常州大學(xué)懷德學(xué)院《數(shù)字電子技術(shù)》2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號學(xué)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頁常州大學(xué)懷德學(xué)院

《數(shù)字電子技術(shù)》2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號一二三四總分得分一、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、考慮一個數(shù)字系統(tǒng)，其中的控制器需要根據(jù)不同的輸入條件產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號。如果輸入條件較多且復(fù)雜，以下哪種控制器的設(shè)計方法是最合適的？（）A.硬布線控制器，通過邏輯門直接實現(xiàn)控制邏輯B.微程序控制器，使用存儲的微指令來產(chǎn)生控制信號C.隨機生成控制信號，根據(jù)系統(tǒng)的運行情況進行調(diào)整D.以上方法都不適合處理復(fù)雜的輸入條件2、在數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計中，需要考慮功耗、速度、面積等多個因素。降低功耗是一個重要的設(shè)計目標(biāo)。以下哪種方法不能有效地降低數(shù)字電路的功耗：（）A.降低工作電壓B.減少晶體管的數(shù)量C.提高時鐘頻率D.采用低功耗的邏輯門3、在數(shù)字電路中，能夠?qū)崿F(xiàn)將輸入的高、低電平編碼為二進制代碼的電路是？（）A.優(yōu)先編碼器B.普通編碼器C.譯碼器D.數(shù)據(jù)選擇器4、在數(shù)字邏輯中，異步復(fù)位和同步復(fù)位是兩種常見的復(fù)位方式。假設(shè)一個時序電路，在復(fù)位信號有效的情況下，以下哪種復(fù)位方式能夠更可靠地將電路狀態(tài)初始化？（）A.異步復(fù)位B.同步復(fù)位C.兩者效果相同D.取決于具體電路5、考慮一個數(shù)字系統(tǒng)，需要對輸入的數(shù)字信號進行編碼壓縮，以減少存儲空間和傳輸帶寬。以下哪種編碼壓縮方法在數(shù)據(jù)重復(fù)性較高的情況下效果較好？（）A.哈夫曼編碼B.算術(shù)編碼C.行程編碼D.以上編碼方法的效果相同，與數(shù)據(jù)特點無關(guān)6、對于數(shù)字邏輯中的奇偶校驗碼，假設(shè)要對一組8位數(shù)據(jù)進行奇偶校驗。以下哪種奇偶校驗方式能夠檢測出奇數(shù)個錯誤？（）A.奇校驗B.偶校驗C.兩種校驗方式都可以D.兩種校驗方式都不行7、在數(shù)字邏輯中，可編程邏輯器件（PLD）為電路設(shè)計提供了更大的靈活性。以下關(guān)于PLD的描述，錯誤的是（）A.PLD可以通過編程來實現(xiàn)不同的邏輯功能B.CPLD（復(fù)雜可編程邏輯器件）和FPGA（現(xiàn)場可編程門陣列）是常見的PLD類型C.PLD的編程過程復(fù)雜，需要專業(yè)的硬件知識和工具D.一旦對PLD進行編程，其邏輯功能就不能再更改8、在數(shù)字邏輯中，數(shù)字系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性是非常重要的。以下關(guān)于提高數(shù)字系統(tǒng)可靠性的方法，錯誤的是（）A.采用冗余技術(shù)，增加備份部件B.優(yōu)化電路設(shè)計，減少競爭冒險C.提高電源穩(wěn)定性，減少電源噪聲D.為了降低成本，可以使用質(zhì)量較差的元器件9、在數(shù)字系統(tǒng)中，能夠根據(jù)地址選擇信號將輸入數(shù)據(jù)分配到不同輸出端的電路是？（）A.編碼器B.譯碼器C.數(shù)據(jù)分配器D.數(shù)據(jù)選擇器10、用2輸入與非門實現(xiàn)邏輯函數(shù)F=AB+CD，至少需要幾個與非門？（）A.2B.3C.4D.511、在數(shù)字系統(tǒng)中，若要將一個8位二進制數(shù)轉(zhuǎn)換為格雷碼，以下關(guān)于轉(zhuǎn)換方法的描述，哪一項是正確的？（）A.直接逐位轉(zhuǎn)換B.通過特定的邏輯運算C.無法直接轉(zhuǎn)換D.以上都不正確12、在數(shù)字電路中，對于一個上升沿觸發(fā)的D觸發(fā)器，當(dāng)D輸入在時鐘上升沿到來之前為0，在上升沿時變?yōu)?，則觸發(fā)器的輸出Q將：（）A.保持為0B.變?yōu)?C.不確定D.先變?yōu)?然后回到013、在數(shù)字電路中，使用比較器比較兩個4位二進制數(shù)的大小時，如果兩個數(shù)相等，輸出的比較結(jié)果是什么？（）A.00B.01C.10D.1114、若一個計數(shù)器的計數(shù)容量為100，采用二進制編碼，則至少需要多少位觸發(fā)器？（）A.5位B.6位C.7位D.8位15、考慮一個同步時序邏輯電路，若其狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖中存在自循環(huán)的狀態(tài)，這意味著：（）A.電路存在故障B.電路可以保持在該狀態(tài)C.狀態(tài)轉(zhuǎn)換不穩(wěn)定D.無法確定電路的行為16、數(shù)字邏輯中的FPGA（現(xiàn)場可編程門陣列）具有可編程的特性。假設(shè)在一個FPGA設(shè)計中，需要更改某個邏輯功能，以下哪種方式可以實現(xiàn)？（）A.重新編程B.更換芯片C.調(diào)整外部電路D.以上方式都不行17、在數(shù)字邏輯的教學(xué)中，實驗環(huán)節(jié)對于理解概念至關(guān)重要。以下關(guān)于數(shù)字邏輯實驗的描述，錯誤的是（）A.可以通過實驗驗證理論知識，加深對數(shù)字邏輯的理解B.實驗中常用的儀器包括邏輯分析儀和示波器C.數(shù)字邏輯實驗只需要在軟件環(huán)境中進行模擬，不需要實際搭建電路D.實驗中的錯誤和問題有助于培養(yǎng)解決實際問題的能力18、在數(shù)字邏輯電路的面積優(yōu)化中，假設(shè)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(gòu)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)省？（）A.邏輯門級的優(yōu)化B.功能模塊的復(fù)用C.算法層面的改進D.選擇更小尺寸的晶體管19、用卡諾圖化簡邏輯函數(shù)F(A,B,C,D)=∑m(0,2,8,10,12,14)，最簡與或表達式為？（）A.B+DB.A+CC.A'+C'D.B'+D'20、在數(shù)字邏輯的未來發(fā)展趨勢中，以下關(guān)于人工智能與數(shù)字邏輯的融合的描述，不正確的是（）A.數(shù)字邏輯將在人工智能的硬件實現(xiàn)中發(fā)揮重要作用B.人工智能的發(fā)展將推動數(shù)字邏輯技術(shù)的創(chuàng)新C.數(shù)字邏輯的發(fā)展將完全依賴于人工智能的需求D.兩者的融合將為計算領(lǐng)域帶來新的突破和應(yīng)用21、在數(shù)字邏輯中，有限狀態(tài)機（FSM）是一種用于描述系統(tǒng)狀態(tài)和狀態(tài)轉(zhuǎn)換的模型。Mealy型和Moore型是兩種常見的有限狀態(tài)機類型。Mealy型有限狀態(tài)機的輸出不僅取決于當(dāng)前狀態(tài)，還取決于：（）A.上一個狀態(tài)B.輸入信號C.時鐘信號D.初始狀態(tài)22、數(shù)字邏輯中的全加器可以實現(xiàn)兩個二進制數(shù)和一個進位的相加。一個全加器的輸入為A=1，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=1，C_out=1B.S=0，C_out=1C.不確定D.根據(jù)其他因素判斷23、邏輯函數(shù)的化簡方法有多種。假設(shè)我們正在嘗試化簡一個復(fù)雜的邏輯函數(shù)。以下關(guān)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24、在數(shù)字邏輯的應(yīng)用中，計算機的CPU設(shè)計是一個重要的領(lǐng)域。以下關(guān)于CPU中數(shù)字邏輯的描述，錯誤的是（）A.CPU中的算術(shù)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(fù)雜度D.CPU的設(shè)計與數(shù)字邏輯的知識無關(guān)，只需要考慮軟件的需求25、在數(shù)字邏輯中，數(shù)值比較器用于比較兩個數(shù)字的大小。以下關(guān)于數(shù)值比較器功能的描述中，不正確的是（）A.可以比較兩個多位二進制數(shù)的大小B.輸出包括大于、小于和等于三種情況C.比較器的位數(shù)決定了能夠比較的數(shù)字的范圍D.數(shù)值比較器只能比較同進制的數(shù)字26、在數(shù)字邏輯的發(fā)展過程中，不斷有新的技術(shù)和方法出現(xiàn)。以下關(guān)于數(shù)字邏輯發(fā)展趨勢的描述，錯誤的是（）A.集成度越來越高，芯片的功能越來越強大B.工作速度不斷提高，能夠處理更高速的信號C.功耗越來越低，符合節(jié)能環(huán)保的要求D.發(fā)展逐漸停滯，已經(jīng)沒有太多的創(chuàng)新空間27、在數(shù)字電路中，能夠?qū)⑤斎氲奶囟ùa轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的輸出信號以控制外部設(shè)備的電路是？（）A.編碼器B.譯碼器C.數(shù)據(jù)分配器D.控制器28、在數(shù)字邏輯的應(yīng)用中，數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計通常遵循一定的步驟。以下關(guān)于數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計步驟的描述，錯誤的是（）A.首先進行需求分析，確定系統(tǒng)的功能和性能指標(biāo)B.然后進行邏輯設(shè)計，確定系統(tǒng)的邏輯結(jié)構(gòu)和電路實現(xiàn)C.接著進行電路實現(xiàn)和硬件調(diào)試，最后進行系統(tǒng)測試和優(yōu)化D.在整個設(shè)計過程中，不需要考慮成本和可靠性等因素29、譯碼器則是編碼器的逆過程，它將輸入的二進制編碼轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的輸出信號。一個3線-8線譯碼器，當(dāng)輸入編碼為101時，其輸出的有效信號為：（）A.第5個輸出端B.第6個輸出端C.第7個輸出端D.第8個輸出端30、假設(shè)要設(shè)計一個數(shù)字電路，用于判斷一個16位二進制數(shù)是否能被4整除。以下哪種邏輯表達式或方法是最簡便的？（）A.檢查低兩位是否為0B.將數(shù)除以4，判斷余數(shù)是否為0C.對每4位進行分組，檢查各組的數(shù)值D.以上方法都很復(fù)雜，無法簡便地實現(xiàn)該功能二、分析題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）設(shè)計一個數(shù)字邏輯電路，實現(xiàn)一個5位的數(shù)值比較器，能夠判斷兩個輸入數(shù)的大小關(guān)系，并輸出相應(yīng)的標(biāo)志位。詳細描述比較器的邏輯功能和實現(xiàn)方法，通過真值表和邏輯表達式進行驗證，并畫出邏輯電路圖。思考該比較器在排序算法和數(shù)據(jù)處理中的優(yōu)化和擴展。2、（本題5分）給定一個由多個譯碼器和編碼器組成的數(shù)字顯示系統(tǒng)，分析系統(tǒng)的顯示原理和編碼方式，計算顯示的分辨率和亮度控制。討論在數(shù)字儀表和顯示屏設(shè)計中如何提高顯示效果和降低成本。3、（本題5分）設(shè)計一個數(shù)字邏輯電路，用于將BCD碼轉(zhuǎn)換為二進制碼。仔細分析轉(zhuǎn)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(guān)系，研究不同BCD編碼方式對轉(zhuǎn)換電路的影響。4、（本題5分）設(shè)計一個數(shù)字電路，能夠?qū)崿F(xiàn)一個8位的乘法累加器。詳細分析乘法累加的運算過程和邏輯，說明電路中如何實現(xiàn)乘法、加法和累加操作?？紤]如何提高乘法累加器的運算精度和速度。5、（本題5分）有一個使用T觸發(fā)器和邏輯門構(gòu)建的計數(shù)器電路，分析計數(shù)器的計數(shù)模式和溢出處理，給出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖和邏輯表達式。通過具體的計數(shù)序列，驗證電路的功能和正確性。三、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）詳細闡述如何用邏輯門實現(xiàn)一個乘法器的華萊士樹結(jié)構(gòu)，提高乘法效率。2、（本題5分）詳細說明在組合邏輯電路的設(shè)計中，如何避免出現(xiàn)邏輯冒險和功能錯誤。3、（本題5分）解釋在數(shù)字電路中如何處理數(shù)