湖北汽車工業(yè)學(xué)院科技學(xué)院《數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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《數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)》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、要設(shè)計一個能將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.通過邏輯表達(dá)式直接轉(zhuǎn)換D.以上都不行2、在數(shù)字電路中，競爭冒險現(xiàn)象可能會導(dǎo)致電路輸出出現(xiàn)錯誤。以下關(guān)于競爭冒險產(chǎn)生原因的描述中，不正確的是（）A.信號傳輸延遲B.邏輯門的傳輸時間不一致C.輸入信號的變化同時到達(dá)邏輯門D.電路的設(shè)計不合理3、假設(shè)正在設(shè)計一個數(shù)字時鐘系統(tǒng)，其中需要一個分頻器將高頻時鐘信號轉(zhuǎn)換為低頻的秒脈沖信號。以下哪種分頻器結(jié)構(gòu)可能是最適合的？（）A.計數(shù)器型分頻器，通過計數(shù)實現(xiàn)分頻B.觸發(fā)器型分頻器，基于觸發(fā)器狀態(tài)變化分頻C.邏輯門型分頻器，由邏輯門組合構(gòu)成D.以上分頻器結(jié)構(gòu)效果相同，可隨意選擇4、在數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計中，需要考慮功耗、速度和面積等性能指標(biāo)之間的平衡。以下關(guān)于這些性能指標(biāo)的描述，錯誤的是（）A.降低功耗通常會導(dǎo)致電路速度變慢或者面積增加B.提高電路速度可能需要增加功耗和面積C.減小電路面積往往會犧牲功耗和速度性能D.可以在不影響其他性能指標(biāo)的情況下，單獨優(yōu)化某一個性能指標(biāo)5、在數(shù)字邏輯設(shè)計中，如何判斷一個數(shù)字邏輯電路是否存在動態(tài)冒險？如果存在動態(tài)冒險，如何消除？（）A.通過分析邏輯表達(dá)式或卡諾圖判斷是否存在動態(tài)冒險，可以通過增加冗余項消除動態(tài)冒險B.通過觀察電路的輸入輸出波形判斷是否存在動態(tài)冒險，可以通過改變電路的結(jié)構(gòu)消除動態(tài)冒險C.不確定D.動態(tài)冒險很難判斷和消除6、想象一個數(shù)字系統(tǒng)中，需要對輸入的數(shù)字信號進(jìn)行編碼，以提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)男屎涂煽啃?。以下哪種編碼方式可能是最優(yōu)的考慮？（）A.曼徹斯特編碼，每個時鐘周期都有跳變，便于同步但效率較低B.差分曼徹斯特編碼，解決了曼徹斯特編碼的部分缺點，但實現(xiàn)復(fù)雜C.NRZ編碼，簡單直接但同步困難D.以上編碼方式各有優(yōu)缺點，需要根據(jù)具體應(yīng)用選擇7、考慮一個數(shù)字電路中的鎖存器，它能夠在特定條件下存儲數(shù)據(jù)。以下哪種情況下鎖存器可能會丟失存儲的數(shù)據(jù)？（）A.電源故障B.控制信號異常C.長時間未刷新D.以上情況都可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失8、譯碼器是數(shù)字電路中的另一種重要組合邏輯器件。以下關(guān)于譯碼器工作原理的描述中，不正確的是（）A.將輸入的二進(jìn)制代碼轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的輸出信號B.輸入的代碼位數(shù)決定了輸出信號的數(shù)量C.譯碼器的輸出通常是高電平有效D.譯碼器可以實現(xiàn)邏輯函數(shù)的化簡9、對于一個8選1數(shù)據(jù)選擇器，若輸入數(shù)據(jù)為D0-D7，地址選擇線為A2A1A0，當(dāng)A2A1A0=101時，輸出的數(shù)據(jù)將是：（）A.D1B.D3C.D5D.D710、在數(shù)字邏輯電路中，三態(tài)門可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸。當(dāng)三態(tài)門的控制端為高電平時，輸出處于高阻態(tài)。以下關(guān)于三態(tài)門的應(yīng)用，錯誤的是：（）A.用于構(gòu)建總線結(jié)構(gòu)B.可以實現(xiàn)多個數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)共享C.三態(tài)門的高阻態(tài)會導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失D.用于提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)男?1、在數(shù)字邏輯中，若要將一個16進(jìn)制數(shù)0F轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)，結(jié)果是多少？（）A.1111B.0111C.1000D.110012、在數(shù)字邏輯電路中，組合邏輯電路的輸出僅僅取決于當(dāng)前的輸入。假設(shè)設(shè)計一個用于判斷一個三位二進(jìn)制數(shù)是否能被3整除的組合邏輯電路。以下哪種方法可能是實現(xiàn)該電路的有效途徑（）A.使用卡諾圖進(jìn)行邏輯化簡B.直接通過邏輯門搭建，不進(jìn)行任何化簡C.采用中規(guī)模集成電路，如譯碼器D.以上方法都不可行13、在一個多位數(shù)字比較器中，如果要比較兩個8位的二進(jìn)制數(shù)，需要多少個基本比較單元？（）A.8B.16C.64D.25614、在數(shù)字電路的分析和設(shè)計中，建立真值表是重要的步驟之一。以下關(guān)于真值表作用的描述中，錯誤的是（）A.可以直觀地反映輸入和輸出之間的邏輯關(guān)系B.有助于化簡邏輯函數(shù)C.是設(shè)計數(shù)字電路的唯一依據(jù)D.可以驗證邏輯電路的功能是否正確15、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.101016、當(dāng)研究數(shù)字電路中的冒險現(xiàn)象時，假設(shè)一個電路在特定輸入組合下產(chǎn)生了毛刺。以下哪種技術(shù)可以有效地消除這些毛刺？（）A.增加冗余項B.使用濾波電容C.改變電路結(jié)構(gòu)D.以上技術(shù)均可17、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.5018、對于一個由與門、或門和非門組成的組合邏輯電路，輸入信號發(fā)生變化后，輸出信號的穩(wěn)定時間取決于什么？（）A.門的數(shù)量B.門的類型C.信號的傳輸路徑D.以上都是19、想象一個數(shù)字系統(tǒng)中，需要對一個高頻的數(shù)字信號進(jìn)行分頻，得到較低頻率的信號。以下哪種分頻器的實現(xiàn)方式可能是最有效的？（）A.計數(shù)器式分頻器，通過計數(shù)實現(xiàn)分頻，簡單可靠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20、在一個數(shù)字電路中，出現(xiàn)了競爭冒險現(xiàn)象，導(dǎo)致輸出出現(xiàn)了不應(yīng)有的尖峰脈沖。以下哪種方法可能是最有效地消除競爭冒險？（）A.增加冗余項，修改邏輯表達(dá)式B.接入濾波電容，消除尖峰脈沖C.選擇速度更快的邏輯門D.以上方法結(jié)合使用二、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)字邏輯電路的靜電防護(hù)設(shè)計中，采取哪些措施來防止靜電對電路的損害。2、（本題5分）說明在數(shù)字邏輯設(shè)計中如何進(jìn)行面積和速度的權(quán)衡，以滿足不同的設(shè)計要求。3、（本題5分）闡述數(shù)字邏輯中只讀存儲器（ROM）的存儲單元結(jié)構(gòu)和尋址方式，分析其容量擴(kuò)展方法。4、（本題5分）詳細(xì)說明數(shù)字邏輯中數(shù)據(jù)選擇器和數(shù)據(jù)分配器的輸入輸出阻抗匹配和信號完整性保障，分析其在高速系統(tǒng)中的重要性。5、（本題5分）闡述數(shù)字邏輯中同步時序電路的時鐘偏差和時鐘抖動對電路性能的影響，以及如何減小這些影響。三、設(shè)計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）用JK觸發(fā)器設(shè)計一個能實現(xiàn)狀態(tài)奇偶切換的電路，畫出狀態(tài)圖和邏輯圖。2、（本題5分）設(shè)計一個能將4位二進(jìn)制數(shù)擴(kuò)展為8位的邏輯電路，高4位根據(jù)最低位的值填充，給出邏輯表達(dá)式和電路圖。3、（本題5分）設(shè)計一個組合邏輯電路，判斷輸入的6位二進(jìn)制數(shù)是否能被4整除，輸出結(jié)果為1表示能整除，0表示不能整除，畫出邏輯圖。4、（本題5分）設(shè)計一個全加器，能夠進(jìn)行三個512位二進(jìn)制數(shù)的加法運算，并輸出結(jié)果和進(jìn)位的優(yōu)化表示。5、（本題5分）設(shè)計一個組合邏輯電路，判斷一個16位二進(jìn)制數(shù)是否滿足特定的對稱條件。四、分析題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）設(shè)計一個數(shù)字電路，能夠?qū)崿F(xiàn)一個16位的并行到串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器。仔細(xì)分析并行數(shù)據(jù)和串行數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換過程，說明電路中如何通過移位操作和控制信號實現(xiàn)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換?？紤]如何提高轉(zhuǎn)換的效率和準(zhǔn)確性。2、（本題10分）