中国矿业大学徐海学院《数字逻辑与设计》2023-2024学年第二学期期末试卷

学校________________班级____________姓名____________考场____________准考证号学校________________班级____________姓名____________考场____________准考证号…………密…………封…………线…………内…………不…………要…………答…………题…………第1页，共3页中国矿业大学徐海学院《数字逻辑与设计》

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、在数字电路的设计中，使用硬件描述语言（HDL）可以提高效率和可读性。以下关于HDL的描述，错误的是（）A.VHDL和Verilog是两种常见的HDLB.HDL可以描述数字电路的结构和行为C.HDL编写的代码可以直接被硬件执行D.HDL便于进行数字电路的仿真和验证2、译码器是数字电路中的另一种重要器件。关于译码器的功能和应用，以下说法错误的是（）A.译码器可以将输入的编码转换为对应的输出信号B.译码器常用于地址译码和指令译码C.二进制译码器输入的编码位数和输出的信号数量相同D.译码器只能对特定的编码进行译码，不能处理任意的输入3、在数字逻辑中，若要将一个16进制数0F转换为二进制数，结果是多少？（）A.1111B.0111C.1000D.11004、对于一个由多个D触发器构成的移位寄存器，若要实现串行输入并行输出，需要几个时钟脉冲？（）A.与触发器个数相同B.触发器个数的一半C.1D.不确定5、在数字电路中，能够将输入的高、低电平编码为二进制代码的电路是？（）A.优先编码器B.普通编码器C.七段显示译码器D.以上都不是6、在数字系统中，总线是用于传输数据和信息的重要通道。以下关于总线特点的描述中，错误的是（）A.可以连接多个设备B.总线的数据传输是并行的C.总线上的数据传输需要遵循特定的协议D.同一时刻只能有一个设备向总线发送数据7、对于一个采用上升沿触发的D触发器，若在时钟上升沿到来之前，D输入端的值发生变化，那么触发器的输出会受到影响吗？（）A.会B.不会C.取决于变化的时间D.以上都不对8、在数字逻辑中，加法器是基本的运算电路。假设我们正在研究加法器的实现。以下关于加法器的描述，哪一项是不正确的？（）A.半加器可以实现两个一位二进制数的加法，不考虑进位输入B.全加器可以实现两个一位二进制数的加法，并考虑进位输入C.多位加法器可以通过级联多个全加器来实现D.加法器的运算速度与位数无关，只取决于所用的逻辑门的速度9、在数字逻辑中，数字系统的可靠性和稳定性是非常重要的。以下关于提高数字系统可靠性的方法，错误的是（）A.采用冗余技术，增加备份部件B.优化电路设计，减少竞争冒险C.提高电源稳定性，减少电源噪声D.为了降低成本，可以使用质量较差的元器件10、已知一个计数器的计数模为16，若要实现一个模为8的计数器，可以通过？（）A.改变计数器的时钟频率B.对计数器的输出进行适当的反馈C.增加计数器的位数D.以上都不对11、数字逻辑中的编码器可以将多个输入信号编码为较少的输出信号。一个16线-4线编码器，当输入为特定值时，输出的二进制编码是什么？（）A.根据编码器的编码规则确定输出编码B.输出编码是随机的C.不确定D.根据编码器的类型判断12、在数字系统的设计中，需要考虑功耗、速度、面积等多个因素。降低功耗是一个重要的设计目标。以下哪种方法不能有效地降低数字电路的功耗：（）A.降低工作电压B.减少晶体管的数量C.提高时钟频率D.采用低功耗的逻辑门13、在数字逻辑中，若要将一个8位二进制数扩大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、在数字逻辑的应用场景中，以下关于计算机存储系统的描述，错误的是（）A.内存和外存都使用数字逻辑来实现存储和读写操作B.闪存是一种非易失性存储介质，基于数字逻辑原理工作C.存储系统的性能主要取决于存储容量，与数字逻辑无关D.数字逻辑在存储系统的地址译码和数据传输中发挥重要作用15、对于数字电路中的加法运算，假设要实现两个8位有符号二进制数的加法，并且需要考虑溢出的情况。以下哪种方法最适合检测溢出？（）A.检查最高位的进位B.比较和与操作数的符号C.使用专门的溢出检测电路D.以上方法结合使用二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）阐述数字逻辑中移位寄存器的功能和工作方式，举例说明其在数据传输和处理方面的应用。2、（本题5分）在数字电路设计中，解释如何进行逻辑电路的功耗分析和优化，以降低系统的能耗。3、（本题5分）详细说明在多路选择器的低电压工作设计中，需要解决的问题和方法。4、（本题5分）说明在数字系统中如何进行存储器的扩展，包括位扩展和字扩展。三、分析题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）使用乘法器和加法器设计一个数字电路，能够实现对两个多项式的乘法运算。分析多项式乘法的算法和硬件实现，考虑系数的表示和运算过程中的进位处理，以及如何优化电路以提高运算效率。2、（本题5分）设计一个数字电路，能够实现一个8位的加法器/减法器，通过一个控制信号选择执行加法或减法运算。深入探讨加法和减法运算在电路中的实现差异，以及控制信号如何切换运算模式。分析电路在不同运算模式下的性能和可能出现的问题。3、（本题5分）设计一个数字电路，能够检测一个64位二进制数中是否存在连续的4个1。详细分析检测的逻辑思路和算法，说明电路中如何实现高效的连续位检测。考虑如何处理不同长度的连续位检测需求。4、（本题5分）设计一个数字电路，能够实现一个8位的优先编码器，并且能够处理多个输入同时有效的情况。详细分析优先编码器的编码规则和优先级处理逻辑，说明电路中如何实现输入信号的编码和输出。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）使用JK触发器设计一个同步时序逻辑电路，实现一个模13的计数器，画出状态转换图和电路连接。2、（本题10分）利用加法器和译码器设计一个能实现两个一位十