北京化工大学《数字逻辑电路（Ⅰ）》2021-2022学年第一学期期末试卷

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《数字逻辑电路（Ⅰ）》2021-2022学年第一学期期末试卷院(系)_______班级_______学号_______姓名_______题号一二三四总分得分批阅人一、单选题（本大题共20个小题，每小题1分，共20分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的．）1、考虑一个数字电路中的移位寄存器，它可以实现数据的左移、右移和并行输入输出。如果需要在每个时钟脉冲将数据左移一位，并在最右边补0，以下哪种移位寄存器能够满足这个要求？（）A.单向移位寄存器，只能左移B.双向移位寄存器，可选择左移或右移C.环形移位寄存器，数据循环移动D.以上移位寄存器都可以实现2、对于一个5位的二进制计数器，从0开始计数，经过30个时钟脉冲后，计数器的状态为：（）A.11110B.11101C.00011D.000003、在数字逻辑设计中，若要将一个8位的二进制数转换为格雷码，可通过依次：（）A.与相邻位异或B.与相邻位或C.与相邻位与D.与相邻位同或4、在数字逻辑中，有限状态机（FSM）是一种重要的模型，用于描述时序逻辑电路的行为。以下关于有限状态机的描述，错误的是（）A.有限状态机由状态、输入、输出和状态转换组成B.可以使用状态图、状态表和硬件描述语言来描述有限状态机C.有限状态机可以分为摩尔型和米利型两种类型，它们的输出与输入的关系不同D.有限状态机的设计非常复杂，在实际应用中很少使用5、竞争冒险是数字电路中可能出现的一种现象，会导致输出出现不应有的尖峰脉冲。以下关于竞争冒险的描述，错误的是（）A.竞争冒险通常发生在组合逻辑电路中，由于信号传输的延迟不同导致B.可以通过增加冗余项、接入滤波电容等方法消除竞争冒险C.竞争冒险不会对数字电路的功能产生实质性的影响，因此可以忽略不计D.在数字电路的设计和分析中，需要考虑竞争冒险的可能性，并采取相应的措施6、考虑数字电路中的乘法运算，假设要实现两个4位二进制数的乘法。以下哪种方法在硬件实现上可能较为复杂但速度较快？（）A.移位相加法B.阵列乘法器C.基于加法器的迭代乘法D.以上方法复杂度相近7、考虑一个数字系统，需要存储一组8位的数据。如果要实现这个存储功能，并且能够随时读取和写入数据，以下哪种存储器件是最合适的选择？（）A.触发器，能够存储一位数据B.寄存器，由多个触发器组成，可以存储多位数据C.计数器，用于计数操作，也能存储数据D.移位寄存器，主要用于数据的移位操作8、当研究数字逻辑中的只读存储器（ROM）时，假设需要存储一个8×8的真值表。以下关于ROM的容量和地址线、数据线的数量，哪个是正确的（）A.容量为64位，地址线8条，数据线8条B.容量为8位，地址线64条，数据线1条C.容量为64位，地址线3条，数据线8条D.容量为8位，地址线8条，数据线1条9、在数字逻辑中，竞争和冒险现象可能会导致电路输出出现错误。以下关于竞争和冒险的描述，不正确的是（）A.竞争是由于信号通过不同路径到达同一门的输入端存在时间差引起的B.冒险是竞争导致的输出端出现不应有的尖峰脉冲C.增加冗余项可以完全消除竞争和冒险现象D.采用滤波电容可以减少冒险现象的影响10、在一个数字电路中，需要对两个4位的二进制数进行加法运算。为了实现这个加法功能，并且能够处理可能产生的进位，以下哪种加法器结构可能是最优的选择？（）A.半加器，只能处理两个一位二进制数相加B.全加器，考虑低位进位进行加法C.串行进位加法器，低位向高位逐位进位D.超前进位加法器，提前计算进位减少延迟11、在数字逻辑电路的实现中，可编程逻辑器件（PLD）如CPLD和FPGA得到了广泛的应用。以下关于可编程逻辑器件的描述，错误的是（）A.CPLD结构简单，适合实现规模较小的逻辑电路B.FPGA具有更高的灵活性和集成度，适合复杂的数字系统设计C.可编程逻辑器件在使用前需要进行编程，可以通过硬件描述语言或原理图输入等方式D.一旦可编程逻辑器件被编程，就不能再进行修改，除非更换器件12、将十进制数转换为二进制数可以使用除2取余法。关于除2取余法的步骤，以下描述不正确的是（）A.将十进制数除以2，取余数作为二进制数的最低位B.不断将商除以2，直到商为0C.除2取余的顺序是从高位到低位D.将所得的余数从右到左排列，即可得到二进制数13、对于数字逻辑中的奇偶校验码，假设要对一组8位数据进行奇偶校验。以下哪种奇偶校验方式能够检测出奇数个错误？（）A.奇校验B.偶校验C.两种校验方式都可以D.两种校验方式都不行14、在数字系统中，存储器是用于存储数据和程序的重要部件。关于只读存储器（ROM），以下说法错误的是（）A.ROM中的数据在断电后不会丢失B.PROM是一种可编程的ROM，但只能编程一次C.EPROM可以多次擦除和编程，使用紫外线进行擦除D.ROM的存储容量通常比随机存储器（RAM）大15、对于一个T触发器，当T输入端为高电平时，在时钟脉冲的上升沿到来时，触发器的状态会发生怎样的变化？（）A.置0B.置1C.翻转D.保持不变16、对于一个4输入的与门，输入信号分别为A=1，B=0，C=1，D=0，则输出信号为？（）A.0B.1C.不确定D.以上都不对17、假设正在研究数字逻辑电路中的时序违规问题，即信号的建立时间和保持时间不满足要求。这可能导致电路的功能错误或不稳定。为了检测和解决时序违规，以下哪种方法是常用且有效的？（）A.静态时序分析B.动态时序仿真C.逻辑综合优化D.以上都是18、对于一个12位的逐次逼近型A/D转换器，完成一次转换所需的时钟脉冲个数大约为：（）A.12个B.24个C.48个D.不确定19、考虑一个由与非门组成的基本RS触发器，当R=0，S=1时，触发器的输出状态为：（）A.置0B.置1C.保持不变D.不确定20、在数字逻辑中，可编程逻辑器件（PLD）为电路设计提供了更大的灵活性。以下关于PLD的描述，错误的是（）A.PLD可以通过编程来实现不同的逻辑功能B.CPLD（复杂可编程逻辑器件）和FPGA（现场可编程门阵列）是常见的PLD类型C.PLD的编程过程复杂，需要专业的硬件知识和工具D.一旦对PLD进行编程，其逻辑功能就不能再更改二、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）详细阐述如何用硬件描述语言实现一个同步计数器的同步加载功能。2、（本题5分）深入分析在数字逻辑电路的时序收敛问题中，产生的原因和解决办法。3、（本题5分）详细说明在移位寄存器的同步复位与异步复位的区别和应用场景。4、（本题5分）详细说明数字逻辑中计数器的计数模式（如加计数、减计数和可逆计数）的实现方法和应用场景。5、（本题5分）解释什么是锁存器，它与触发器有什么区别和联系，以及在实际中的应用。三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）设计一个能检测输入的6位二进制数中是否存在连续的3个1的逻辑电路，给出逻辑表达式和电路实现。2、（本题5分）设计一个组合逻辑电路，判断输入的16位二进制数是否能被8整除，输出结果为1表示能整除，0表示不能整除，画出逻辑图。3、（本题5分）设计一个能检测输入的二十四位二进制数中是否存在连续十三个1的电路，用逻辑门实现，画出逻辑图。4、（本题5分）利用VerilogHDL语言描述一个4位并行加法器，并进行功能仿真，给出仿真结果。5、（本题5分）设计一个能检测输入的三十位二进制数中是否存在连续十六个1的电路，用逻辑门实现，画出逻辑图。四、分析题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）设计一个数字电路，能够将输入的8位格雷码转换为二进制码。详细分析格雷码和二进制码之间的转换规则，以及在电路中实现这种转换所需要的逻辑运算和门电路的连接方式。2、（本题10