中國(guó)礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院《數(shù)字邏輯與設(shè)計(jì)》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷

學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場(chǎng)____________準(zhǔn)考證號(hào)學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場(chǎng)____________準(zhǔn)考證號(hào)…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁中國(guó)礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院《數(shù)字邏輯與設(shè)計(jì)》

2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷題號(hào)一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共15個(gè)小題，每小題1分，共15分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的．）1、在數(shù)字電路的設(shè)計(jì)中，使用硬件描述語言（HDL）可以提高效率和可讀性。以下關(guān)于HDL的描述，錯(cuò)誤的是（）A.VHDL和Verilog是兩種常見的HDLB.HDL可以描述數(shù)字電路的結(jié)構(gòu)和行為C.HDL編寫的代碼可以直接被硬件執(zhí)行D.HDL便于進(jìn)行數(shù)字電路的仿真和驗(yàn)證2、譯碼器是數(shù)字電路中的另一種重要器件。關(guān)于譯碼器的功能和應(yīng)用，以下說法錯(cuò)誤的是（）A.譯碼器可以將輸入的編碼轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)B.譯碼器常用于地址譯碼和指令譯碼C.二進(jìn)制譯碼器輸入的編碼位數(shù)和輸出的信號(hào)數(shù)量相同D.譯碼器只能對(duì)特定的編碼進(jìn)行譯碼，不能處理任意的輸入3、在數(shù)字邏輯中，若要將一個(gè)16進(jìn)制數(shù)0F轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)，結(jié)果是多少？（）A.1111B.0111C.1000D.11004、對(duì)于一個(gè)由多個(gè)D觸發(fā)器構(gòu)成的移位寄存器，若要實(shí)現(xiàn)串行輸入并行輸出，需要幾個(gè)時(shí)鐘脈沖？（）A.與觸發(fā)器個(gè)數(shù)相同B.觸發(fā)器個(gè)數(shù)的一半C.1D.不確定5、在數(shù)字電路中，能夠?qū)⑤斎氲母?、低電平編碼為二進(jìn)制代碼的電路是？（）A.優(yōu)先編碼器B.普通編碼器C.七段顯示譯碼器D.以上都不是6、在數(shù)字系統(tǒng)中，總線是用于傳輸數(shù)據(jù)和信息的重要通道。以下關(guān)于總線特點(diǎn)的描述中，錯(cuò)誤的是（）A.可以連接多個(gè)設(shè)備B.總線的數(shù)據(jù)傳輸是并行的C.總線上的數(shù)據(jù)傳輸需要遵循特定的協(xié)議D.同一時(shí)刻只能有一個(gè)設(shè)備向總線發(fā)送數(shù)據(jù)7、對(duì)于一個(gè)采用上升沿觸發(fā)的D觸發(fā)器，若在時(shí)鐘上升沿到來之前，D輸入端的值發(fā)生變化，那么觸發(fā)器的輸出會(huì)受到影響嗎？（）A.會(huì)B.不會(huì)C.取決于變化的時(shí)間D.以上都不對(duì)8、在數(shù)字邏輯中，加法器是基本的運(yùn)算電路。假設(shè)我們正在研究加法器的實(shí)現(xiàn)。以下關(guān)于加法器的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.半加器可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)一位二進(jìn)制數(shù)的加法，不考慮進(jìn)位輸入B.全加器可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)一位二進(jìn)制數(shù)的加法，并考慮進(jìn)位輸入C.多位加法器可以通過級(jí)聯(lián)多個(gè)全加器來實(shí)現(xiàn)D.加法器的運(yùn)算速度與位數(shù)無關(guān)，只取決于所用的邏輯門的速度9、在數(shù)字邏輯中，數(shù)字系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性是非常重要的。以下關(guān)于提高數(shù)字系統(tǒng)可靠性的方法，錯(cuò)誤的是（）A.采用冗余技術(shù)，增加備份部件B.優(yōu)化電路設(shè)計(jì)，減少競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)C.提高電源穩(wěn)定性，減少電源噪聲D.為了降低成本，可以使用質(zhì)量較差的元器件10、已知一個(gè)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)模為16，若要實(shí)現(xiàn)一個(gè)模為8的計(jì)數(shù)器，可以通過？（）A.改變計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘頻率B.對(duì)計(jì)數(shù)器的輸出進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆答丆.增加計(jì)數(shù)器的位數(shù)D.以上都不對(duì)11、數(shù)字邏輯中的編碼器可以將多個(gè)輸入信號(hào)編碼為較少的輸出信號(hào)。一個(gè)16線-4線編碼器，當(dāng)輸入為特定值時(shí)，輸出的二進(jìn)制編碼是什么？（）A.根據(jù)編碼器的編碼規(guī)則確定輸出編碼B.輸出編碼是隨機(jī)的C.不確定D.根據(jù)編碼器的類型判斷12、在數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，需要考慮功耗、速度、面積等多個(gè)因素。降低功耗是一個(gè)重要的設(shè)計(jì)目標(biāo)。以下哪種方法不能有效地降低數(shù)字電路的功耗：（）A.降低工作電壓B.減少晶體管的數(shù)量C.提高時(shí)鐘頻率D.采用低功耗的邏輯門13、在數(shù)字邏輯中，若要將一個(gè)8位二進(jìn)制數(shù)擴(kuò)大4倍，可采用的方法是：（）A.左移2位B.右移2位C.乘以4D.除以414、在數(shù)字邏輯的應(yīng)用場(chǎng)景中，以下關(guān)于計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)系統(tǒng)的描述，錯(cuò)誤的是（）A.內(nèi)存和外存都使用數(shù)字邏輯來實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)和讀寫操作B.閃存是一種非易失性存儲(chǔ)介質(zhì)，基于數(shù)字邏輯原理工作C.存儲(chǔ)系統(tǒng)的性能主要取決于存儲(chǔ)容量，與數(shù)字邏輯無關(guān)D.數(shù)字邏輯在存儲(chǔ)系統(tǒng)的地址譯碼和數(shù)據(jù)傳輸中發(fā)揮重要作用15、對(duì)于數(shù)字電路中的加法運(yùn)算，假設(shè)要實(shí)現(xiàn)兩個(gè)8位有符號(hào)二進(jìn)制數(shù)的加法，并且需要考慮溢出的情況。以下哪種方法最適合檢測(cè)溢出？（）A.檢查最高位的進(jìn)位B.比較和與操作數(shù)的符號(hào)C.使用專門的溢出檢測(cè)電路D.以上方法結(jié)合使用二、簡(jiǎn)答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）闡述數(shù)字邏輯中移位寄存器的功能和工作方式，舉例說明其在數(shù)據(jù)傳輸和處理方面的應(yīng)用。2、（本題5分）在數(shù)字電路設(shè)計(jì)中，解釋如何進(jìn)行邏輯電路的功耗分析和優(yōu)化，以降低系統(tǒng)的能耗。3、（本題5分）詳細(xì)說明在多路選擇器的低電壓工作設(shè)計(jì)中，需要解決的問題和方法。4、（本題5分）說明在數(shù)字系統(tǒng)中如何進(jìn)行存儲(chǔ)器的擴(kuò)展，包括位擴(kuò)展和字?jǐn)U展。三、分析題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）使用乘法器和加法器設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電路，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)兩個(gè)多項(xiàng)式的乘法運(yùn)算。分析多項(xiàng)式乘法的算法和硬件實(shí)現(xiàn)，考慮系數(shù)的表示和運(yùn)算過程中的進(jìn)位處理，以及如何優(yōu)化電路以提高運(yùn)算效率。2、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電路，能夠?qū)崿F(xiàn)一個(gè)8位的加法器/減法器，通過一個(gè)控制信號(hào)選擇執(zhí)行加法或減法運(yùn)算。深入探討加法和減法運(yùn)算在電路中的實(shí)現(xiàn)差異，以及控制信號(hào)如何切換運(yùn)算模式。分析電路在不同運(yùn)算模式下的性能和可能出現(xiàn)的問題。3、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電路，能夠檢測(cè)一個(gè)64位二進(jìn)制數(shù)中是否存在連續(xù)的4個(gè)1。詳細(xì)分析檢測(cè)的邏輯思路和算法，說明電路中如何實(shí)現(xiàn)高效的連續(xù)位檢測(cè)?？紤]如何處理不同長(zhǎng)度的連續(xù)位檢測(cè)需求。4、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電路，能夠?qū)崿F(xiàn)一個(gè)8位的優(yōu)先編碼器，并且能夠處理多個(gè)輸入同時(shí)有效的情況。詳細(xì)分析優(yōu)先編碼器的編碼規(guī)則和優(yōu)先級(jí)處理邏輯，說明電路中如何實(shí)現(xiàn)輸入信號(hào)的編碼和輸出。5、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電路，能夠?qū)斎氲膬蓚€(gè)8位二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行邏輯與、邏輯或和邏輯異或運(yùn)算，并分別輸出結(jié)果。深入分析這三種邏輯運(yùn)算的特點(diǎn)和用途，說明電路中如何實(shí)現(xiàn)這些運(yùn)算的邏輯門組合和信號(hào)連接。四、設(shè)計(jì)題（本大題共4個(gè)小題，共40分)1、（本題10分）使用JK觸發(fā)器設(shè)計(jì)一個(gè)同步時(shí)序邏輯電路，實(shí)現(xiàn)一個(gè)模13的計(jì)數(shù)器，畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖和電路連接。2、（本題10分）利用加法器和譯碼器設(shè)計(jì)一個(gè)能實(shí)現(xiàn)兩個(gè)一位十