吉林建筑大学《数字逻辑与设计》2021-2022学年第一学期期末试卷

学校________________班级____________姓名____________考场____________准考证号学校________________班级____________姓名____________考场____________准考证号…………密…………封…………线…………内…………不…………要…………答…………题…………第1页，共3页吉林建筑大学《数字逻辑与设计》

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、对于数字电路中的移位寄存器，假设需要实现串行数据到并行数据的转换。以下哪种类型的移位寄存器最适合？（）A.左移寄存器B.右移寄存器C.双向移位寄存器D.以上寄存器均可2、在数字逻辑的编码器和译码器综合应用中，假设一个系统需要将输入的4位二进制编码转换为7段数码管的显示信号。以下哪种方案能够实现这个功能，并且具有较好的可扩展性？（）A.使用专用的编码译码芯片B.用逻辑门搭建电路C.基于可编程逻辑器件实现D.以上方案均可3、在数字逻辑电路中，译码器用于将输入的编码转换为对应的输出信号。假设设计一个3线-8线译码器，当输入为000时，以下哪个输出状态是正确的？（）A.只有第0个输出为1，其余为0B.只有第7个输出为1，其余为0C.所有输出都为1D.所有输出都为04、在数字逻辑电路的测试和故障诊断中，逻辑分析仪是一种常用的工具。它可以同时监测多个信号，并以图形的方式显示信号的变化。逻辑分析仪的主要优点包括：（）A.只能处理低速信号B.不能存储大量的数据C.能够快速准确地捕捉和分析信号D.价格昂贵，不适合一般应用5、在组合逻辑电路设计中，要实现一个两输入异或逻辑功能，如果用与非门和或非门来实现，最少需要几个门？（）A.3B.4C.5D.66、数字逻辑中的加法器可以实现两个二进制数的相加。一个4位二进制加法器，当两个输入都为最大的4位二进制数时，输出结果会产生进位吗？（）A.会产生进位B.不会产生进位C.不确定D.根据加法器的类型判断7、已知一个数字系统采用8位二进制补码表示整数，那么其能表示的数值范围是多少？（）A.-128到127B.-255到255C.-256到255D.0到2558、在数字逻辑电路中，需要对时钟信号进行分频。假设一个时钟信号的频率为100MHz，要得到一个频率为10MHz的分频信号，以下哪种方法可以实现？（）A.计数器B.移位寄存器C.编码器D.译码器9、在数字系统中，数据选择器和数据分配器是常用的逻辑部件。以下关于数据选择器和数据分配器的描述，正确的是（）A.数据选择器根据控制信号从多个输入数据中选择一个输出B.数据分配器将输入数据分配到多个输出通道上，其控制信号决定分配的方式C.数据选择器和数据分配器的功能是相反的，不能相互转换D.数据选择器和数据分配器的输入和输出数量是固定的，不能改变10、在数字电路的组合逻辑优化中，假设一个电路的逻辑表达式较为复杂。以下哪种工具或方法能够最有效地帮助进行优化？（）A.手工推导B.逻辑综合软件C.硬件描述语言D.以上方法结合使用11、考虑到一个数字系统的电源管理，需要根据系统的工作状态动态地调整电源电压和电流，以实现节能和提高系统稳定性。假设通过数字逻辑电路来控制电源管理模块，以下哪种电源管理技术与数字逻辑电路的结合能够提供最佳的节能效果？（）A.动态电压频率调整（DVFS）B.睡眠模式C.电源关断D.以上都是12、在数字逻辑中，时序逻辑电路的输出不仅取决于当前的输入，还取决于电路的内部状态。以下关于时序逻辑电路的特点，描述错误的是（）A.时序逻辑电路中一定包含存储元件，如触发器B.时序逻辑电路的输出变化是按照一定的时钟节拍进行的C.时序逻辑电路的功能比组合逻辑电路更复杂，但应用范围相对较窄D.分析和设计时序逻辑电路需要考虑时钟信号、状态转换等因素13、在数字系统中，总线是用于传输数据和信息的重要通道。以下关于总线特点的描述中，错误的是（）A.可以连接多个设备B.总线的数据传输是并行的C.总线上的数据传输需要遵循特定的协议D.同一时刻只能有一个设备向总线发送数据14、对于一个同步时序逻辑电路，若状态方程和驱动方程已知，能否确定其输出方程？（）A.能B.不能C.不确定D.以上都有可能15、考虑一个同步时序逻辑电路，若其状态转换图中存在自循环的状态，这意味着：（）A.电路存在故障B.电路可以保持在该状态C.状态转换不稳定D.无法确定电路的行为16、想象一个数字系统，需要对两个4位二进制数进行加法运算，并输出结果。在设计这个加法器时，需要考虑速度、成本和复杂性等因素。以下哪种加法器结构可能是最合适的？（）A.半加器级联组成的加法器，结构简单但速度较慢B.全加器级联组成的加法器，速度较快但使用的逻辑门较多C.并行加法器，能够同时处理所有位的相加，速度快但成本高D.利用移位和加法操作实现的加法器，算法复杂但节省硬件资源17、在数字逻辑中，若要实现将输入的4位二进制数扩大两倍的功能，以下哪种电路设计是可行的？（）A.在原数左边添加两个0B.将原数左移一位C.将原数与自身相加D.对原数进行取反操作18、时序逻辑电路与组合逻辑电路的主要区别在于时序逻辑电路包含存储元件，其输出不仅取决于当前输入，还与电路的过去状态有关。以下关于时序逻辑电路的特点，不正确的是（）A.时序逻辑电路需要时钟信号来同步操作B.时序逻辑电路的分析和设计比组合逻辑电路更复杂C.由于存在存储元件，时序逻辑电路的功耗通常比组合逻辑电路低D.时序逻辑电路可以实现具有记忆功能的逻辑操作19、在数字逻辑中，复杂可编程逻辑器件（CPLD）和现场可编程门阵列（FPGA）是两种常见的可编程器件。以下关于CPLD和FPGA区别的描述中，不正确的是（）A.CPLD基于乘积项结构，FPGA基于查找表结构B.FPGA的逻辑资源比CPLD丰富C.CPLD的编程速度比FPGA快D.CPLD适合实现复杂的组合逻辑，FPGA适合实现时序逻辑20、在数字系统的设计中，需要考虑功耗、速度、面积等多个因素。降低功耗是一个重要的设计目标。以下哪种方法不能有效地降低数字电路的功耗：（）A.降低工作电压B.减少晶体管的数量C.提高时钟频率D.采用低功耗的逻辑门二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）阐述数字逻辑中编码器和译码器的功耗估算方法和降低功耗的技术，举例说明在低功耗设计中的应用。2、（本题5分）阐述数字逻辑中编码器和译码器的噪声容限和抗干扰能力，分析其在恶劣环境下的应用。3、（本题5分）阐述数字逻辑中时序逻辑电路的状态化简方法，通过具体例子说明状态合并和等效状态的判断。三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）设计一个计数器，能够实现从0到511的计数，并在特定状态下进行清零操作。2、（本题5分）用VerilogHDL描述一个能实现数据存储和读取功能的模块，具有写使能和读使能信号。3、（本题5分）利用逻辑门设计一个与非门。4、（本题5分）设计一个能实现两位二进制数乘法运算的电路，使用基本逻辑门和加法器，画出逻辑图和运算过程。5、（本题5分）用与非门设计一个能实现两个一位二进制数相加和进位的全加器电路，画出逻辑图和真值表。四、分析题（本大题共2个小题，共20分)1、（本题10分）给定一个数字逻辑电