包头铁道职业技术学院《数字逻辑与数字系统》2023-2024学年第二学期期末试卷

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《数字逻辑与数字系统》2023-2024学年第二学期期末试卷院(系)_______班级_______学号_______姓名_______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、假设在一个数字控制系统中，需要根据输入的数字信号产生相应的控制脉冲。脉冲的宽度和周期需要精确控制以满足系统要求。为了实现这种精确的脉冲生成，以下哪种数字逻辑器件是最合适的？（）A.计数器B.定时器C.移位寄存器D.译码器2、数字逻辑中的编码方式有多种，如8421码、格雷码等。以下关于这些编码方式的特点描述，正确的是（）A.8421码是一种有权码，每一位的权值固定B.格雷码相邻两个编码之间只有一位发生变化C.8421码和格雷码都可以直接进行算术运算D.不同的编码方式适用于不同的应用场景，没有优劣之分3、在数字电路中，使用加法器实现两个8位有符号数的加法运算，若最高位产生进位，那么这个进位表示什么？（）A.溢出B.正常进位C.错误D.以上都不对4、对于一个JK触发器，若J=K=1，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5、数字逻辑中的加法器可以实现两个二进制数的相加。一个4位二进制加法器，当两个输入都为最大的4位二进制数时，输出结果会产生进位吗？（）A.会产生进位B.不会产生进位C.不确定D.根据加法器的类型判断6、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，错误的是（）A.PLA由与阵列和或阵列组成，可以实现任意组合逻辑函数B.PAL的与阵列可编程，或阵列固定C.GAL具有可重复编程和加密的特点D.CPLD的集成度比FPGA高，性能也更优越7、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8、在数字逻辑的应用中，数字系统的设计通常遵循一定的步骤。以下关于数字系统设计步骤的描述，错误的是（）A.首先进行需求分析，确定系统的功能和性能指标B.然后进行逻辑设计，确定系统的逻辑结构和电路实现C.接着进行电路实现和硬件调试，最后进行系统测试和优化D.在整个设计过程中，不需要考虑成本和可靠性等因素9、在数字电路的优化设计中，以下关于面积和速度的权衡的描述，错误的是（）A.有时为了提高速度，可能会增加电路的面积B.减少面积通常会导致速度的降低C.可以通过巧妙的设计同时实现面积的减小和速度的提高D.在任何情况下，都应该优先考虑面积的减小而不是速度的提高10、在一个数字电路中，使用了多个触发器来存储数据。关于触发器的工作特性，以下哪种描述是准确的？（）A.D触发器在时钟上升沿时根据输入值改变状态B.JK触发器在输入J=K=1时，会保持原状态C.T触发器只有在输入为1时才改变状态D.以上触发器的描述都不准确11、已知一个数字系统的时钟周期为20ns，若要传输一个16位的数据，需要多长时间？（）A.320nsB.160nsC.80nsD.40ns12、假设要设计一个数字电路来判断一个8位二进制数是否为偶数。在实现这个功能时，需要考虑逻辑门的使用和电路的简化。以下哪种方法可能是最直接有效的？（）A.对二进制数的最低位进行判断，如果为0则是偶数，使用一个与门即可B.将二进制数除以2，判断余数是否为0，需要使用复杂的除法电路C.对二进制数进行逐位与运算，根据结果判断，会使用较多的逻辑门D.先将二进制数转换为十进制，再判断是否能被2整除，涉及复杂的转换电路13、在数字逻辑中，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，不正确的是（）A.数据选择器的输入数据数量由其规格决定B.控制信号的位数决定了可选择的输入数据数量C.数据选择器可以实现逻辑函数D.数据选择器的输出与输入数据的顺序无关14、对于一个由多个计数器级联组成的大计数器，其计数范围是各个计数器计数范围的什么？（）A.乘积B.和C.差D.以上都不对15、已知一个逻辑函数的表达式为F=A⊕B⊕C⊕D，若A=1，B=0，C=1，D=0，则F的值为？（）A.0B.1C.不确定D.以上都不对16、在数字逻辑中，已知一个逻辑函数的真值表，如何用最小项之和的形式表示该函数？（）A.直接列出B.通过化简C.无法表示D.以上都不对17、在数字电路设计中，组合逻辑电路和时序逻辑电路是两种基本类型。假设要设计一个电路，用于判断两个4位二进制数是否相等。如果只考虑当前输入的两个二进制数，不考虑之前的输入和状态，那么应该采用哪种逻辑电路？（）A.组合逻辑电路，因为其输出仅取决于当前输入B.时序逻辑电路，能够存储之前的输入信息C.既可以是组合逻辑电路，也可以是时序逻辑电路，取决于具体设计D.无法确定，需要更多的条件才能选择18、在数字逻辑中，硬件描述语言（HDL）用于描述数字电路的行为和结构。以下关于硬件描述语言的描述中，错误的是（）A.VHDL和Verilog是两种常见的硬件描述语言B.硬件描述语言可以进行逻辑仿真和综合C.硬件描述语言的描述与具体的硬件实现无关D.硬件描述语言只能用于设计简单的数字电路19、在数字系统中，要将一个4位的二进制数转换为格雷码，以下转换方式正确的是：（）A.直接按位取反B.相邻位异或C.相邻位相加D.整体乘以220、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21、在数字电路中，竞争冒险现象可能会导致输出出现错误。假设我们正在分析一个存在竞争冒险的电路。以下关于竞争冒险的描述，哪一项是不正确的？（）A.竞争冒险产生的原因是由于信号在逻辑门电路中的传输延迟不同B.可以通过增加冗余项、接入滤波电容等方法消除竞争冒险C.竞争冒险只会在组合逻辑电路中出现，时序逻辑电路中不会出现D.只要逻辑电路的设计合理，就一定不会出现竞争冒险现象22、在数字逻辑电路中，使用逻辑门构建复杂的逻辑功能时，假设要实现一个能判断输入的3个数字是否相等的电路。以下哪种逻辑门的组合和连接方式可能是有效的（）A.仅使用与门B.仅使用或门C.使用与门、或门和非门的组合D.以上组合都无法实现23、在数字电路中，若要将一个4位的并行数据转换为串行数据输出，以下哪种方法是可行的？（）A.使用数据选择器B.使用移位寄存器C.使用加法器D.使用计数器24、假设正在设计一个数字电路，用于将一个4位二进制数转换为对应的格雷码。格雷码是一种相邻数值只有一位变化的编码方式。要实现这个转换功能，以下哪种逻辑门的组合是最合适的？（）A.仅使用与门和或门B.仅使用非门和与非门C.使用多种逻辑门，包括与门、或门、非门等的组合D.无法通过逻辑门实现，需要使用特殊的集成电路25、在数字逻辑设计中，竞争冒险现象可能会导致电路输出出现错误。以下关于竞争冒险的描述中，错误的是（）A.竞争冒险是由于信号传输延迟引起的B.可以通过增加冗余项来消除竞争冒险C.所有的数字电路都可能出现竞争冒险现象D.竞争冒险不会影响电路的正常功能二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）详细阐述如何用逻辑门实现一个比较器，能够比较两个数的大小。2、（本题5分）在数字系统中，解释加法器和减法器的实现原理，分析它们在计算机算术运算中的重要性。3、（本题5分）说明在数字电路中如何优化逻辑表达式，减少逻辑门的数量。4、（本题5分）解释什么是数字逻辑中的流水线技术，它的优点和缺点是什么，以及在什么情况下使用。三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（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13的计数器，画出状态转换图和电路连接。2、（本题5分）利用逻辑门设计一个逻辑电路，用于实现特定的加密功能。3、（本题5分）用JK触发器设计一个能实现状态循环转移的电路，给出状态转移图和逻辑图。4、（本题5分）利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，画出逻辑图和说明工作原理。5、（本题5分）设计一个全加器，能够进行两个8位二进制数的加法运算，并输出结果和进位。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，能够实现一个32位的移位寄存器，具有左移、右移和并行加载功能。详细分析移位寄存器的工作模式和控制逻辑，