广东新安职业技术学院《数字逻辑与微处理器》2023-2024学年第二学期期末试卷

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《数字逻辑与微处理器》2023-2024学年第二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25个小题，每小题1分，共25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、在数字逻辑的应用中，计算机的CPU设计是一个重要的领域。以下关于CPU中数字逻辑的描述，错误的是（）A.CPU中的算术逻辑单元（ALU）使用数字逻辑电路来实现各种运算B.控制单元通过数字逻辑电路产生控制信号，协调CPU的工作C.CPU的性能主要取决于数字逻辑电路的速度和复杂度D.CPU的设计与数字逻辑的知识无关，只需要考虑软件的需求2、对于一个T触发器，当T=1时，在时钟脉冲作用下，其输出状态？（）A.置0B.置1C.保持不变D.翻转3、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4、或门是数字逻辑中的另一种基本逻辑门。对于或门的特性和应用，以下说法不正确的是（）A.或门的逻辑功能是只要有一个输入为高电平，输出就为高电平B.或门常用于实现加法运算C.或门的逻辑表达式为Y=A∨BD.或门的输出只取决于当前的输入，与之前的输入状态无关5、时序逻辑电路在数字系统中具有重要作用。假设我们正在研究一个时序逻辑电路。以下关于时序逻辑电路的描述，哪一项是不正确的？（）A.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B.触发器是构成时序逻辑电路的基本存储单元，如D触发器、JK触发器等C.时序逻辑电路中的计数器可以用于计数脉冲信号的个数，实现定时和分频功能D.时序逻辑电路的状态转换总是稳定和可预测的，不会出现不确定的状态6、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7、已知一个数字电路的功耗主要由静态功耗和动态功耗组成，当电路的工作频率增加时，哪种功耗会显著增加？（）A.静态功耗B.动态功耗C.静态和动态功耗都会增加D.静态和动态功耗都不变8、考虑一个数字系统，其中的控制器需要根据不同的输入条件产生相应的控制信号。如果输入条件较多且复杂，以下哪种控制器的设计方法是最合适的？（）A.硬布线控制器，通过逻辑门直接实现控制逻辑B.微程序控制器，使用存储的微指令来产生控制信号C.随机生成控制信号，根据系统的运行情况进行调整D.以上方法都不适合处理复杂的输入条件9、在数字逻辑的理论基础中，以下关于布尔代数基本定律的描述，不正确的是（）A.布尔代数的基本定律包括交换律、结合律和分配律B.这些定律是数字逻辑运算和化简的基础C.布尔代数的定律在所有情况下都适用，没有任何限制D.违反布尔代数定律可能导致逻辑错误10、在数字电路中，使用译码器和与门实现逻辑函数，若译码器的输出有高电平也有低电平，那么最终的输出由什么决定？（）A.与门的输入B.译码器的输入C.与门的输出D.以上都不对11、在数字逻辑设计中，需要考虑电路的可测试性。如果要设计一个易于测试的电路，以下哪种原则是应该遵循的？（）A.尽量减少内部节点的数量B.增加测试点，便于观测内部信号C.使电路的功能尽可能简单D.以上原则都对提高电路的可测试性有帮助12、在数字电路中，若要存储8位的数据，以下哪种存储器件是合适的选择？（）A.SRAMB.DRAMC.ROMD.以上都是13、在数字逻辑电路的故障诊断中，假设一个复杂的电路出现了异常输出，但输入信号看起来是正常的。为了找出故障的位置和原因，需要运用各种测试方法和逻辑推理。以下哪种测试方法对于定位这种隐藏的电路故障最为有效？（）A.功能测试B.时序测试C.逻辑分析仪测试D.替换部件测试14、在数字逻辑中，移位寄存器可以实现数据的移位操作。串行输入并行输出移位寄存器可以在一个时钟脉冲下将串行输入的数据并行输出。假设一个8位串行输入并行输出移位寄存器，初始状态为00000000，在经过8个时钟脉冲后，输入的数据为10101010，此时寄存器的输出为：（）A.00000000B.10101010C.01010101D.1111111115、数字逻辑中的ROM（只读存储器）可以存储固定的数据。假设一个8×4的ROM，其地址线有3条，数据线有4条。当输入地址为010时，输出的数据可能是什么？（）A.0000B.0101C.1111D.以上都有可能16、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17、对于一个异步时序逻辑电路，其状态转换与时钟信号不同步。若在某个时刻，输入发生变化，那么状态的改变会立即发生吗？（）A.会B.不会C.有时会D.不确定18、对于一个由D触发器构成的移位寄存器，如果要实现串行输入并行输出，最少需要几个D触发器？（）A.2B.4C.8D.1619、触发器是时序逻辑电路的基本存储单元。关于基本RS触发器，以下说法不正确的是（）A.基本RS触发器存在不定状态，在实际应用中应尽量避免B.基本RS触发器可以由两个与非门或者两个或非门构成C.基本RS触发器的输入信号直接控制输出状态的改变D.基本RS触发器的输出状态在时钟脉冲的上升沿或下降沿发生变化20、在数字系统中，存储器是用于存储数据和程序的重要部件。以下关于只读存储器（ROM）特点的描述中，错误的是（）A.存储的内容在断电后不会丢失B.只能读取数据，不能写入数据C.可以通过编程改变存储的内容D.常用于存储固定不变的程序和数据21、数字逻辑中的FPGA（现场可编程门阵列）具有可编程的特性。假设在一个FPGA设计中，需要更改某个逻辑功能，以下哪种方式可以实现？（）A.重新编程B.更换芯片C.调整外部电路D.以上方式都不行22、对于一个JK触发器，当J=0，K=1时，在时钟脉冲作用下，其输出状态为？（）A.置0B.置1C.保持不变D.翻转23、考虑一个数字系统中的编码器，它需要将8个输入信号编码为3位的二进制代码输出。以下哪种编码器能够满足这个要求，并且具有较高的编码效率？（）A.普通编码器，任何时刻只允许一个输入有效B.优先编码器，允许同时多个输入，但优先编码优先级高的C.二进制编码器，直接将输入转换为二进制D.十进制编码器，将十进制输入编码为二进制24、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25、对于一个用VerilogHDL描述的数字逻辑电路，以下哪种语句通常用于描述组合逻辑？（）A.alwaysB.initialC.assignD.module二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）深入分析在数字逻辑电路的时序分析工具中，如TimeQuest等，如何使用它们进行时序约束和分析。2、（本题5分）详细说明在计数器的设计中，如何根据需求确定计数器的进制、计数范围和触发方式。3、（本题5分）解释在数字系统中什么是异步FIFO（先入先出队列），以及它的工作原理和应用场景。4、（本题5分）详细阐述如何用硬件描述语言描述一个同步FIFO的实现过程。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9位二进制数是否能被5整除且其数字之和为偶数的逻辑电路，列出真值表和逻辑表达式。2、（本题5分）使用计数器和移位寄存器设计一个能实现数据的循环存储和读取的电路，画出逻辑图和工作原理。3、（本题5分）用逻辑门设计一个能实现两个9位二进制数加法运算（考虑进位和溢出）的电路，画出逻辑图和真值表。4、（本题5分）使用D触发器设计一个异步时序逻辑电路，实现一个6位扭环形计数器，画出状态转换图和电路。5、（本题5分）使用计数器和移位寄存器设计一个能实现数据随机移位和存储的电路，画出逻辑图和操作模式。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，能够实现对输入的多位二进制数进行排序，例如冒泡排序或快速排序算法的硬件实现。分析排序算法在数字电路中