右江民族医学院《数字逻辑与集成设计》2023-2024学年第二学期期末试卷

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《数字逻辑与集成设计》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30个小题，每小题1分，共30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、移位寄存器在数字电路中用于数据的存储和移位操作。假设我们正在使用移位寄存器。以下关于移位寄存器的描述，哪一项是不准确的？（）A.移位寄存器可以实现串行输入并行输出、并行输入串行输出等多种工作方式B.环形移位寄存器和扭环形移位寄存器在功能上没有本质区别C.移位寄存器可以用于数据的存储、延迟和串行-并行转换D.移位寄存器中的数据可以在时钟信号的控制下向左或向右移位2、在数字电路中，使用比较器比较两个16位有符号数的大小时，若发生溢出，比较结果是否准确？（）A.准确B.不准确C.有时准确D.以上都不对3、在数字逻辑中，有限状态机（FSM）是一种用于描述系统状态和状态转换的模型。Mealy型和Moore型是两种常见的有限状态机类型。Mealy型有限状态机的输出不仅取决于当前状态，还取决于：（）A.上一个状态B.输入信号C.时钟信号D.初始状态4、在数字逻辑中，若要对一个8位的二进制数进行奇偶校验，校验位应设置在：（）A.最高位B.最低位C.次高位D.次低位5、在数字逻辑的发展中，新技术和新方法不断涌现。以下关于数字逻辑未来发展趋势的描述中，不正确的是（）A.集成度会越来越高，芯片性能不断提升B.功耗会越来越低，节能环保C.设计复杂度会逐渐降低，易于开发D.应用领域会不断拓展，与其他学科融合更加紧密6、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.10μs7、若要设计一个能对输入的5位二进制数进行奇偶校验的电路，以下哪种方法较为合适？（）A.使用异或门B.使用加法器C.使用计数器D.使用比较器8、在数字系统中，需要实现一个逻辑函数F=Σm(0,2,4,6)，以下哪种逻辑门的组合可以最简单地实现这个函数？（）A.与门和或门B.与非门和或非门C.异或门和同或门D.以上组合都不能简单实现9、想象一个数字系统中，需要对输入的8位二进制数进行编码，将其转换为3位的二进制编码。在选择编码方式时，需要考虑编码的唯一性和容错性等因素。以下哪种编码方式可能是最合适的？（）A.格雷码，相邻数值的编码只有一位不同，具有良好的容错性B.8421码，是常见的二进制编码方式，但相邻数值变化可能多位不同C.余3码，在8421码基础上加上3得到，计算复杂D.随机编码，编码方式不固定，难以保证唯一性和规律10、在数字逻辑中，若要将一个8位的二进制数转换为格雷码，以下哪种方法是正确的？（）A.依次对每一位进行转换B.整体进行逻辑运算C.通过计数器实现D.无法直接转换11、对于一个由多个与非门组成的组合逻辑电路，若其中一个输入信号发生变化，输出信号的变化时间取决于什么？（）A.门的延迟B.信号的传播路径C.输入信号的变化幅度D.以上都是12、假设正在设计一个数字电路，用于实现两个4位二进制数的乘法运算。如果要采用硬件实现，并且要求速度较快，以下哪种方法是最优的？（）A.使用移位相加的方法，逐步计算乘积B.构建一个乘法器的真值表，通过组合逻辑实现C.利用现有的乘法器集成电路芯片D.以上方法的效果相同，没有优劣之分13、在数字系统中，能够根据地址选择信号将输入数据分配到不同输出端的电路是？（）A.编码器B.译码器C.数据分配器D.数据选择器14、在数字逻辑电路中，若要将一个正弦波信号转换为方波信号，可以使用：（）A.计数器B.编码器C.施密特触发器D.数据选择器15、在数字逻辑电路中，信号的传输会存在延迟，这会对电路的性能产生影响。以下关于信号传输延迟的描述，不正确的是（）A.信号传输延迟包括门延迟和布线延迟B.门延迟是由于逻辑门的内部结构导致的，通常是固定的C.布线延迟与电路的布局和连线长度有关，可以通过优化布线来减小D.信号传输延迟对数字电路的影响可以忽略不计，不需要在设计中考虑16、对于一个由JK触发器构成的计数器，若要实现计数范围为0-7的循环计数，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17、在数字逻辑电路中，组合逻辑电路的输出仅取决于当前的输入值。假设设计一个组合逻辑电路，用于判断一个三位二进制数是否能被3整除。输入为A、B、C分别表示三位二进制数的个位、十位和百位。以下哪种逻辑表达式能够正确实现这个功能？（）A.(A+B+C)%3==0B.(A^B^C)%3==0C.(A&B&C)%3==0D.(A|B|C)%3==018、用卡诺图化简逻辑函数F(A,B,C,D)=∑m(1,3,5,7,9,11,13,15)，结果为？（）A.1B.0C.A+BD.A'B'19、在数字电路中，竞争冒险现象可能会导致输出出现错误的脉冲。假设一个逻辑电路，输入为A和B，输出为Y=A'B+AB'。以下哪种方法可以有效地消除竞争冒险？（）A.增加冗余项B.改变输入信号的频率C.增加电路的延迟D.以上方法都不行20、对于数字电路中的移位寄存器，假设需要实现串行数据到并行数据的转换。以下哪种类型的移位寄存器最适合？（）A.左移寄存器B.右移寄存器C.双向移位寄存器D.以上寄存器均可21、在数字逻辑电路中，时序逻辑电路与组合逻辑电路的主要区别是什么？时序逻辑电路的输出除了取决于当前输入还与什么有关？（）A.时序逻辑电路的输出还与过去的输入有关B.时序逻辑电路的输出还与电路的结构有关C.不确定D.时序逻辑电路的输出还与逻辑门的数量有关22、二进制编码是数字系统中表示信息的重要方式。关于二进制编码，以下说法不正确的是（）A.8421码是一种常见的有权码B.格雷码相邻两个编码之间只有一位不同C.余3码是一种无权码D.无论采用哪种编码方式，都能唯一表示所有的十进制数23、若要设计一个能对两个8位二进制数进行减法运算并判断结果是否为零的电路，以下哪种集成电路可能是首选？（）A.74LS283B.74LS194C.74LS00D.74LS0824、计数器是一种常见的时序逻辑电路。以下关于计数器功能和特点的描述中，错误的是（）A.用于对脉冲信号进行计数B.可以按照二进制或其他进制进行计数C.计数器的计数长度是固定不变的D.可以通过级联实现更大规模的计数25、在数字逻辑的设计过程中，化简逻辑函数是一个重要的步骤。以下关于逻辑函数化简的方法，错误的是（）A.可以使用卡诺图来化简逻辑函数，直观且方便B.公式法化简逻辑函数需要熟练掌握逻辑代数的基本公式和定理C.化简后的逻辑函数一定是最简形式，不能再进行进一步的优化D.不同的化简方法可能得到相同的最简逻辑函数表达式26、考虑一个复杂的数字系统，其中包含多个子模块。为了确保各个子模块之间能够正确地通信和协调工作，通常会使用一些控制信号。如果要产生一个同步的控制信号，使得多个子模块在特定的时钟周期内执行特定的操作，以下哪种方法是最可靠的？（）A.使用一个单独的时钟源，通过分频产生控制信号B.利用组合逻辑电路根据输入条件生成控制信号C.随机生成控制信号，依靠系统的容错能力来保证正确运行D.以上方法都不可靠，无法实现同步控制27、数据选择器和数据分配器在数字电路中用于数据的传输和控制。假设我们正在研究它们的工作方式。以下关于数据选择器和数据分配器的描述，哪一项是不准确的？（）A.数据选择器根据控制信号从多个输入数据中选择一个输出B.数据分配器将输入数据按照控制信号分配到多个输出端C.数据选择器和数据分配器可以由逻辑门和触发器构建D.数据选择器和数据分配器的功能是相互独立的，不能相互转换28、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。假设我们正在使用HDL进行电路设计。以下关于HDL的描述，哪一项是不正确的？（）A.VHDL和Verilog是两种常见的硬件描述语言，它们具有相似的语法和功能B.使用HDL可以在不同的EDA工具中进行综合、仿真和实现C.HDL描述的数字电路可以直接映射到实际的硬件电路，无需任何修改D.硬件描述语言可以提高数字电路设计的效率和可维护性29、对于一个4位的并行加法器，若两个加数分别为1010和0101，那么相加的结果是多少？（）A.1111B.1001C.0111D.111030、当研究数字逻辑中的锁存器时，假设一个锁存器在输入信号消失后仍然保持其输出状态。以下关于锁存器的特点和应用场景，哪个说法是正确的（）A.常用于临时存储数据B.不能用于数据的同步C.输出状态只能由时钟信号改变D.以上说法都不正确二、分析题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）有一个数字控制系统中的模糊控制器模块，用于处理模糊的输入信息和产生模糊的控制输出。分析模糊控制的原理和推理方法，设计相应的数字电路实现模糊控制功能。探讨如何定义模糊集合和模糊规则以适应不同的控制对象。2、（本题5分）使用编码器和数据选择器设计一个数字电路，能够实现对多个模拟信号的数字化和选择输出。分析模拟信号数字化的过程和精度要求，以及如何根据输入信号的特点选择合适的数据选择器和编码方式。3、（本题5分）给定一个数字图像处理系统中的图像缩放模块，需要对输入的图像进行放大或缩小处理。分析图像缩放的算法和原理，如双线性插值、最近邻插值等。设计相应的数字电路实现图像缩放功能，探讨如何提高缩放后的图像质量。4、（本题5分）设计一个数字电路，能够实现一个16位的并行到串行数据转换器。仔细分析并行数据和串行数据的转换过程，说明电路中如何通过移位操作和控制信号实现数据的转换。考虑如何提高转换的效率和准确性。5、（本题5分）给定一个复杂的数字系统，包含多个组合逻辑电路和时序逻辑电路。分析系统的整体功能，确定关键的信号路径和时序关系，评估系统的性能和可靠性。讨论在系统设计中如何进行优化和故障诊断。三、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）详细阐述如何用逻辑门实现一个减法器，考虑借位的处理。2、（本题5分）详细阐述如何用逻辑门实现一个乘法器的华莱士树结构，提高乘法效率。3、（本题5分）解释在数字系统中什么是数字信号的采样定理，以及如何确定合适的采样频率。4、（本题5分）在数