站名：站名：年級專業(yè)：姓名：學號：凡年級專業(yè)、姓名、學號錯寫、漏寫或字跡不清者，成績按零分記?！堋狻€…………第1頁，共2頁哈爾濱商業(yè)大學《數字系統(tǒng)設計》2024-2025學年第一學期期末試卷題號一二三四總分得分一、單選題（本大題共25個小題，每小題1分，共25分．在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的．）1、對于一個T觸發(fā)器，當T=1時，在時鐘脈沖作用下，觸發(fā)器實現(xiàn)的功能是：（）A.保持B.置0C.置1D.翻轉2、用卡諾圖化簡邏輯函數F(A,B,C,D)=∑m(0,2,8,10,12,14)，最簡與或表達式為？（）A.B+DB.A+CC.A'+C'D.B'+D'3、對于一個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，那么經過邏輯運算后的輸出結果是多少？（）A.0B.1C.不確定D.以上都不對4、編碼器能夠將輸入的信號轉換為特定的編碼輸出。對于編碼器的工作原理和特點，以下敘述不正確的是（）A.普通編碼器在多個輸入同時有效時，可能會產生錯誤輸出B.優(yōu)先編碼器會對輸入信號的優(yōu)先級進行判斷C.編碼器可以將模擬信號轉換為數字信號D.編碼器的輸出編碼位數取決于輸入信號的數量5、組合邏輯電路的輸出僅僅取決于當前的輸入，不存在記憶功能。以下關于組合邏輯電路的描述，錯誤的是（）A.加法器、編碼器、譯碼器等都屬于組合邏輯電路B.組合邏輯電路可以用邏輯表達式、真值表、邏輯電路圖等多種方式來描述C.由于沒有記憶功能，組合邏輯電路的輸出在輸入不變的情況下不會發(fā)生改變D.組合邏輯電路的設計過程中，不需要考慮電路的時序問題6、在一個數字系統(tǒng)中，使用編碼器將8個輸入信號編碼為3位二進制代碼，若同時有兩個輸入信號有效，會出現(xiàn)什么情況？（）A.輸出錯誤代碼B.隨機輸出一個有效代碼C.輸出優(yōu)先級高的輸入信號的編碼D.以上都不對7、在數字系統(tǒng)中，數據選擇器和數據分配器是常用的邏輯部件。以下關于數據選擇器和數據分配器的描述，正確的是（）A.數據選擇器根據控制信號從多個輸入數據中選擇一個輸出B.數據分配器將輸入數據分配到多個輸出通道上，其控制信號決定分配的方式C.數據選擇器和數據分配器的功能是相反的，不能相互轉換D.數據選擇器和數據分配器的輸入和輸出數量是固定的，不能改變8、考慮數字邏輯中的編碼器，假設需要將8個輸入信號編碼為3位二進制輸出。以下關于編碼器的特點和工作原理，哪個描述是正確的（）A.編碼器在任何時刻只能有一個輸入有效B.編碼器的輸出總是固定的，與輸入無關C.編碼器可以同時有多個輸入有效，輸出為這些輸入的平均值D.編碼器的輸入和輸出之間沒有明確的邏輯關系9、在數字邏輯中，時序邏輯電路與組合邏輯電路的重要區(qū)別在于時序邏輯電路具有記憶功能。以下關于時序邏輯電路特點的描述中，正確的是（）A.輸出不僅取決于當前輸入，還取決于電路的過去狀態(tài)B.通常包含觸發(fā)器等存儲元件C.其行為可以用狀態(tài)轉換圖和狀態(tài)表來描述D.以上都是10、在數字邏輯電路的面積優(yōu)化中，假設給定一個功能需求，需要在滿足性能要求的前提下盡量減小芯片面積?？梢酝ㄟ^邏輯化簡、資源共享和架構優(yōu)化等方法來實現(xiàn)。以下哪種方法在面積優(yōu)化中通常能夠帶來最大的節(jié)??？（）A.邏輯門級的優(yōu)化B.功能模塊的復用C.算法層面的改進D.選擇更小尺寸的晶體管11、在數字系統(tǒng)的設計中，需要對電路的性能進行評估和優(yōu)化。性能指標包括延遲、功耗、面積等。為了降低延遲，可以采用流水線技術。以下關于流水線技術的描述，錯誤的是：（）A.可以提高系統(tǒng)的吞吐量B.會增加系統(tǒng)的硬件復雜度C.每個階段的處理時間必須相同D.可以減少每個指令的執(zhí)行時間12、已知一個邏輯函數F=AB+CD，若要用與非門來實現(xiàn)該函數，最少需要幾個與非門？（）A.3B.4C.5D.613、在數字電路中，使用比較器比較兩個8位無符號數的大小時，若第一個數大于第二個數，輸出結果是什么？（）A.00B.01C.10D.1114、在數字邏輯電路中，移位寄存器可以實現(xiàn)數據的左移和右移操作。一個4位雙向移位寄存器，當控制信號為左移時，輸入為特定的二進制數，經過多次時鐘脈沖后，輸出會發(fā)生什么變化？（）A.輸出的數據依次向左移動B.輸出的數據依次向右移動C.不確定D.輸出的數據保持不變15、在數字邏輯中，硬件描述語言（HDL）用于描述數字電路的行為和結構。以下關于硬件描述語言的描述中，錯誤的是（）A.VHDL和Verilog是兩種常見的硬件描述語言B.硬件描述語言可以進行邏輯仿真和綜合C.硬件描述語言的描述與具體的硬件實現(xiàn)無關D.硬件描述語言只能用于設計簡單的數字電路16、在數字電路中，鎖存器和觸發(fā)器都可以存儲數據。假設我們正在比較鎖存器和觸發(fā)器。以下關于鎖存器和觸發(fā)器的描述，哪一項是不準確的？（）A.鎖存器是電平敏感的存儲器件，觸發(fā)器是邊沿敏感的存儲器件B.鎖存器在輸入信號有效期間，輸出會隨著輸入的變化而變化；觸發(fā)器在時鐘邊沿時才會改變狀態(tài)C.鎖存器和觸發(fā)器的電路結構相似，只是觸發(fā)方式不同D.鎖存器比觸發(fā)器的抗干擾能力強，更適合在噪聲環(huán)境中使用17、假設要設計一個數字電路來判斷一個8位二進制數是否為偶數。在實現(xiàn)這個功能時，需要考慮邏輯門的使用和電路的簡化。以下哪種方法可能是最直接有效的？（）A.對二進制數的最低位進行判斷，如果為0則是偶數，使用一個與門即可B.將二進制數除以2，判斷余數是否為0，需要使用復雜的除法電路C.對二進制數進行逐位與運算，根據結果判斷，會使用較多的邏輯門D.先將二進制數轉換為十進制，再判斷是否能被2整除，涉及復雜的轉換電路18、若一個PLA有16個輸入變量，8個輸出函數，那么其內部與陣列和或陣列的規(guī)模大約為：（）A.16×8B.2^16×8C.16×2^8D.2^16×2^819、隨機存儲器（RAM）在數字系統(tǒng)中用于臨時存儲數據。以下關于RAM的特點，描述不正確的是（）A.分為靜態(tài)RAM（SRAM）和動態(tài)RAM（DRAM）B.DRAM的集成度比SRAM高，但速度較慢C.SRAM需要定時刷新來保持數據，DRAM則不需要D.RAM的讀寫操作比ROM靈活20、考慮到一個數字通信系統(tǒng)中的糾錯編碼，假設采用了卷積碼進行糾錯。卷積碼通過在編碼過程中引入冗余信息來提高糾錯能力。以下關于卷積碼的描述，哪個是正確的？（）A.編碼和解碼過程簡單B.糾錯能力有限C.適用于短數據塊D.是一種分組碼21、假設要設計一個數字電路來實現(xiàn)一個乘法器，能夠將兩個4位二進制數相乘。以下哪種乘法算法的實現(xiàn)可能是最有效的？（）A.移位相加乘法算法，通過多次移位和加法實現(xiàn)乘法B.陣列乘法器，使用大量的與門和加法器實現(xiàn)并行乘法C.查找表乘法器，預先計算并存儲乘法結果，通過查找表獲取D.以上乘法算法的效率相同，可以任意選擇22、在數字邏輯電路的競爭冒險現(xiàn)象中，當輸入信號發(fā)生變化時，可能會導致輸出出現(xiàn)短暫的錯誤脈沖。假設一個邏輯電路存在競爭冒險，以下哪種方法可以有效地消除這種現(xiàn)象（）A.增加冗余項B.減少邏輯門的數量C.改變輸入信號的頻率D.以上方法都不能消除競爭冒險23、在數字電路中，若要將一個頻率為100kHz的方波信號分頻為10kHz的方波信號，需要幾級分頻電路？（）A.3B.4C.5D.1024、在數字邏輯的未來發(fā)展趨勢中，以下關于人工智能與數字邏輯的融合的描述，不正確的是（）A.數字邏輯將在人工智能的硬件實現(xiàn)中發(fā)揮重要作用B.人工智能的發(fā)展將推動數字邏輯技術的創(chuàng)新C.數字邏輯的發(fā)展將完全依賴于人工智能的需求D.兩者的融合將為計算領域帶來新的突破和應用25、在數字邏輯電路中，同步時序電路和異步時序電路有明顯的區(qū)別。以下關于它們的描述，不正確的是（）A.同步時序電路使用統(tǒng)一的時鐘信號來控制狀態(tài)轉換B.異步時序電路的狀態(tài)轉換不受統(tǒng)一時鐘的控制C.同步時序電路的穩(wěn)定性比異步時序電路好D.異步時序電路的設計比同步時序電路簡單二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）詳細解釋數字邏輯中比較器的工作原理和實現(xiàn)方法，分析其在數據排序和判斷中的應用。2、（本題5分）深入解釋在數字電路的電磁兼容性設計中，采取哪些措施來減少電磁干擾和提高抗干擾能力。3、（本題5分）詳細闡述在同步時序電路中，時鐘信號的作用是什么，以及如何確保電路在時鐘控制下正確地工作。4、（本題5分）詳細闡述在加法器的速度與面積權衡中，如何根據具體需求進行優(yōu)化設計。三、設計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）設計一個能實現(xiàn)四位二進制數的減法運算的電路，使用加法器和補碼運算，畫出邏輯圖和運算過程。2、（本題5分）設計一個組合邏輯電路，判斷一個14位二進制數是否滿足特定的幾何條件。3、（本題5分）設計一個數據選擇器，根據16個控制信號從65536個輸入數據中選擇一個輸出。4、（本題5分）設計一個具有異步清零和同步置數功能的四位二進制計數器，畫出邏輯圖并列出其狀態(tài)轉換表。5、（本題5分）設計一個組合邏輯電路，判斷一個19位二進制數是否為特定類型的合數。四、分析題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）設計一個數字邏輯電路，用于實現(xiàn)對視頻信號的幀率轉換。仔細分析幀率轉換的原理