學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁齊齊哈爾工程學(xué)院

《數(shù)字邏輯與計(jì)算機(jī)組成原理》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷題號一二三四總分得分一、單選題（本大題共25個(gè)小題，每小題1分，共25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、對于一個(gè)由與非門組成的基本邏輯電路，已知輸入信號A=1，B=0，C=1，那么經(jīng)過邏輯運(yùn)算后的輸出結(jié)果是多少？（）A.0B.1C.不確定D.以上都不對2、編碼器是一種常見的數(shù)字邏輯電路，它可以將多個(gè)輸入信號轉(zhuǎn)換為較少位的輸出編碼。以下關(guān)于編碼器的描述，錯(cuò)誤的是（）A.優(yōu)先編碼器在多個(gè)輸入同時(shí)有效時(shí)，會根據(jù)優(yōu)先級確定輸出編碼B.普通編碼器不允許多個(gè)輸入同時(shí)有效，否則會產(chǎn)生錯(cuò)誤輸出C.編碼器的輸入數(shù)量一定大于輸出數(shù)量D.編碼器只能將十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制編碼3、或門是另一種常見的邏輯門，其邏輯功能為只要有一個(gè)輸入為高電平，輸出就為高電平。關(guān)于或門的特點(diǎn)，以下說法不正確的是（）A.或門的邏輯表達(dá)式為Y=A+BB.或門可以用于實(shí)現(xiàn)多個(gè)條件中只要滿足一個(gè)就執(zhí)行的邏輯C.或門的輸出電平與輸入電平的變化是同步的，沒有延遲D.或門在組合邏輯電路中起著重要的作用，常用于數(shù)據(jù)選擇和控制信號生成4、假設(shè)正在設(shè)計(jì)一個(gè)用于圖像處理器的數(shù)字邏輯電路，需要對像素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行快速的處理和轉(zhuǎn)換。圖像數(shù)據(jù)的處理涉及大量的并行運(yùn)算和邏輯判斷。為了提高處理速度和效率，以下哪種數(shù)字邏輯架構(gòu)最適合這種大規(guī)模并行處理的需求？（）A.馮·諾依曼架構(gòu)B.哈佛架構(gòu)C.流水線架構(gòu)D.超標(biāo)量架構(gòu)5、加法器是數(shù)字邏輯中進(jìn)行加法運(yùn)算的重要部件。半加器只能處理兩個(gè)一位二進(jìn)制數(shù)的加法，不考慮低位的進(jìn)位。全加器則能夠處理包括低位進(jìn)位的加法。在構(gòu)建一個(gè)4位加法器時(shí)，如果使用全加器，至少需要：（）A.4個(gè)B.8個(gè)C.16個(gè)D.32個(gè)6、在一個(gè)多位數(shù)字比較器中，如果要比較兩個(gè)8位的二進(jìn)制數(shù)，需要多少個(gè)基本比較單元？（）A.8B.16C.64D.2567、在數(shù)字邏輯的計(jì)數(shù)器應(yīng)用中，假設(shè)一個(gè)計(jì)數(shù)器被用于產(chǎn)生定時(shí)信號。以下哪種計(jì)數(shù)器的工作方式最適合實(shí)現(xiàn)精確的定時(shí)功能？（）A.自由運(yùn)行計(jì)數(shù)器B.可預(yù)置計(jì)數(shù)器C.可逆計(jì)數(shù)器D.環(huán)形計(jì)數(shù)器8、在數(shù)字系統(tǒng)中，需要將十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行處理。如果要將十進(jìn)制數(shù)25轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制，以下哪種方法是正確的？（）A.11001B.10100C.11010D.100119、在數(shù)字邏輯中，移位寄存器不僅可以進(jìn)行數(shù)據(jù)的移位操作，還可以用于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲和串行-并行轉(zhuǎn)換。一個(gè)8位移位寄存器，在時(shí)鐘脈沖的作用下，將數(shù)據(jù)10101010串行輸入，經(jīng)過4個(gè)時(shí)鐘脈沖后，寄存器中的數(shù)據(jù)為：（）A.10101010B.01010101C.10100000D.0000101010、邏輯門是數(shù)字電路的基本單元。與門、或門和非門是三種常見的基本邏輯門。以下關(guān)于與門邏輯功能的描述中，不正確的是（）A.只有當(dāng)所有輸入都為1時(shí)，輸出才為1B.輸入中有0，則輸出為0C.可以用“乘”運(yùn)算來表示與門的邏輯D.與門的輸出與輸入的順序無關(guān)11、數(shù)字邏輯中的狀態(tài)機(jī)有多種類型，如摩爾型和米利型。假設(shè)一個(gè)狀態(tài)機(jī)用于檢測輸入序列中連續(xù)的1，以下哪種類型的狀態(tài)機(jī)更適合？（）A.摩爾型B.米利型C.兩者都可以D.兩者都不適合12、在數(shù)字邏輯的應(yīng)用領(lǐng)域中，計(jì)算機(jī)存儲系統(tǒng)是一個(gè)重要的方面。以下關(guān)于數(shù)字邏輯在計(jì)算機(jī)存儲系統(tǒng)中的應(yīng)用，不正確的是（）A.數(shù)字邏輯用于實(shí)現(xiàn)存儲單元的讀寫控制和地址譯碼B.存儲芯片內(nèi)部的電路設(shè)計(jì)大量運(yùn)用了數(shù)字邏輯技術(shù)C.數(shù)字邏輯在提高存儲系統(tǒng)的速度和容量方面沒有作用D.不同類型的存儲器，如RAM和ROM，其內(nèi)部的數(shù)字邏輯實(shí)現(xiàn)方式有所不同13、想象一個(gè)數(shù)字系統(tǒng)中，需要對一個(gè)高頻的數(shù)字信號進(jìn)行分頻，得到較低頻率的信號。以下哪種分頻器的實(shí)現(xiàn)方式可能是最有效的？（）A.計(jì)數(shù)器式分頻器，通過計(jì)數(shù)實(shí)現(xiàn)分頻，簡單可靠B.移位寄存器式分頻器，利用移位操作分頻，速度較快C.基于鎖相環(huán)的分頻器，能夠?qū)崿F(xiàn)高精度分頻，但電路復(fù)雜D.以上分頻器方式效果相同，可以任意選擇14、在數(shù)字邏輯電路的時(shí)序分析中，假設(shè)一個(gè)時(shí)序電路由多個(gè)觸發(fā)器和組合邏輯組成，需要確定其建立時(shí)間、保持時(shí)間和時(shí)鐘到輸出的延遲等參數(shù)。這些參數(shù)對于電路的正確運(yùn)行和性能評估至關(guān)重要。以下哪種工具或方法在進(jìn)行時(shí)序分析時(shí)是必不可少的？（）A.邏輯模擬器B.硬件描述語言C.示波器D.頻譜分析儀15、在數(shù)字邏輯電路的化簡過程中，假設(shè)給定一個(gè)復(fù)雜的布爾表達(dá)式，需要通過邏輯定律和方法將其化簡為最簡形式?；喌哪康氖菧p少邏輯門的數(shù)量，提高電路的性能和成本效益。以下哪種化簡方法在處理復(fù)雜表達(dá)式時(shí)通常最為高效？（）A.卡諾圖法B.公式法C.真值表法D.圖形法16、數(shù)據(jù)選擇器可以從多個(gè)輸入數(shù)據(jù)中選擇一個(gè)輸出。假設(shè)有一個(gè)4選1數(shù)據(jù)選擇器，其選擇控制端為S1S0，輸入數(shù)據(jù)為D0、D1、D2、D3。當(dāng)S1S0=10時(shí)，輸出的數(shù)據(jù)為：（）A.D0B.D1C.D2D.D317、在數(shù)字系統(tǒng)中，能夠根據(jù)控制信號從多個(gè)輸入數(shù)據(jù)中選擇一個(gè)輸出的電路是？（）A.編碼器B.譯碼器C.數(shù)據(jù)選擇器D.數(shù)據(jù)分配器18、在數(shù)字邏輯中，編碼器用于將一組輸入信號轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制編碼輸出。例如，一個(gè)8線-3線編碼器，有8個(gè)輸入信號，它會將輸入的8個(gè)信號編碼為3位二進(jìn)制輸出。如果同時(shí)有多個(gè)輸入信號有效，以下關(guān)于編碼器輸出的描述，正確的是：（）A.輸出是隨機(jī)的B.輸出是無效的C.輸出是多個(gè)有效編碼的組合D.輸出是優(yōu)先級最高的輸入信號的編碼19、數(shù)字邏輯中的寄存器可以用于存儲數(shù)據(jù)和移位操作。一個(gè)雙向移位寄存器，在時(shí)鐘上升沿到來時(shí)，可以進(jìn)行左移和右移操作。如果當(dāng)前寄存器的值為1010，控制信號為左移，輸入為1，時(shí)鐘上升沿到來后，寄存器的值會變成什么？（）A.0101B.1101C.不確定D.根據(jù)其他因素判斷20、在數(shù)字邏輯電路的測試和故障診斷中，邏輯分析儀是一種常用的工具。它可以同時(shí)監(jiān)測多個(gè)信號，并以圖形的方式顯示信號的變化。邏輯分析儀的主要優(yōu)點(diǎn)包括：（）A.只能處理低速信號B.不能存儲大量的數(shù)據(jù)C.能夠快速準(zhǔn)確地捕捉和分析信號D.價(jià)格昂貴，不適合一般應(yīng)用21、當(dāng)研究數(shù)字邏輯中的計(jì)數(shù)器時(shí)，假設(shè)需要設(shè)計(jì)一個(gè)能夠從0計(jì)數(shù)到9然后再回到0循環(huán)的十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。以下哪種計(jì)數(shù)器類型和編碼方式可能是最合適的選擇（）A.異步計(jì)數(shù)器，8421BCD碼B.同步計(jì)數(shù)器，余3碼C.異步計(jì)數(shù)器，格雷碼D.同步計(jì)數(shù)器，5421BCD碼22、在數(shù)字系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)選擇器可以根據(jù)控制信號從多個(gè)輸入數(shù)據(jù)中選擇一個(gè)輸出。以下關(guān)于數(shù)據(jù)選擇器的描述中，正確的是（）A.數(shù)據(jù)選擇器的輸入數(shù)量是固定的B.控制信號的位數(shù)決定了輸入數(shù)據(jù)的數(shù)量C.可以用數(shù)據(jù)選擇器實(shí)現(xiàn)邏輯函數(shù)D.數(shù)據(jù)選擇器不能級聯(lián)使用23、在數(shù)字邏輯中，有限狀態(tài)機(jī)（FSM）是一種重要的模型。以下關(guān)于有限狀態(tài)機(jī)的描述，準(zhǔn)確的是（）A.有限狀態(tài)機(jī)可以分為摩爾型和米利型兩種類型，它們的輸出與輸入的關(guān)系不同B.有限狀態(tài)機(jī)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換是隨機(jī)的，不受輸入和當(dāng)前狀態(tài)的影響C.有限狀態(tài)機(jī)只能用于簡單的數(shù)字電路設(shè)計(jì)，不能用于復(fù)雜的系統(tǒng)D.設(shè)計(jì)有限狀態(tài)機(jī)時(shí)，不需要考慮狀態(tài)的編碼方式24、在數(shù)字系統(tǒng)中，若要將一個(gè)8位二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為格雷碼，以下關(guān)于轉(zhuǎn)換方法的描述，哪一項(xiàng)是正確的？（）A.直接逐位轉(zhuǎn)換B.通過特定的邏輯運(yùn)算C.無法直接轉(zhuǎn)換D.以上都不正確25、在數(shù)字邏輯電路的故障診斷中，假設(shè)一個(gè)復(fù)雜的電路出現(xiàn)了異常輸出，但輸入信號看起來是正常的。為了找出故障的位置和原因，需要運(yùn)用各種測試方法和邏輯推理。以下哪種測試方法對于定位這種隱藏的電路故障最為有效？（）A.功能測試B.時(shí)序測試C.邏輯分析儀測試D.替換部件測試二、簡答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）闡述數(shù)字邏輯中數(shù)據(jù)選擇器和數(shù)據(jù)分配器的可靠性設(shè)計(jì)技術(shù)，如冗余設(shè)計(jì)和錯(cuò)誤檢測與糾正機(jī)制。2、（本題5分）詳細(xì)闡述在數(shù)字電路的可靠性增長模型中，常見模型的特點(diǎn)和適用范圍。3、（本題5分）說明在數(shù)字電路中如何進(jìn)行時(shí)鐘管理，包括時(shí)鐘的生成、分配和同步。4、（本題5分）詳細(xì)說明數(shù)字邏輯中加法器和減法器的進(jìn)位鏈優(yōu)化技術(shù)，如進(jìn)位選擇加法器和超前進(jìn)位加法器的改進(jìn)版本。三、設(shè)計(jì)題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)編碼器，將32個(gè)輸入信號編碼為5位二進(jìn)制輸出信號。2、（本題5分）使用D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11的計(jì)數(shù)器，畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖和電路原理圖。3、（本題5分）利用VerilogHDL語言描述一個(gè)4位并行加法器，并進(jìn)行功能仿真，給出仿真結(jié)果。4、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電路，能夠判斷輸入的12位二進(jìn)制數(shù)中是否存在連續(xù)的5個(gè)1，輸出結(jié)果為1表示存在，0表示不存在，畫出邏輯電路圖。5、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)能對輸入的四位二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行格雷碼編碼的電路，畫出邏輯圖和編碼原理。四、分析題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題10分）給定一個(gè)數(shù)字邏輯電路的功耗評估報(bào)告，分析功耗的主要來源和分布。提出降