安徽大学《数字逻辑》2022-2023学年第一学期期末试卷

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《数字逻辑》2022-2023学年第一学期期末试卷院(系)_______班级_______学号_______姓名_______题号一二三四总分得分批阅人一、单选题（本大题共15个小题，每小题2分，共30分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的．）1、译码器则是编码器的逆过程，它将输入的二进制编码转换为对应的输出信号。一个3线-8线译码器，当输入编码为101时，其输出的有效信号为：（）A.第5个输出端B.第6个输出端C.第7个输出端D.第8个输出端2、已知一个数字系统采用同步置数的计数器，在置数信号有效的下一个时钟脉冲，计数器将置入什么数值？（）A.0B.设定的数值C.随机数值D.不确定3、假设要设计一个数字电路来实现一个比较器，能够比较两个8位二进制数的大小。以下哪种结构可能是最直接的实现方式？（）A.使用逐位比较的方法，通过逻辑门产生比较结果B.将两个数相减，根据结果的符号判断大小C.先将两个数转换为十进制，然后进行比较D.以上方式都不适合实现比较器4、在数字逻辑的同步时序电路中，时钟信号起到同步作用。假设一个同步时序电路的时钟频率过高，可能会导致以下哪种问题（）A.电路性能提高B.功耗降低C.时序混乱D.以上都不是问题5、数字逻辑中的加法器可以实现两个二进制数的相加。一个4位二进制加法器，当两个输入都为最大的4位二进制数时，输出结果会产生进位吗？（）A.会产生进位B.不会产生进位C.不确定D.根据加法器的类型判断6、考虑一个数字电路，其输入和输出之间存在一定的延迟。如果要减小这种延迟，提高电路的响应速度，以下哪种方法是可行的？（）A.优化电路的布线，减少信号传输路径B.选用速度更快的逻辑门器件C.减少电路中的级数和中间环节D.以上方法都可以有效地减小延迟7、在数字电路中，下列哪种逻辑门的输出不仅取决于当前的输入，还取决于之前的输出状态？（）A.与门B.或门C.非门D.触发器8、在数字逻辑电路的竞争冒险现象中，当输入信号发生变化时，可能会导致输出出现短暂的错误脉冲。假设一个逻辑电路存在竞争冒险，以下哪种方法可以有效地消除这种现象（）A.增加冗余项B.减少逻辑门的数量C.改变输入信号的频率D.以上方法都不能消除竞争冒险9、在数字电路中，若要实现一个能将输入的8位二进制数除以4的电路，以下哪种方法可行？（）A.右移两位B.使用除法器芯片C.通过逻辑运算D.以上都不是10、已知一个数字系统采用8位二进制补码表示整数，那么其能表示的数值范围是多少？（）A.-128到127B.-255到255C.-256到255D.0到25511、在数字逻辑中，逻辑表达式的化简是一项重要的工作。以下关于逻辑表达式化简方法的描述中，错误的是（）A.可以使用公式法进行化简B.卡诺图法只能用于化简与或表达式C.代数法化简需要熟练掌握逻辑运算的规则D.无论使用哪种方法，化简的结果应该是唯一的12、在数字电路的测试和验证中，常用的方法有功能测试、时序测试等。以下关于数字电路测试的描述，不正确的是（）A.功能测试主要检查电路在各种输入组合下的输出是否符合预期B.时序测试用于验证电路的时序特性，如建立时间和保持时间是否满足要求C.测试向量是一组用于测试电路的输入值，其生成是一个简单的过程D.数字电路的测试可以完全保证电路在实际应用中的可靠性和稳定性13、计数器不仅可以进行加法计数，还可以进行减法计数或者可逆计数。在一个可逆计数器中，可以通过控制信号来决定计数的方向。当控制信号为1时进行加法计数，为0时进行减法计数。假设初始值为5，控制信号先为1计数3次，再为0计数2次，计数器的最终值为：（）A.6B.7C.8D.914、在数字逻辑的教学中，实验环节对于学生理解和掌握知识非常重要。以下关于数字逻辑实验的描述，错误的是（）A.实验可以帮助学生验证理论知识，提高动手能力B.数字逻辑实验通常包括硬件实验和软件仿真实验C.在实验中，学生可以自由修改实验设备和参数，无需遵循任何规则D.实验报告的撰写有助于学生总结实验结果，发现问题并提出改进方案15、在数字逻辑电路中，时序逻辑电路与组合逻辑电路的主要区别是什么？时序逻辑电路的输出除了取决于当前输入还与什么有关？（）A.时序逻辑电路的输出还与过去的输入有关B.时序逻辑电路的输出还与电路的结构有关C.不确定D.时序逻辑电路的输出还与逻辑门的数量有关二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）详细阐述在加法器的优化设计中，如超前进位加法器，其工作原理和性能优势是什么。2、（本题5分）详细阐述如何用逻辑门实现一个数值比较器，能够比较多个数的大小关系。3、（本题5分）详细阐述在数字电路的时序约束中，如何设置时钟周期、建立时间和保持时间等参数。三、分析题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）给定一个数字逻辑电路的真值表，推导其对应的逻辑表达式，并根据表达式设计出相应的电路。分析在推导过程中如何运用卡诺图等方法进行化简，以及化简后的逻辑表达式对电路复杂度的影响。2、（本题5分）给定一个数字系统的逻辑表达式和真值表，分析其功能和特点。使用卡诺图等方法进行逻辑化简，设计相应的电路结构，并比较化简前后电路的复杂度和性能差异。3、（本题5分）设计一个数字电路，能够实现一个4位的循环移位寄存器。详细说明循环移位的逻辑操作，包括左移和右移。分析在移位过程中如何保持数据的完整性和正确性，以及如何通过控制信号选择移位方向和移位位数。4、（本题5分）设计一个数字电路，能够实现一个8位的减法器，并且能够处理借位情况。仔细分析减法运算和借位处理的逻辑，说明电路中如何实现减法操作和借位的判断与传递。5、（本题5分）给定一个数字系统的电磁兼容性（EMC）问题，分析可能的干扰源和耦合途径。提出解决EMC问题的数字逻辑设计方法和措施，包括布线规则、屏蔽技术等的应用。四、设计题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）用JK触发器设计一个能实