武汉大学《数字化设计》2023-2024学年第一学期期末试卷

装订线装订线PAGE2第1页，共3页武汉大学《数字化设计》

2023-2024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一、单选题（本大题共15个小题，每小题1分，共15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、假设要设计一个数字电路，用于实现一个高速的加法器，并且对面积和功耗有一定的限制。在这种情况下，以下哪种加法器结构是最合适的选择？（）A.ripplecarryadder（行波进位加法器）B.carrylookaheadadder（超前进位加法器）C.carryselectadder（进位选择加法器）D.以上加法器结构都不满足要求，需要新的设计方法2、对于一个5位的二进制计数器，若初始状态为00000，经过18个时钟脉冲后，计数器的状态是多少？（）A.10010B.10001C.01001D.001003、对于一个由与非门组成的基本逻辑电路，若输入为A=1，B=0，则输出为：（）A.1B.0C.不确定D.取决于其他输入4、在数字逻辑的发展历程中，以下关于集成电路技术的描述，不正确的是（）A.集成电路的规模不断增大，性能不断提高B.摩尔定律预测了集成电路上晶体管数量的增长趋势C.随着工艺的进步，集成电路的成本不断降低D.集成电路技术的发展已经达到了物理极限，无法继续提高5、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6、在数字电路中，锁存器和触发器都可以存储数据。假设我们正在比较锁存器和触发器。以下关于锁存器和触发器的描述，哪一项是不准确的？（）A.锁存器是电平敏感的存储器件，触发器是边沿敏感的存储器件B.锁存器在输入信号有效期间，输出会随着输入的变化而变化；触发器在时钟边沿时才会改变状态C.锁存器和触发器的电路结构相似，只是触发方式不同D.锁存器比触发器的抗干扰能力强，更适合在噪声环境中使用7、已知一个8选1数据选择器，地址输入端有3位，当输入地址为101时，输出的数据是哪个输入通道的数据？（）A.第1个B.第3个C.第5个D.第7个8、对于一个由多个逻辑门组成的复杂数字电路，若要分析其输出与输入之间的逻辑关系，以下哪种方法最为有效？（）A.直接观察电路连接B.进行逻辑表达式推导C.绘制真值表D.以上方法结合使用9、在数字电路中，若要对一个8位二进制数进行取反操作，可使用：（）A.与门B.或门C.非门D.异或门10、在数字逻辑中，要用PAL（可编程阵列逻辑）实现一个3输入3输出的逻辑函数，需要多少个可编程的或阵列单元？（）A.3B.6C.9D.1811、在数字系统中，数字信号具有离散的数值和特定的时间间隔。以下关于数字信号特点的描述中，正确的是（）A.抗干扰能力强B.便于存储和处理C.精度高D.以上都是12、已知逻辑函数F=(A+B)(C+D)(E+F)，用卡诺图化简后，最简表达式为？（）A.A+C+EB.B+D+FC.A+D+ED.以上都不对13、在数字逻辑设计中，需要考虑电路的功耗。假设一个逻辑电路，通过优化逻辑表达式可以降低功耗，以下哪种优化方法可能最有效？（）A.减少逻辑门的数量B.降低工作电压C.减少信号的翻转次数D.以上方法效果相同14、已知一个数字系统的工作频率为200MHz，其时钟周期是多少纳秒？（）A.5B.2C.0.5D.0.215、数字逻辑中的格雷码具有相邻编码值只有一位变化的特点。假设从二进制编码000转换为格雷码，转换后的结果是什么？（）A.000B.001C.100D.010二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）详细阐述如何用逻辑门实现一个译码器的扩展，增加译码的输入和输出位数。2、（本题5分）解释在数字逻辑中如何分析逻辑电路的扇入和扇出，以及对电路性能的影响。3、（本题5分）解释数字逻辑中的三态门的工作原理和应用场景，为什么需要三态门。4、（本题5分）详细阐述如何用逻辑门实现一个加法器的超前进位技术，提高运算速度。三、分析题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）给定一个数字系统中的数据选择器模块，能够从多个输入数据中选择一个输出。分析数据选择器的工作原理和控制逻辑，设计相应的数字电路实现选择功能。探讨如何扩展数据选择器以处理更多的输入数据。2、（本题5分）给定一个数字系统的时序图，分析各个信号之间的时序关系，确定关键路径和建立保持时间的要求。根据时序分析结果，调整电路的设计或优化时钟频率，以确保系统能够正常工作。3、（本题5分）使用触发器和逻辑门构建一个有限状态机（FSM），实现一个简单的交通信号灯控制系统。规定不同的状态表示红灯、绿灯和黄灯的亮灭情况，并分析状态转换的条件和逻辑，探讨如何增强系统的可靠性和可扩展性。4、（本题5分）设计一个数字逻辑电路，将BCD码转换为七段数码管显示编码。详细阐述转换的规则和逻辑过程，通过真值表和逻辑表达式进行分析，并画出逻辑电路图。分析该转换在数字显示系统中的应用和显示效果的优化。5、（本题5分）设计一个数字电路，能够对输入的两个8位二进制数进行逻辑与、逻辑或和逻辑异或运算，并分别输出结果。深入分析这三种逻辑运算的特点和用途，说明电路中如何实现这些运算的逻辑门组合和信号连接。四、设计题（本大题共4个小题，共40分)1、（本题10分）设计一个能产生000-111