厦门东海职业技术学院《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，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2、在数字系统的设计中，需要考虑功耗、速度和面积等性能指标之间的平衡。以下关于这些性能指标的描述，错误的是（）A.降低功耗通常会导致电路速度变慢或者面积增加B.提高电路速度可能需要增加功耗和面积C.减小电路面积往往会牺牲功耗和速度性能D.可以在不影响其他性能指标的情况下，单独优化某一个性能指标3、已知一个数字系统的时钟频率为100MHz，则其时钟周期为：（）A.10nsB.100nsC.1μsD.10μs4、在数字逻辑中，若要将一个十进制数37转换为二进制数，其结果是多少？（）A.100101B.101001C.110101D.1001115、若一个数字系统的输入信号频率为100kHz，经过一个二分频电路后，输出信号的频率是多少？（）A.50kHzB.200kHzC.100kHzD.不确定6、想象一个数字系统中，需要对输入的数字信号进行解码，将编码后的信号恢复为原始数据。以下哪种解码器可能是最常用的？（）A.二进制解码器，将输入的二进制编码转换为对应的输出B.格雷码解码器，将格雷码转换为二进制C.BCD解码器，将BCD码转换为十进制D.以上解码器都很常用，取决于输入编码的类型7、假设正在研究数字逻辑电路中的时序违规问题，即信号的建立时间和保持时间不满足要求。这可能导致电路的功能错误或不稳定。为了检测和解决时序违规，以下哪种方法是常用且有效的？（）A.静态时序分析B.动态时序仿真C.逻辑综合优化D.以上都是8、假设要设计一个数字电路来实现一个比较器，能够比较两个8位二进制数的大小。以下哪种结构可能是最直接的实现方式？（）A.使用逐位比较的方法，通过逻辑门产生比较结果B.将两个数相减，根据结果的符号判断大小C.先将两个数转换为十进制，然后进行比较D.以上方式都不适合实现比较器9、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10、数字逻辑中的加法器可以分为串行加法器和并行加法器。串行加法器和并行加法器的主要区别是什么？（）A.串行加法器逐位进行加法运算，并行加法器同时对多位进行加法运算B.串行加法器的运算速度快，并行加法器的运算速度慢C.不确定D.串行加法器和并行加法器没有区别11、在数字逻辑中，可编程逻辑器件（PLD）为数字电路的设计提供了很大的灵活性。以下关于PLD的描述中，不正确的是（）A.可以通过编程实现不同的逻辑功能B.包括可编程阵列逻辑（PAL）和通用阵列逻辑（GAL）等C.编程后不能再修改D.适用于小批量、快速开发的数字电路设计12、对于一个由JK触发器构成的时序电路，若要实现一个模5的计数器，J和K的输入应该如何设置？（）A.特定的逻辑组合B.随机设置C.保持不变D.以上都不对13、在数字逻辑中，数值比较器用于比较两个数字的大小。以下关于数值比较器功能的描述中，不正确的是（）A.可以比较两个多位二进制数的大小B.输出包括大于、小于和等于三种情况C.比较器的位数决定了能够比较的数字的范围D.数值比较器只能比较同进制的数字14、考虑到一个数字通信系统中的纠错编码，假设采用了卷积码进行纠错。卷积码通过在编码过程中引入冗余信息来提高纠错能力。以下关于卷积码的描述，哪个是正确的？（）A.编码和解码过程简单B.纠错能力有限C.适用于短数据块D.是一种分组码15、在数字电路中，触发器的状态转换由输入信号和时钟信号共同决定。假设我们正在研究触发器的工作特性。以下关于触发器的描述，哪一项是不准确的？（）A.D触发器在时钟上升沿或下降沿时，将输入数据存储到输出端B.JK触发器具有置0、置1、保持和翻转四种功能C.T触发器在时钟信号作用下，每来一个脉冲，输出状态翻转一次D.触发器的输出状态只取决于当前的输入信号，与之前的状态无关16、在数字电路中，若要实现将4位并行数据转换为串行数据并进行发送，需要用到的器件是：（）A.计数器B.数据选择器C.移位寄存器D.编码器17、在数字系统中，接口电路用于连接不同的数字设备。以下关于接口电路的功能和要求，不正确的是（）A.接口电路要实现信号的转换和匹配B.接口电路要保证数据传输的可靠性和稳定性C.接口电路不需要考虑设备之间的速度差异D.接口电路要符合相关的标准和规范18、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19、编码器能够将输入的信号转换为特定的编码输出。对于编码器的工作原理和特点，以下叙述不正确的是（）A.普通编码器在多个输入同时有效时，可能会产生错误输出B.优先编码器会对输入信号的优先级进行判断C.编码器可以将模拟信号转换为数字信号D.编码器的输出编码位数取决于输入信号的数量20、在一个复杂的数字系统中，可能会包含多个时钟域。不同时钟域之间的信号传输需要进行特殊的处理，以避免出现亚稳态。亚稳态是指信号在不稳定的状态停留一段时间。以下关于亚稳态的描述，错误的是：（）A.可以通过增加同步器来减少亚稳态的影响B.亚稳态可能导致系统的错误输出C.亚稳态的持续时间是固定的D.亚稳态在高速数字系统中更容易出现二、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计数方向控制，如何实现可逆计数功能。2、（本题5分）深入解释在多路选择器的设计中，如何根据输入控制信号选择不同的输入数据作为输出。3、（本题5分）详细说明数字逻辑中计数器的扩展方法，包括级联和并行扩展，并分析其对计数范围和性能的影响。三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）设计一个全加器，能够进行两个256位二进制数的加法运算，并输出结果和进位。2、（本题5分）使用计数器和数据选择器设计一个能产生多种不同频率脉冲信号的电路，画出逻辑图和频率分析。3、（本题5分）设计一个全加器，能够进行两个64位二进制数的加法运算，并输出结果和进位。4、（本题5分）设计一个译码器，将6位二进制输入信号译码为64个输出信号。5、（本题5分）使用JK触发器设计一个同步时序逻辑电路，实现一个模16的可逆计数器，画出状态转换图和电路连接。四、分析题（本大题共2个小题，共20分)1、（本题10分）设计