齐齐哈尔工程学院《数字逻辑与计算机组成原理》2023-2024学年第二学期期末试卷

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《数字逻辑与计算机组成原理》2023-2024学年第二学期期末试卷题号一二三四总分得分一、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、对于一个由与非门组成的基本逻辑电路，已知输入信号A=1，B=0，C=1，那么经过逻辑运算后的输出结果是多少？（）A.0B.1C.不确定D.以上都不对2、编码器是一种常见的数字逻辑电路，它可以将多个输入信号转换为较少位的输出编码。以下关于编码器的描述，错误的是（）A.优先编码器在多个输入同时有效时，会根据优先级确定输出编码B.普通编码器不允许多个输入同时有效，否则会产生错误输出C.编码器的输入数量一定大于输出数量D.编码器只能将十进制数转换为二进制编码3、或门是另一种常见的逻辑门，其逻辑功能为只要有一个输入为高电平，输出就为高电平。关于或门的特点，以下说法不正确的是（）A.或门的逻辑表达式为Y=A+BB.或门可以用于实现多个条件中只要满足一个就执行的逻辑C.或门的输出电平与输入电平的变化是同步的，没有延迟D.或门在组合逻辑电路中起着重要的作用，常用于数据选择和控制信号生成4、假设正在设计一个用于图像处理器的数字逻辑电路，需要对像素数据进行快速的处理和转换。图像数据的处理涉及大量的并行运算和逻辑判断。为了提高处理速度和效率，以下哪种数字逻辑架构最适合这种大规模并行处理的需求？（）A.冯·诺依曼架构B.哈佛架构C.流水线架构D.超标量架构5、加法器是数字逻辑中进行加法运算的重要部件。半加器只能处理两个一位二进制数的加法，不考虑低位的进位。全加器则能够处理包括低位进位的加法。在构建一个4位加法器时，如果使用全加器，至少需要：（）A.4个B.8个C.16个D.32个6、在一个多位数字比较器中，如果要比较两个8位的二进制数，需要多少个基本比较单元？（）A.8B.16C.64D.2567、在数字逻辑的计数器应用中，假设一个计数器被用于产生定时信号。以下哪种计数器的工作方式最适合实现精确的定时功能？（）A.自由运行计数器B.可预置计数器C.可逆计数器D.环形计数器8、在数字系统中，需要将十进制数转换为二进制数进行处理。如果要将十进制数25转换为二进制，以下哪种方法是正确的？（）A.11001B.10100C.11010D.100119、在数字逻辑中，移位寄存器不仅可以进行数据的移位操作，还可以用于实现数据的存储和串行-并行转换。一个8位移位寄存器，在时钟脉冲的作用下，将数据10101010串行输入，经过4个时钟脉冲后，寄存器中的数据为：（）A.10101010B.01010101C.10100000D.0000101010、逻辑门是数字电路的基本单元。与门、或门和非门是三种常见的基本逻辑门。以下关于与门逻辑功能的描述中，不正确的是（）A.只有当所有输入都为1时，输出才为1B.输入中有0，则输出为0C.可以用“乘”运算来表示与门的逻辑D.与门的输出与输入的顺序无关11、数字逻辑中的状态机有多种类型，如摩尔型和米利型。假设一个状态机用于检测输入序列中连续的1，以下哪种类型的状态机更适合？（）A.摩尔型B.米利型C.两者都可以D.两者都不适合12、在数字逻辑的应用领域中，计算机存储系统是一个重要的方面。以下关于数字逻辑在计算机存储系统中的应用，不正确的是（）A.数字逻辑用于实现存储单元的读写控制和地址译码B.存储芯片内部的电路设计大量运用了数字逻辑技术C.数字逻辑在提高存储系统的速度和容量方面没有作用D.不同类型的存储器，如RAM和ROM，其内部的数字逻辑实现方式有所不同13、想象一个数字系统中，需要对一个高频的数字信号进行分频，得到较低频率的信号。以下哪种分频器的实现方式可能是最有效的？（）A.计数器式分频器，通过计数实现分频，简单可靠B.移位寄存器式分频器，利用移位操作分频，速度较快C.基于锁相环的分频器，能够实现高精度分频，但电路复杂D.以上分频器方式效果相同，可以任意选择14、在数字逻辑电路的时序分析中，假设一个时序电路由多个触发器和组合逻辑组成，需要确定其建立时间、保持时间和时钟到输出的延迟等参数。这些参数对于电路的正确运行和性能评估至关重要。以下哪种工具或方法在进行时序分析时是必不可少的？（）A.逻辑模拟器B.硬件描述语言C.示波器D.频谱分析仪15、在数字逻辑电路的化简过程中，假设给定一个复杂的布尔表达式，需要通过逻辑定律和方法将其化简为最简形式。化简的目的是减少逻辑门的数量，提高电路的性能和成本效益。以下哪种化简方法在处理复杂表达式时通常最为高效？（）A.卡诺图法B.公式法C.真值表法D.图形法16、数据选择器可以从多个输入数据中选择一个输出。假设有一个4选1数据选择器，其选择控制端为S1S0，输入数据为D0、D1、D2、D3。当S1S0=10时，输出的数据为：（）A.D0B.D1C.D2D.D317、在数字系统中，能够根据控制信号从多个输入数据中选择一个输出的电路是？（）A.编码器B.译码器C.数据选择器D.数据分配器18、在数字逻辑中，编码器用于将一组输入信号转换为二进制编码输出。例如，一个8线-3线编码器，有8个输入信号，它会将输入的8个信号编码为3位二进制输出。如果同时有多个输入信号有效，以下关于编码器输出的描述，正确的是：（）A.输出是随机的B.输出是无效的C.输出是多个有效编码的组合D.输出是优先级最高的输入信号的编码19、数字逻辑中的寄存器可以用于存储数据和移位操作。一个双向移位寄存器，在时钟上升沿到来时，可以进行左移和右移操作。如果当前寄存器的值为1010，控制信号为左移，输入为1，时钟上升沿到来后，寄存器的值会变成什么？（）A.0101B.1101C.不确定D.根据其他因素判断20、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21、当研究数字逻辑中的计数器时，假设需要设计一个能够从0计数到9然后再回到0循环的十进制计数器。以下哪种计数器类型和编码方式可能是最合适的选择（）A.异步计数器，8421BCD码B.同步计数器，余3码C.异步计数器，格雷码D.同步计数器，5421BCD码22、在数字系统中，数据选择器可以根据控制信号从多个输入数据中选择一个输出。以下关于数据选择器的描述中，正确的是（）A.数据选择器的输入数量是固定的B.控制信号的位数决定了输入数据的数量C.可以用数据选择器实现逻辑函数D.数据选择器不能级联使用23、在数字逻辑中，有限状态机（FSM）是一种重要的模型。以下关于有限状态机的描述，准确的是（）A.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B.有限状态机的状态转换是随机的，不受输入和当前状态的影响C.有限状态机只能用于简单的数字电路设计，不能用于复杂的系统D.设计有限状态机时，不需要考虑状态的编码方式24、在数字系统中，若要将一个8位二进制数转换为格雷码，以下关于转换方法的描述，哪一项是正确的？（）A.直接逐位转换B.通过特定的逻辑运算C.无法直接转换D.以上都不正确25、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.替换部件测试二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）阐述数字逻辑中数据选择器和数据分配器的可靠性设计技术，如冗余设计和错误检测与纠正机制。2、（本题5分）详细阐述在数字电路的可靠性增长模型中，常见模型的特点和适用范围。3、（本题5分）说明在数字电路中如何进行时钟管理，包括时钟的生成、分配和同步。4、（本题5分）详细说明数字逻辑中加法器和减法器的进位链优化技术，如进位选择加法器和超前进位加法器的改进版本。三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）设计一个编码器，将32个输入信号编码为5位二进制输出信号。2、（本题5分）使用D触发器设计一个同步时序逻辑电路，实现一个模11的计数器，画出状态转换图和电路原理图。3、（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。4、（本题5分）设计一个数字电路，能够判断输入的12位二进制数中是否存在连续的5个1，输出结果为1表示存在，0表示不存在，画出逻辑电路图。5、（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。四、分析题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）给定一个数字逻辑电路的功耗评估报告，分析功耗的主要来源和分布。提出降