湖南工业大学科技学院《数字逻辑与数字系统》2021-2022学年第一学期期末试卷

站名：站名：年级专业：姓名：学号：凡年级专业、姓名、学号错写、漏写或字迹不清者，成绩按零分记。…………密………………封………………线…………第1页，共1页湖南工业大学科技学院

《数字逻辑与数字系统》2021-2022学年第一学期期末试卷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2分，共40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、在数字逻辑中，异步时序电路的同步方式与同步时序电路不同。以下关于异步时序电路的描述中，错误的是（）A.异步时序电路中，各触发器的时钟信号不同步B.异步时序电路的速度比同步时序电路快C.异步时序电路的设计和分析比较复杂D.异步时序电路中可能会出现不稳定的状态2、寄存器是用于存储一组二进制数据的时序逻辑电路。以下关于寄存器的描述，错误的是（）A.寄存器可以由多个触发器组成，能够同时存储多位数据B.移位寄存器可以实现数据的串行输入和并行输出，或者并行输入和串行输出C.寄存器在数字系统中常用于暂存数据、缓冲数据等D.寄存器的存储容量是固定的，不能根据需要进行扩展3、数字逻辑中的全加器可以实现三个一位二进制数的相加。一个全加器的输入为A=0，B=1，进位C_in=1，那么输出的和S和进位C_out分别是多少？（）A.S=0，C_out=1B.S=1，C_out=0C.不确定D.根据其他因素判断4、在数字逻辑中，已知一个JK触发器的J=1，K=0，在时钟脉冲的上升沿到来时，触发器的输出状态会如何变化？（）A.置1B.置0C.保持不变D.翻转5、在一个数字电路中，需要实现一个逻辑函数，通过使用硬件描述语言（HDL）进行描述。以下哪种HDL可能是最常用的？（）A.VHDL（VeryHighSpeedIntegratedCircuitHardwareDescriptionLanguage），语法严格，适合大型设计B.Verilog，语法简洁，应用广泛C.SystemVerilog，是Verilog的扩展，功能更强大但学习难度大D.以上HDL都很常用，选择取决于个人偏好和项目需求6、在数字逻辑电路的面积优化中，假设给定一个功能需求，需要在满足性能要求的前提下尽量减小芯片面积。可以通过逻辑化简、资源共享和架构优化等方法来实现。以下哪种方法在面积优化中通常能够带来最大的节省？（）A.逻辑门级的优化B.功能模块的复用C.算法层面的改进D.选择更小尺寸的晶体管7、在数字系统中，计数器的级联可以实现更大范围的计数。例如，将两个4位计数器级联，可以得到一个8位计数器。在级联时，需要注意低位计数器的进位信号连接到高位计数器的计数输入端。当低位计数器从1111计数到0000时，会产生一个进位信号。以下关于计数器级联的描述，正确的是：（）A.级联后的计数器计数速度变慢B.级联后的计数器的最大计数值不变C.级联后的计数器的时钟信号相同D.级联后的计数器的工作方式不变8、当研究数字电路中的计数器时，假设需要设计一个能够从0计数到15的4位二进制计数器。以下哪种计数器类型可以实现这个功能，并且在计数过程中具有较好的稳定性？（）A.异步计数器B.同步计数器C.加法计数器D.减法计数器9、在数字电路中，半导体存储器起着重要的存储作用。假设我们正在研究半导体存储器。以下关于半导体存储器的描述，哪一项是不正确的？（）A.随机存取存储器（RAM）可以随时读写数据，但断电后数据会丢失B.只读存储器（ROM）中的数据在制造时就被固化，无法修改C.静态随机存储器（SRAM）和动态随机存储器（DRAM）的读写速度相同D.半导体存储器的容量和存储速度是选择存储器时需要考虑的重要因素10、当设计一个数字逻辑电路来比较两个4位二进制数的大小关系时，以下哪种电路结构和逻辑门的组合可能是最有效的（）A.使用多个比较器级联B.仅使用与门和或门C.通过加法器计算差值判断D.以上方法都效率低下11、在数字逻辑中，计数器是一种用于计数的时序逻辑电路。以下关于计数器的描述，不准确的是（）A.计数器可以按照递增或递减的方式进行计数B.同步计数器的所有触发器在同一时钟脉冲作用下同时翻转C.异步计数器的各触发器的时钟脉冲不同，导致计数速度较慢D.计数器的计数容量只取决于触发器的数量，与电路结构无关12、考虑一个复杂的数字系统，其中包含多个子模块。为了确保各个子模块之间能够正确地通信和协调工作，通常会使用一些控制信号。如果要产生一个同步的控制信号，使得多个子模块在特定的时钟周期内执行特定的操作，以下哪种方法是最可靠的？（）A.使用一个单独的时钟源，通过分频产生控制信号B.利用组合逻辑电路根据输入条件生成控制信号C.随机生成控制信号，依靠系统的容错能力来保证正确运行D.以上方法都不可靠，无法实现同步控制13、在数字逻辑中，若要将一个8位的二进制数转换为格雷码，以下哪种方法是正确的？（）A.依次对每一位进行转换B.整体进行逻辑运算C.通过计数器实现D.无法直接转换14、在数字电路的测试和验证中，常用的方法有功能测试、时序测试等。以下关于数字电路测试的描述，不正确的是（）A.功能测试主要检查电路在各种输入组合下的输出是否符合预期B.时序测试用于验证电路的时序特性，如建立时间和保持时间是否满足要求C.测试向量是一组用于测试电路的输入值，其生成是一个简单的过程D.数字电路的测试可以完全保证电路在实际应用中的可靠性和稳定性15、在数字逻辑电路的竞争冒险现象中，假设一个电路在输入信号发生变化时，由于不同路径的延迟差异，可能会导致输出出现短暂的错误脉冲。这种现象可能会影响电路的稳定性和可靠性。为了避免或减少竞争冒险的影响，以下哪种措施是最为有效的？（）A.增加冗余项B.引入同步时钟C.优化电路布局D.降低电源电压16、在数字逻辑电路中，对于一个由与非门组成的基本RS触发器，当输入R=0，S=0时，触发器的输出状态将保持不变，那么以下哪种情况可能导致输出状态的不确定？（）A.输入同时变为R=1，S=1B.输入变为R=1，S=0C.输入变为R=0，S=1D.以上都不是17、在数字电路中，若要实现一个能将并行数据转换为串行数据的电路，并且数据在时钟的上升沿进行转换，以下哪种触发器较为合适？（）A.D触发器B.JK触发器C.T触发器D.以上都可以18、数字逻辑中的乘法器可以通过不同的方式实现。假设要实现一个4×4的乘法器，使用移位相加的方法，以下哪个步骤是关键？（）A.确定移位的次数B.控制加法的顺序C.处理乘法的符号D.以上步骤都很关键19、假设在一个数字音频处理系统中，需要对音频信号进行采样、量化和编码。为了保证音频质量和减少量化误差，需要选择合适的数字逻辑电路和算法。以下哪种量化方法在数字音频处理中通常能够提供较好的音质？（）A.均匀量化B.非均匀量化C.直接量化D.间接量化20、已知一个JK触发器的J=0，K=1，在时钟脉冲的下降沿到来时，触发器的输出状态会如何变化？（）A.置1B.置0C.保持不变D.翻转二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）深入分析在数字逻辑中的计数器的初始状态设置和复位方式，以及对计数过程的影响。2、（本题5分）深入解释在数字电路的电磁兼容测试中，测试的项目和标准以及整改措施。3、（本题5分）在数字逻辑电路设计中，说明如何根据给定的逻辑功能要求，使用门电路构建出相应的电路，并分析可能出现的竞争冒险现象及解决方法。三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）设计一个能判断输入的5位二进制数是否为回文数（即正读反读都一样）的逻辑电路，给出设计思路和电路实现。2、（本题5分）利用加法器和逻辑门设计一个能实现两个三位二进制数的加法和减法运算切换的电路，画出逻辑图。3、（本题5分）设计一个能对输入的四位二进制数进行格雷码编码的电路，画出逻辑图和编码原理。4、（本题5分）用中规模集成电路设计一个能实现模8可逆计数器（可加可减）的电路，画出逻辑图和状态转换图。5、（本题5分）设计一个能判断输入的7位二进制数是否为水仙花数（各位数字的立方和等于该数本身）的逻辑电路，给出设计过程和逻辑表达式。