學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號…………密…………封…………線…………內…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁中國礦業大學徐海學院《數字邏輯與設計》

2023-2024學年第二學期期末試卷題號一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共15個小題，每小題1分，共15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、在數字電路的設計中，使用硬件描述語言（HDL）可以提高效率和可讀性。以下關于HDL的描述，錯誤的是（）A.VHDL和Verilog是兩種常見的HDLB.HDL可以描述數字電路的結構和行為C.HDL編寫的代碼可以直接被硬件執行D.HDL便于進行數字電路的仿真和驗證2、譯碼器是數字電路中的另一種重要器件。關于譯碼器的功能和應用，以下說法錯誤的是（）A.譯碼器可以將輸入的編碼轉換為對應的輸出信號B.譯碼器常用于地址譯碼和指令譯碼C.二進制譯碼器輸入的編碼位數和輸出的信號數量相同D.譯碼器只能對特定的編碼進行譯碼，不能處理任意的輸入3、在數字邏輯中，若要將一個16進制數0F轉換為二進制數，結果是多少？（）A.1111B.0111C.1000D.11004、對于一個由多個D觸發器構成的移位寄存器，若要實現串行輸入并行輸出，需要幾個時鐘脈沖？（）A.與觸發器個數相同B.觸發器個數的一半C.1D.不確定5、在數字電路中，能夠將輸入的高、低電平編碼為二進制代碼的電路是？（）A.優先編碼器B.普通編碼器C.七段顯示譯碼器D.以上都不是6、在數字系統中，總線是用于傳輸數據和信息的重要通道。以下關于總線特點的描述中，錯誤的是（）A.可以連接多個設備B.總線的數據傳輸是并行的C.總線上的數據傳輸需要遵循特定的協議D.同一時刻只能有一個設備向總線發送數據7、對于一個采用上升沿觸發的D觸發器，若在時鐘上升沿到來之前，D輸入端的值發生變化，那么觸發器的輸出會受到影響嗎？（）A.會B.不會C.取決于變化的時間D.以上都不對8、在數字邏輯中，加法器是基本的運算電路。假設我們正在研究加法器的實現。以下關于加法器的描述，哪一項是不正確的？（）A.半加器可以實現兩個一位二進制數的加法，不考慮進位輸入B.全加器可以實現兩個一位二進制數的加法，并考慮進位輸入C.多位加法器可以通過級聯多個全加器來實現D.加法器的運算速度與位數無關，只取決于所用的邏輯門的速度9、在數字邏輯中，數字系統的可靠性和穩定性是非常重要的。以下關于提高數字系統可靠性的方法，錯誤的是（）A.采用冗余技術，增加備份部件B.優化電路設計，減少競爭冒險C.提高電源穩定性，減少電源噪聲D.為了降低成本，可以使用質量較差的元器件10、已知一個計數器的計數模為16，若要實現一個模為8的計數器，可以通過？（）A.改變計數器的時鐘頻率B.對計數器的輸出進行適當的反饋C.增加計數器的位數D.以上都不對11、數字邏輯中的編碼器可以將多個輸入信號編碼為較少的輸出信號。一個16線-4線編碼器，當輸入為特定值時，輸出的二進制編碼是什么？（）A.根據編碼器的編碼規則確定輸出編碼B.輸出編碼是隨機的C.不確定D.根據編碼器的類型判斷12、在數字系統的設計中，需要考慮功耗、速度、面積等多個因素。降低功耗是一個重要的設計目標。以下哪種方法不能有效地降低數字電路的功耗：（）A.降低工作電壓B.減少晶體管的數量C.提高時鐘頻率D.采用低功耗的邏輯門13、在數字邏輯中，若要將一個8位二進制數擴大4倍，可采用的方法是：（）A.左移2位B.右移2位C.乘以4D.除以414、在數字邏輯的應用場景中，以下關于計算機存儲系統的描述，錯誤的是（）A.內存和外存都使用數字邏輯來實現存儲和讀寫操作B.閃存是一種非易失性存儲介質，基于數字邏輯原理工作C.存儲系統的性能主要取決于存儲容量，與數字邏輯無關D.數字邏輯在存儲系統的地址譯碼和數據傳輸中發揮重要作用15、對于數字電路中的加法運算，假設要實現兩個8位有符號二進制數的加法，并且需要考慮溢出的情況。以下哪種方法最適合檢測溢出？（）A.檢查最高位的進位B.比較和與操作數的符號C.使用專門的溢出檢測電路D.以上方法結合使用二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）闡述數字邏輯中移位寄存器的功能和工作方式，舉例說明其在數據傳輸和處理方面的應用。2、（本題5分）在數字電路設計中，解釋如何進行邏輯電路的功耗分析和優化，以降低系統的能耗。3、（本題5分）詳細說明在多路選擇器的低電壓工作設計中，需要解決的問題和方法。4、（本題5分）說明在數字系統中如何進行存儲器的擴展，包括位擴展和字擴展。三、分析題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）使用乘法器和加法器設計一個數字電路，能夠實現對兩個多項式的乘法運算。分析多項式乘法的算法和硬件實現，考慮系數的表示和運算過程中的進位處理，以及如何優化電路以提高運算效率。2、（本題5分）設計一個數字電路，能夠實現一個8位的加法器/減法器，通過一個控制信號選擇執行加法或減法運算。深入探討加法和減法運算在電路中的實現差異，以及控制信號如何切換運算模式。分析電路在不同運算模式下的性能和可能出現的問題。3、（本題5分）設計一個數字電路，能夠檢測一個64位二進制數中是否存在連續的4個1。詳細分析檢測的邏輯思路和算法，說明電路中如何實現高效的連續位檢測。考慮如何處理不同長度的連續位檢測需求。4、（本題5分）設計一個數字電路，能夠實現一個8位的優先編碼器，并且能夠處理多個輸入同時有效的情況。詳細分析優先編碼器的編碼規則和優先級處理邏輯，說明電路中如何實現輸入信號的編碼和輸出。5、（本題5分）設計一個數字電路，能夠對輸入的兩個8位二進制數進行邏輯與、邏輯或和邏輯異或運算，并分別輸出結果。深入分析這三種邏輯運算的特點和用途，說明電路中如何實現這些運算的邏輯門組合和信號連接。四、設計題（本大題共4個小題，共40分)1、（本題10分）使用JK觸發器設計一個同步時序邏輯電路，實現一個模13的計數器，畫出狀態轉換圖和電路連接。2、（本題10分）利用加法器和譯碼器設計一個能實現兩個一位十