烏蘭察布職業(yè)學(xué)院《數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)A》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷

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《數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)A》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷院(系)_______班級(jí)_______學(xué)號(hào)_______姓名_______題號(hào)一二三四總分得分一、單選題（本大題共25個(gè)小題，每小題1分，共25分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的．）1、在數(shù)字系統(tǒng)中，計(jì)數(shù)器是常見的功能模塊。假設(shè)我們正在設(shè)計(jì)一個(gè)計(jì)數(shù)器。以下關(guān)于計(jì)數(shù)器的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.計(jì)數(shù)器可以按照二進(jìn)制、十進(jìn)制等不同的進(jìn)制進(jìn)行計(jì)數(shù)B.同步計(jì)數(shù)器和異步計(jì)數(shù)器在計(jì)數(shù)速度和穩(wěn)定性上可能存在差異C.可以通過級(jí)聯(lián)多個(gè)計(jì)數(shù)器來實(shí)現(xiàn)更大范圍的計(jì)數(shù)D.計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)容量是固定的，不能通過外部控制信號(hào)進(jìn)行改變2、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(diǎn)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(gè)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(yùn)算D.不同的編碼方式適用于不同的應(yīng)用場(chǎng)景，沒有優(yōu)劣之分3、在數(shù)字電路中，若要實(shí)現(xiàn)一個(gè)能將輸入的10位二進(jìn)制數(shù)的高5位和低5位交換位置的電路，以下哪種方法較為簡(jiǎn)單？（）A.使用多個(gè)數(shù)據(jù)選擇器B.通過邏輯運(yùn)算C.利用移位寄存器D.以上都不是4、想象一個(gè)數(shù)字系統(tǒng)中，需要對(duì)輸入的8位二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行編碼，將其轉(zhuǎn)換為3位的二進(jìn)制編碼。在選擇編碼方式時(shí)，需要考慮編碼的唯一性和容錯(cuò)性等因素。以下哪種編碼方式可能是最合適的？（）A.格雷碼，相鄰數(shù)值的編碼只有一位不同，具有良好的容錯(cuò)性B.8421碼，是常見的二進(jìn)制編碼方式，但相鄰數(shù)值變化可能多位不同C.余3碼，在8421碼基礎(chǔ)上加上3得到，計(jì)算復(fù)雜D.隨機(jī)編碼，編碼方式不固定，難以保證唯一性和規(guī)律5、在數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)中，若要使用PLA（可編程邏輯陣列）實(shí)現(xiàn)一個(gè)特定的邏輯功能，首先需要進(jìn)行什么操作？（）A.編程B.布線C.繪制邏輯圖D.以上都不是6、數(shù)字邏輯中的計(jì)數(shù)器可以按照不同的計(jì)數(shù)方式進(jìn)行計(jì)數(shù)。一個(gè)模10計(jì)數(shù)器，需要幾個(gè)觸發(fā)器來實(shí)現(xiàn)？（）A.四個(gè)B.五個(gè)C.不確定D.根據(jù)計(jì)數(shù)器的類型判斷7、在數(shù)字邏輯中，可編程邏輯器件（PLD）為數(shù)字電路的設(shè)計(jì)提供了很大的靈活性。以下關(guān)于PLD的描述，錯(cuò)誤的是（）A.PLA由與陣列和或陣列組成，可以實(shí)現(xiàn)任意組合邏輯函數(shù)B.PAL的與陣列可編程，或陣列固定C.GAL具有可重復(fù)編程和加密的特點(diǎn)D.CPLD的集成度比FPGA高，性能也更優(yōu)越8、在數(shù)字邏輯電路中，計(jì)數(shù)器是一種常見的時(shí)序邏輯電路。一個(gè)4位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，能夠計(jì)數(shù)的最大十進(jìn)制數(shù)是多少？（）A.15B.16C.不確定D.根據(jù)計(jì)數(shù)器的類型判斷9、對(duì)于一個(gè)由與非門組成的基本邏輯電路，若輸入為A=1，B=0，則輸出為：（）A.1B.0C.不確定D.取決于其他輸入10、在數(shù)字系統(tǒng)中，經(jīng)常需要進(jìn)行數(shù)值的比較和判斷。比較器可以用于比較兩個(gè)數(shù)字的大小。一個(gè)4位數(shù)值比較器，當(dāng)輸入A=1010，B=1100時(shí)，輸出的結(jié)果為：（）A.A>BB.A<BC.A=BD.無法確定11、當(dāng)設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字邏輯電路來比較兩個(gè)4位二進(jìn)制數(shù)的大小關(guān)系時(shí)，以下哪種電路結(jié)構(gòu)和邏輯門的組合可能是最有效的（）A.使用多個(gè)比較器級(jí)聯(lián)B.僅使用與門和或門C.通過加法器計(jì)算差值判斷D.以上方法都效率低下12、在數(shù)字邏輯中，組合邏輯電路的輸出僅僅取決于當(dāng)前的輸入。以下關(guān)于組合邏輯電路特點(diǎn)的描述中，錯(cuò)誤的是（）A.不包含記憶元件B.輸出與電路過去的狀態(tài)無關(guān)C.可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的邏輯功能，如加法器和編碼器D.其輸出會(huì)隨著輸入的變化而立即變化，沒有延遲13、對(duì)于一個(gè)異步復(fù)位的觸發(fā)器，復(fù)位信號(hào)的撤銷時(shí)間與時(shí)鐘脈沖的關(guān)系會(huì)影響觸發(fā)器的狀態(tài)嗎？（）A.會(huì)B.不會(huì)C.有時(shí)會(huì)D.以上都不對(duì)14、在數(shù)字邏輯電路的故障診斷中，假設(shè)一個(gè)復(fù)雜的電路出現(xiàn)了異常輸出，但輸入信號(hào)看起來是正常的。為了找出故障的位置和原因，需要運(yùn)用各種測(cè)試方法和邏輯推理。以下哪種測(cè)試方法對(duì)于定位這種隱藏的電路故障最為有效？（）A.功能測(cè)試B.時(shí)序測(cè)試C.邏輯分析儀測(cè)試D.替換部件測(cè)試15、在數(shù)字邏輯中，若要將一個(gè)4位并行輸入的數(shù)值轉(zhuǎn)換為串行輸出，需要使用以下哪種電路？（）A.計(jì)數(shù)器B.編碼器C.譯碼器D.移位寄存器16、對(duì)于一個(gè)6位的二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器，從0開始計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)到第60個(gè)脈沖時(shí)，計(jì)數(shù)器的狀態(tài)為：（）A.010110B.101100C.111100D.00110017、計(jì)數(shù)器不僅可以進(jìn)行加法計(jì)數(shù)，還可以進(jìn)行減法計(jì)數(shù)或者可逆計(jì)數(shù)。在一個(gè)可逆計(jì)數(shù)器中，可以通過控制信號(hào)來決定計(jì)數(shù)的方向。當(dāng)控制信號(hào)為1時(shí)進(jìn)行加法計(jì)數(shù)，為0時(shí)進(jìn)行減法計(jì)數(shù)。假設(shè)初始值為5，控制信號(hào)先為1計(jì)數(shù)3次，再為0計(jì)數(shù)2次，計(jì)數(shù)器的最終值為：（）A.6B.7C.8D.918、在數(shù)字邏輯中，需要對(duì)一個(gè)邏輯表達(dá)式進(jìn)行化簡(jiǎn)并轉(zhuǎn)換成最簡(jiǎn)與或表達(dá)式。給定表達(dá)式F=(A+B)(A'+C)，以下哪種化簡(jiǎn)步驟是正確的？（）A.F=A+BCB.F=A+AC+B+BCC.F=A+BD.F=A'+B'19、假設(shè)要設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電路，用于實(shí)現(xiàn)一個(gè)高速的加法器，并且對(duì)面積和功耗有一定的限制。在這種情況下，以下哪種加法器結(jié)構(gòu)是最合適的選擇？（）A.ripplecarryadder（行波進(jìn)位加法器）B.carrylookaheadadder（超前進(jìn)位加法器）C.carryselectadder（進(jìn)位選擇加法器）D.以上加法器結(jié)構(gòu)都不滿足要求，需要新的設(shè)計(jì)方法20、在數(shù)字邏輯中，可編程邏輯器件（PLD）如CPLD和FPGA為數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供了很大的靈活性。CPLD采用的是基于乘積項(xiàng)的結(jié)構(gòu)，而FPGA采用的是基于查找表的結(jié)構(gòu)。以下關(guān)于CPLD和FPGA的比較，正確的是：（）A.CPLD的集成度高于FPGAB.FPGA的編程靈活性高于CPLDC.CPLD的速度比FPGA快D.FPGA的功耗比CPLD低21、假設(shè)要設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電路來實(shí)現(xiàn)一個(gè)有限狀態(tài)機(jī)，描述一個(gè)按特定順序執(zhí)行的操作流程。在設(shè)計(jì)過程中，需要確定狀態(tài)的數(shù)量和轉(zhuǎn)換條件。以下哪種方法可能有助于清晰地設(shè)計(jì)狀態(tài)機(jī)？（）A.畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖，直觀表示狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系和條件B.直接編寫邏輯表達(dá)式，通過計(jì)算確定狀態(tài)轉(zhuǎn)換C.先構(gòu)建硬件電路，然后根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況調(diào)整狀態(tài)D.隨機(jī)設(shè)定狀態(tài)和轉(zhuǎn)換條件，通過試驗(yàn)找到合適的設(shè)計(jì)22、在一個(gè)同步時(shí)序邏輯電路中，若時(shí)鐘脈沖的頻率為50MHz，一個(gè)狀態(tài)持續(xù)的時(shí)間為20ns，那么該電路的狀態(tài)數(shù)為：（）A.5B.10C.20D.5023、在數(shù)字邏輯中，有限狀態(tài)機(jī)（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(jī)類型。Mealy型有限狀態(tài)機(jī)的輸出不僅取決于當(dāng)前狀態(tài)，還取決于：（）A.上一個(gè)狀態(tài)B.輸入信號(hào)C.時(shí)鐘信號(hào)D.初始狀態(tài)24、計(jì)數(shù)器是一種常見的時(shí)序邏輯電路，用于對(duì)脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)。以下關(guān)于計(jì)數(shù)器的描述，錯(cuò)誤的是（）A.計(jì)數(shù)器可以按照計(jì)數(shù)方式分為加法計(jì)數(shù)器、減法計(jì)數(shù)器和可逆計(jì)數(shù)器B.同步計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)速度比異步計(jì)數(shù)器快，因?yàn)樗杏|發(fā)器同時(shí)翻轉(zhuǎn)C.計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)容量取決于觸發(fā)器的個(gè)數(shù)和計(jì)數(shù)方式D.計(jì)數(shù)器在工作過程中不會(huì)出現(xiàn)誤計(jì)數(shù)的情況25、數(shù)字邏輯中的計(jì)數(shù)器可以按照不同的進(jìn)制和計(jì)數(shù)方式進(jìn)行計(jì)數(shù)。一個(gè)模12的可逆計(jì)數(shù)器，當(dāng)控制信號(hào)為加法計(jì)數(shù)時(shí)，從0開始計(jì)數(shù)，經(jīng)過多次時(shí)鐘脈沖后，計(jì)數(shù)器的值會(huì)變成多少？（）A.11B.12C.不確定D.根據(jù)計(jì)數(shù)器的類型判斷二、簡(jiǎn)答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）詳細(xì)闡述如何用硬件描述語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)一個(gè)有限狀態(tài)機(jī)的狀態(tài)跳轉(zhuǎn)條件的復(fù)雜邏輯。2、（本題5分）闡述數(shù)字邏輯中鎖存器和觸發(fā)器的觸發(fā)方式的差異，以及在實(shí)際電路中如何根據(jù)需求選擇合適的器件。3、（本題5分）詳細(xì)闡述在數(shù)字電路的可靠性設(shè)計(jì)中的成本效益分析方法和應(yīng)用。4、（本題5分）深入解釋在數(shù)字電路的電源管理中，如何選擇合適的電源芯片和設(shè)計(jì)電源電路以保證穩(wěn)定供電。三、設(shè)計(jì)題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)據(jù)選擇器，根據(jù)9個(gè)控制信號(hào)從512個(gè)輸入數(shù)據(jù)中選擇一個(gè)輸出。2、（本題5分）利用數(shù)據(jù)選擇器和比較器設(shè)計(jì)一個(gè)能根據(jù)輸入數(shù)據(jù)選擇輸出特定范圍數(shù)字的電路，畫出邏輯圖和選擇條件。3、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)組合邏輯電路，判斷輸入的3位二進(jìn)制數(shù)是否能被3整除，輸出結(jié)果為1表示能整除，0表示不能整除，畫出邏輯電路圖。4、（本題5分）使用移位寄存器和加法器設(shè)計(jì)一個(gè)能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)累加和移位功能的電路，畫出邏輯圖和說明工作原理。5、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)組合邏輯電路，判斷一個(gè)9位二進(jìn)制數(shù)是否為水仙花數(shù)。四、分析題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題10分）使用編碼器和解碼器設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電路，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)輸入數(shù)據(jù)的壓縮和解壓縮。分析數(shù)