裝訂線裝訂線PAGE2第1頁，共2頁湖南信息學(xué)院《數(shù)字邏輯與集成設(shè)計》2024-2025學(xué)年第一學(xué)期期末試卷院(系)_______班級_______學(xué)號_______姓名_______題號一二三四總分得分批閱人一、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、已知一個邏輯函數(shù)F=AB+CD，若要用與非門來實現(xiàn)該函數(shù)，最少需要幾個與非門？（）A.3B.4C.5D.62、在數(shù)字電路中，同步時序邏輯電路和異步時序邏輯電路各有特點。以下關(guān)于它們的比較，不正確的是（）A.同步時序邏輯電路的工作速度通常比異步時序邏輯電路快B.異步時序邏輯電路的設(shè)計比同步時序邏輯電路簡單C.同步時序邏輯電路的抗干擾能力比異步時序邏輯電路強D.異步時序邏輯電路不存在時鐘偏移問題，而同步時序邏輯電路存在3、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。它可以同時監(jiān)測多個信號，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.價格昂貴，不適合一般應(yīng)用4、在數(shù)字電路中，觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換由輸入信號和時鐘信號共同決定。假設(shè)我們正在研究觸發(fā)器的工作特性。以下關(guān)于觸發(fā)器的描述，哪一項是不準(zhǔn)確的？（）A.D觸發(fā)器在時鐘上升沿或下降沿時，將輸入數(shù)據(jù)存儲到輸出端B.JK觸發(fā)器具有置0、置1、保持和翻轉(zhuǎn)四種功能C.T觸發(fā)器在時鐘信號作用下，每來一個脈沖，輸出狀態(tài)翻轉(zhuǎn)一次D.觸發(fā)器的輸出狀態(tài)只取決于當(dāng)前的輸入信號，與之前的狀態(tài)無關(guān)5、已知一個數(shù)字系統(tǒng)的輸入為8位二進制數(shù)，若要對其進行奇偶校驗并產(chǎn)生校驗位，以下哪種方式能夠在硬件實現(xiàn)上更節(jié)省資源？（）A.使用組合邏輯電路B.使用時序邏輯電路C.使用計數(shù)器D.使用移位寄存器6、現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）是一種大規(guī)模的可編程邏輯器件。關(guān)于FPGA的結(jié)構(gòu)，以下說法不正確的是（）A.FPGA由可編程邏輯塊、輸入輸出塊和互連資源組成B.可編程邏輯塊是FPGA的基本邏輯單元C.FPGA的布線資源是固定的，不能重新配置D.FPGA可以通過硬件描述語言進行編程7、在數(shù)字電路中，編碼器是一種常見的組合邏輯器件。假設(shè)需要設(shè)計一個8線-3線編碼器，即有8個輸入信號，3個輸出信號。當(dāng)輸入信號有效時，輸出對應(yīng)的二進制編碼。如果同時有多個輸入信號有效，以下哪種編碼器的輸出結(jié)果是符合設(shè)計要求的？（）A.輸出為任意值B.輸出為優(yōu)先級最高的輸入對應(yīng)的編碼C.輸出為所有有效輸入編碼的或運算結(jié)果D.輸出為所有有效輸入編碼的與運算結(jié)果8、若要設(shè)計一個能對輸入的3位二進制數(shù)進行排序的電路，最少需要幾個比較器？（）A.2B.3C.4D.59、在數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計中，需要考慮功耗、速度和面積等性能指標(biāo)之間的平衡。以下關(guān)于這些性能指標(biāo)的描述，錯誤的是（）A.降低功耗通常會導(dǎo)致電路速度變慢或者面積增加B.提高電路速度可能需要增加功耗和面積C.減小電路面積往往會犧牲功耗和速度性能D.可以在不影響其他性能指標(biāo)的情況下，單獨優(yōu)化某一個性能指標(biāo)10、在數(shù)字邏輯電路的接口設(shè)計中，假設(shè)需要將一個數(shù)字邏輯電路與外部模擬設(shè)備進行連接。為了實現(xiàn)數(shù)字信號與模擬信號的轉(zhuǎn)換，需要使用專門的接口電路。以下哪種接口電路在這種情況下是常用的？（）A.數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）B.模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）C.電平轉(zhuǎn)換器D.以上都是11、數(shù)字邏輯中的邏輯門有多種類型，如與門、或門、非門等。一個三輸入與門，當(dāng)三個輸入都為高電平時，輸出是什么電平？（）A.高電平B.低電平C.不確定D.根據(jù)其他因素判斷12、寄存器是數(shù)字系統(tǒng)中用于存儲數(shù)據(jù)的部件。對于寄存器的特點和操作，以下說法不正確的是（）A.寄存器可以存儲多位二進制數(shù)據(jù)B.寄存器的存儲內(nèi)容可以隨時讀取和寫入C.移位寄存器可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的移位操作D.寄存器中的數(shù)據(jù)在斷電后不會丟失13、數(shù)字邏輯中的PAL（可編程陣列邏輯）具有固定的或陣列和可編程的與陣列。假設(shè)設(shè)計一個PAL實現(xiàn)一個特定的邏輯功能，以下哪個步驟對于確保功能的正確性最為關(guān)鍵？（）A.確定或陣列的連接B.編程與陣列的連接C.選擇合適的PAL芯片D.測試PAL的輸出14、在數(shù)字電路設(shè)計中，若要實現(xiàn)一個能夠判斷兩個4位二進制數(shù)是否相等的比較器，需要使用以下哪種邏輯門組合？（）A.與門和或門B.異或門和與門C.同或門和或門D.以上都可以15、可編程邏輯器件（PLD）為數(shù)字電路設(shè)計提供了靈活性。假設(shè)我們正在使用PLD進行設(shè)計。以下關(guān)于PLD的描述，哪一項是不準(zhǔn)確的？（）A.可編程邏輯陣列（PLA）、可編程陣列邏輯（PAL）和通用陣列邏輯（GAL）都屬于PLDB.PLD可以通過編程實現(xiàn)特定的邏輯功能，減少硬件設(shè)計的復(fù)雜性C.復(fù)雜可編程邏輯器件（CPLD）和現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）在結(jié)構(gòu)和性能上有很大的差異D.一旦PLD被編程，就無法再次修改其邏輯功能16、在數(shù)字邏輯中，數(shù)制轉(zhuǎn)換是基本的操作。假設(shè)我們正在進行不同數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換。以下關(guān)于數(shù)制轉(zhuǎn)換的描述，哪一項是不準(zhǔn)確的？（）A.二進制轉(zhuǎn)換為十進制可以通過位權(quán)相加的方法實現(xiàn)B.十進制轉(zhuǎn)換為二進制可以使用除2取余的方法，轉(zhuǎn)換結(jié)果是唯一的C.十六進制和二進制之間的轉(zhuǎn)換可以通過分組對應(yīng)快速完成D.任何數(shù)制都可以準(zhǔn)確無誤地轉(zhuǎn)換為其他數(shù)制，并且轉(zhuǎn)換過程中不會丟失信息17、考慮數(shù)字邏輯中的譯碼器，假設(shè)使用3線-8線譯碼器來實現(xiàn)一個函數(shù)。以下關(guān)于譯碼器的功能和應(yīng)用，哪個說法是準(zhǔn)確的（）A.譯碼器只能將二進制編碼轉(zhuǎn)換為十進制輸出B.譯碼器可以用于實現(xiàn)組合邏輯函數(shù)C.譯碼器的輸出始終是固定的幾種組合D.譯碼器不能用于數(shù)據(jù)分配18、在數(shù)字邏輯的理論基礎(chǔ)中，以下關(guān)于布爾代數(shù)基本定律的描述，不正確的是（）A.布爾代數(shù)的基本定律包括交換律、結(jié)合律和分配律B.這些定律是數(shù)字邏輯運算和化簡的基礎(chǔ)C.布爾代數(shù)的定律在所有情況下都適用，沒有任何限制D.違反布爾代數(shù)定律可能導(dǎo)致邏輯錯誤19、考慮到一個數(shù)字通信系統(tǒng)，需要對傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進行編碼和解碼以提高傳輸?shù)目煽啃院托?。假設(shè)使用的編碼方式基于特定的邏輯運算，在接收端需要對編碼后的數(shù)據(jù)進行還原。為了實現(xiàn)高效準(zhǔn)確的解碼，需要深入理解數(shù)字邏輯中的各種運算規(guī)則。以下哪種數(shù)字邏輯運算在這種編碼解碼過程中起著關(guān)鍵作用？（）A.加法運算B.乘法運算C.取反運算D.移位運算20、若要設(shè)計一個能對100進制進行計數(shù)的計數(shù)器，至少需要多少個觸發(fā)器？（）A.7B.8C.9D.1021、在數(shù)字邏輯電路中，三態(tài)門具有特殊的功能。以下關(guān)于三態(tài)門的描述中，正確的是（）A.輸出有高電平、低電平和高阻態(tài)三種狀態(tài)B.三態(tài)門常用于實現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸C.三態(tài)門的控制端控制輸出的狀態(tài)D.以上都是22、假設(shè)正在研究數(shù)字邏輯電路中的時序違規(guī)問題，即信號的建立時間和保持時間不滿足要求。這可能導(dǎo)致電路的功能錯誤或不穩(wěn)定。為了檢測和解決時序違規(guī)，以下哪種方法是常用且有效的？（）A.靜態(tài)時序分析B.動態(tài)時序仿真C.邏輯綜合優(yōu)化D.以上都是23、在數(shù)字邏輯中，異步復(fù)位和同步復(fù)位是兩種常見的復(fù)位方式。假設(shè)一個時序電路，在復(fù)位信號有效的情況下，以下哪種復(fù)位方式能夠更可靠地將電路狀態(tài)初始化？（）A.異步復(fù)位B.同步復(fù)位C.兩者效果相同D.取決于具體電路24、已知一個數(shù)字系統(tǒng)的電源電壓為5V，一個邏輯門的輸出低電平最大為0.8V，那么這個低電平是否符合標(biāo)準(zhǔn)的邏輯低電平？（）A.符合B.不符合C.無法確定D.以上都不對25、對于一個3位的環(huán)形計數(shù)器，初始狀態(tài)為100，經(jīng)過3個時鐘脈沖后，計數(shù)器的狀態(tài)將變?yōu)椋海ǎ〢.001B.010C.100D.111二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）詳細(xì)闡述如何用硬件描述語言實現(xiàn)一個計數(shù)器的計數(shù)模式切換功能。2、（本題5分）詳細(xì)說明數(shù)字邏輯中只讀存儲器（ROM）和隨機存取存儲器（RAM）的區(qū)別和特點，舉例說明它們在不同應(yīng)用中的選擇。3、（本題5分）深入分析在數(shù)字邏輯電路的信號完整性問題對系統(tǒng)性能的影響和解決策略。4、（本題5分）詳細(xì)闡述如何用邏輯門實現(xiàn)一個數(shù)值比較器的多位并行比較結(jié)構(gòu)。三、設(shè)計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）用移位寄存器和邏輯門設(shè)計一個能實現(xiàn)串行數(shù)據(jù)向左或向右移位的電路，給出邏輯圖和控制方式。2、（本題5分）設(shè)計一個編碼器，將131072個輸入信號編碼為17位二進制輸出信號。3、（本題5分）利用邏輯門設(shè)計一個與非門。4、（本題5分）設(shè)計一個組合邏輯電路，實現(xiàn)將輸入的6位二進制數(shù)轉(zhuǎn)換為十六進制碼，輸出為4位二進制數(shù)，畫出邏輯電路圖。5、（本題5分）利用比較器和數(shù)據(jù)選擇器設(shè)計一個能根據(jù)輸入的兩個數(shù)字選擇輸出較大值或較小值的電路，畫出邏輯圖。四、分析題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）有一個數(shù)字系統(tǒng)，包含一個8位的計數(shù)器和一個比較器。計數(shù)器從0開始計數(shù)，當(dāng)計數(shù)值達(dá)到給定的8位二進制數(shù)時，比較器輸出高電平。請分析計數(shù)器和比較器的工作原理，給出邏輯表達(dá)式和時序圖，并討論該系統(tǒng)在定時控制和事件觸發(fā)中的作用。