的每一位進行比較，然后將結果進行與運算B.對兩個數(shù)逐位進行減法運算，判斷結果是否為0C.將兩個數(shù)轉換為十進制，然后進行比較，需要復雜的轉換電路D.對兩個數(shù)進行按位與和按位或運算，根據(jù)結果判斷13、對于一個同步時序邏輯電路，若時鐘周期為20ns，在一個時鐘周期內(nèi)，電路完成了一次狀態(tài)轉換和輸出更新，那么該電路的工作頻率是多少？（）A.50MHzB.20MHzC.5MHzD.2MHz14、在數(shù)字邏輯電路中，組合邏輯電路的輸出僅取決于當前的輸入值。假設設計一個組合邏輯電路，用于判斷一個三位二進制數(shù)是否能被3整除。輸入為A、B、C分別表示三位二進制數(shù)的個位、十位和百位。以下哪種邏輯表達式能夠正確實現(xiàn)這個功能？（）A.(A+B+C)%3==0B.(A^B^C)%3==0C.(A&B&C)%3==0D.(A|B|C)%3==015、譯碼器是數(shù)字電路中的另一種重要器件。關于譯碼器的功能和應用，以下說法錯誤的是（）A.譯碼器可以將輸入的編碼轉換為對應的輸出信號B.譯碼器常用于地址譯碼和指令譯碼C.二進制譯碼器輸入的編碼位數(shù)和輸出的信號數(shù)量相同D.譯碼器只能對特定的編碼進行譯碼，不能處理任意的輸入二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）闡述數(shù)字邏輯中編碼器和譯碼器的面積和速度的權衡，舉例說明在不同應用場景中的優(yōu)化策略。2、（本題5分）解釋在數(shù)字電路中如何處理信號的毛刺，通過濾波或其他方法減少其影響。3、（本題5分）闡述數(shù)字邏輯中計數(shù)器的自啟動特性和設計方法，通過具體例子說明如何確保計數(shù)器能夠從任意初始狀態(tài)進入有效計數(shù)狀態(tài)。4、（本題5分）在數(shù)字系統(tǒng)中，解釋如何利用數(shù)字邏輯實現(xiàn)數(shù)字音頻處理中的音頻編碼和解碼，分析常見的音頻編碼算法在數(shù)字邏輯中的實現(xiàn)。三、分析題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）設計一個數(shù)字邏輯電路，用于將BCD碼轉換為二進制碼。仔細分析轉換過程中的算法和邏輯操作，解釋電路中各個模塊的功能和相互關系，研究不同BCD編碼方式對轉換電路的影響。2、（本題5分）使用加法器和邏輯門設計一個數(shù)字電路，能夠實現(xiàn)對二進制補碼的加減運算。分析補碼運算的規(guī)則和電路實現(xiàn)，考慮符號位的處理和溢出判斷，以及如何優(yōu)化補碼運算的速度和準確性。3、（本題5分）設計一個數(shù)字電路，能夠檢測輸入的16位二進制數(shù)中是否存在連續(xù)的三個1。詳細分析檢測邏輯的設計思路，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。4、（本題5分）有一個數(shù)字存儲系統(tǒng)，需要實現(xiàn)數(shù)據(jù)的寫入和讀取操作。設計相應的地址譯碼電路、存儲單元陣列和讀寫控制電路。分析在讀寫過程中如何保證數(shù)據(jù)的準確性和完整性，以及如何提高存儲系統(tǒng)的訪問速度和存儲容量。5、（本題5分）設計一個數(shù)字邏輯電路，用于檢測一個12位二進制數(shù)中是否存在連續(xù)的六個0。詳細闡述設計思路，通過邏輯表達式和真值表進行分析，并畫出邏輯電路圖。探討該電路在數(shù)據(jù)檢測和錯誤診斷中的應用和優(yōu)化。四、設計題（本大題共4個小題，共40分)1、（本題10分）設計一個能對輸入的10位二進制數(shù)進行排序（從大到?。┑倪壿嬰娐?，給出設計思路和邏輯表達式。2、（本題10分）利用加法器和數(shù)據(jù)選擇器設計一個能根據(jù)輸入控制信號實現(xiàn)不同加法運算的電路，畫出