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頁武漢理工大學(xué)《數(shù)字邏輯基礎(chǔ)》

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20個小題，每小題1分，共20分．在每小題給出的四個選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的．）1、在數(shù)字邏輯電路的優(yōu)化設(shè)計中，假設(shè)一個邏輯電路可以通過多種方式實(shí)現(xiàn)相同的功能。以下哪個因素通常是優(yōu)化時首要考慮的（）A.電路的復(fù)雜程度B.元器件的成本C.電路的速度D.以上因素同等重要2、在數(shù)字系統(tǒng)中，能夠根據(jù)地址選擇信號將輸入數(shù)據(jù)分配到不同輸出端的電路是？（）A.編碼器B.譯碼器C.數(shù)據(jù)分配器D.數(shù)據(jù)選擇器3、對于數(shù)字邏輯中的ROM（只讀存儲器），假設(shè)需要存儲一個固定的查找表。以下哪種ROM類型在成本和性能上能夠達(dá)到較好的平衡？（）A.掩膜ROMB.PROMC.EPROMD.EEPROM4、在數(shù)字邏輯中，要用VHDL語言描述一個4位的計數(shù)器，以下哪種結(jié)構(gòu)是合適的？（）A.進(jìn)程結(jié)構(gòu)B.函數(shù)結(jié)構(gòu)C.結(jié)構(gòu)體D.以上都可以5、數(shù)字邏輯中的時序電路通常由組合邏輯電路和存儲單元組成。假設(shè)一個時序電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖中，有三個狀態(tài)S0、S1、S2，在特定輸入條件下進(jìn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換。以下哪個因素對于確定電路的功能和性能至關(guān)重要？（）A.狀態(tài)的編碼方式B.輸入信號的變化順序C.存儲單元的類型D.以上因素都很重要6、用2輸入與非門實(shí)現(xiàn)邏輯函數(shù)F=AB+CD，至少需要幾個與非門？（）A.2B.3C.4D.57、在數(shù)字邏輯中，若要將兩個8位二進(jìn)制數(shù)相減，并產(chǎn)生借位輸出，以下哪種組合邏輯門較為合適？（）A.異或門和與門B.同或門和或門C.與非門和或非門D.減法器和與門8、在數(shù)字邏輯的時序分析中，假設(shè)一個時序電路的建立時間和保持時間不滿足要求。以下哪種措施能夠有效地改善時序性能？（）A.增加時鐘頻率B.優(yōu)化邏輯電路C.插入緩沖器D.以上措施結(jié)合使用9、在數(shù)字邏輯電路的設(shè)計中，使用硬件描述語言（HDL）可以提高設(shè)計效率和可維護(hù)性。以下關(guān)于硬件描述語言的描述，錯誤的是（）A.VHDL和Verilog是兩種常見的硬件描述語言，它們具有相似的語法和功能B.硬件描述語言可以用于描述數(shù)字電路的邏輯功能、結(jié)構(gòu)和時序等方面C.使用硬件描述語言編寫的代碼可以直接在數(shù)字電路中實(shí)現(xiàn)，不需要進(jìn)行任何轉(zhuǎn)換D.硬件描述語言的學(xué)習(xí)難度較大，需要具備一定的數(shù)字邏輯基礎(chǔ)10、對于一個同步時序邏輯電路，若輸入信號在時鐘脈沖有效沿之后發(fā)生變化，對輸出有影響嗎？（）A.有B.沒有C.不確定D.以上都有可能11、對于一個5位的格雷碼計數(shù)器，從00000開始計數(shù)，經(jīng)過10個時鐘脈沖后，計數(shù)器的狀態(tài)為：（）A.10101B.11001C.10110D.1101012、當(dāng)研究數(shù)字邏輯中的計數(shù)器時，假設(shè)需要設(shè)計一個能夠從0計數(shù)到9然后再回到0循環(huán)的十進(jìn)制計數(shù)器。以下哪種計數(shù)器類型和編碼方式可能是最合適的選擇（）A.異步計數(shù)器，8421BCD碼B.同步計數(shù)器，余3碼C.異步計數(shù)器，格雷碼D.同步計數(shù)器，5421BCD碼13、若一個邏輯函數(shù)的最簡與或表達(dá)式為F=A+B'C，則其對偶式為？（）A.F'=(A'+B)C'B.F'=A'(B+C')C.F'=(A'+B')CD.F'=A(B'+C)14、在組合邏輯電路設(shè)計中，要實(shí)現(xiàn)一個兩輸入異或邏輯功能，如果用與非門和或非門來實(shí)現(xiàn)，最少需要幾個門？（）A.3B.4C.5D.615、若要將一個8位的并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為串行數(shù)據(jù)輸出，至少需要幾個移位寄存器？（）A.1B.8C.16D.以上都不對16、譯碼器是編碼器的逆過程，它將輸入的編碼轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的輸出信號。以下關(guān)于譯碼器的說法，不正確的是（）A.譯碼器可以將二進(jìn)制編碼轉(zhuǎn)換為多個輸出信號，每個輸出信號對應(yīng)一個編碼值B.二進(jìn)制譯碼器的輸入編碼位數(shù)和輸出信號數(shù)量之間存在固定的關(guān)系C.譯碼器在數(shù)字電路中常用于地址譯碼和數(shù)據(jù)選擇D.譯碼器的輸出信號總是相互獨(dú)立，不會存在相互影響的情況17、在數(shù)字邏輯中，若要實(shí)現(xiàn)一個能產(chǎn)生100kHz方波信號的電路，以下哪種集成電路可以考慮使用？（）A.555定時器B.74LS138C.74LS04D.74LS8518、在數(shù)字電路中，信號的傳輸可能會受到延遲的影響。假設(shè)一個邏輯電路中，信號經(jīng)過多個邏輯門的傳輸延遲不同，這可能會導(dǎo)致以下哪種問題？（）A.競爭冒險B.時序錯誤C.功耗增加D.輸出信號失真19、對于數(shù)字電路中的編碼器，假設(shè)一個系統(tǒng)需要將8個不同的輸入信號編碼為3位二進(jìn)制代碼。在這種情況下，以下哪種編碼器能夠滿足要求并且具有較好的性能？（）A.普通編碼器B.優(yōu)先編碼器C.二進(jìn)制編碼器D.十進(jìn)制編碼器20、時序邏輯電路與組合邏輯電路不同，它具有記憶功能，能夠存儲過去的輸入信息。以下關(guān)于時序邏輯電路的描述，錯誤的是（）A.觸發(fā)器是時序邏輯電路的基本存儲單元，常見的有D觸發(fā)器、JK觸發(fā)器等B.時序邏輯電路的輸出不僅取決于當(dāng)前的輸入，還與電路的過去狀態(tài)有關(guān)C.時序邏輯電路可以用狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖、狀態(tài)表等方式進(jìn)行描述D.時序邏輯電路的設(shè)計比組合邏輯電路簡單，不需要考慮復(fù)雜的時序關(guān)系二、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）在數(shù)字電路中，解釋如何使用VHDL或Verilog等硬件描述語言描述一個簡單的數(shù)字邏輯模塊，如加法器。2、（本題5分）闡述數(shù)字邏輯中加法器和減法器的面積優(yōu)化方法，如使用復(fù)用技術(shù)和精簡邏輯結(jié)構(gòu)，舉例說明其效果。3、（本題5分）說明在數(shù)字邏輯設(shè)計中如何利用邏輯綜合工具將硬件描述語言轉(zhuǎn)換為門級電路。4、（本題5分）說明在數(shù)字邏輯設(shè)計中如何進(jìn)行邏輯電路的性能評估，包括速度、面積和功耗等方面。5、（本題5分）詳細(xì)闡述如何用邏輯門實(shí)現(xiàn)一個乘法器的布斯算法，提高乘法運(yùn)算效率。三、設(shè)計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）設(shè)計一個數(shù)據(jù)選擇器，根據(jù)3個控制信號從8個輸入數(shù)據(jù)中選擇一個輸出。2、（本題5分）設(shè)計一個組合邏輯電路，判斷一個15位二進(jìn)制數(shù)是否為阿姆斯壯數(shù)。3、（本題5分）設(shè)計一個能對輸入的10位二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行反序排列的邏輯電路，列出真值表和邏輯函數(shù)表達(dá)式。4、（本題5分）設(shè)計一個編碼器，將8192個輸入信號編碼為13位二進(jìn)制輸出信號。5、（本題5分）設(shè)計一個組合邏輯電路，實(shí)現(xiàn)對輸入的5位二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行排序，輸出為從小到大排列的5位二進(jìn)制數(shù)，畫出邏輯電路圖。四、分析題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）給定一個數(shù)字系統(tǒng)中的時鐘分配網(wǎng)絡(luò)，需要將一個主時鐘信號分配到多個子模塊。分析時鐘分配的要求和挑戰(zhàn)，如時鐘偏差和抖動。設(shè)計相應(yīng)的數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)時鐘的分配和同步，探討如何保證各個子模塊能夠準(zhǔn)確地接收和使用時鐘信號。2、（本題10分）設(shè)計一個數(shù)字比較器