北京理工大学《数字逻辑基础》2022-2023学年第一学期期末试卷

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《数字逻辑基础》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25个小题，每小题1分，共25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、在组合逻辑电路设计中，如果需要实现一个两输入异或逻辑功能，以下哪种逻辑表达式是正确的？（）A.F=A+BB.F=A·BC.F=A⊕BD.F=A¬B+¬AB2、在数字逻辑的组合逻辑电路设计中，假设要实现一个函数F=AB+CD，其中A、B、C、D是输入变量。以下哪种逻辑门的组合最适合用来构建这个电路？（）A.与门和或门B.或门和非门C.与非门和或非门D.异或门和同或门3、一个4位的并行加法器，若采用先行进位方式，其运算速度比串行进位方式：（）A.快很多B.慢很多C.差不多D.无法比较4、当研究数字逻辑中的锁存器时，假设一个锁存器在输入信号消失后仍然保持其输出状态。以下关于锁存器的特点和应用场景，哪个说法是正确的（）A.常用于临时存储数据B.不能用于数据的同步C.输出状态只能由时钟信号改变D.以上说法都不正确5、对于一个JK触发器，若J=1，K=0，在时钟脉冲作用下，其输出状态为？（）A.置0B.置1C.保持不变D.翻转6、在数字电路中，触发器的触发方式有多种。以下关于触发器触发方式的描述中，不正确的是（）A.电平触发方式在触发信号为高电平时有效B.边沿触发方式在上升沿或下降沿时有效C.主从触发方式可以避免空翻现象D.所有的触发器都可以采用以上三种触发方式7、D触发器是一种常见的触发器类型，具有简单的逻辑功能。关于D触发器的工作原理和特点，以下描述错误的是（）A.D触发器在时钟脉冲的上升沿或下降沿将输入数据存储到输出端B.D触发器的输出只取决于当前的输入数据，与之前的状态无关C.D触发器可以通过组合逻辑电路来实现D.D触发器在数字电路中的应用非常广泛，但性能不如其他类型的触发器8、加法器是数字电路中进行加法运算的重要部件。以下关于加法器的描述，错误的是（）A.半加器只能处理两个一位二进制数的相加，不考虑进位输入B.全加器可以处理两个一位二进制数的相加，并考虑进位输入C.多位加法器可以通过级联多个全加器来实现D.加法器在进行加法运算时，速度非常快，不会产生任何延迟9、在数字逻辑设计中，若要将一个8位的二进制数转换为格雷码，可通过依次：（）A.与相邻位异或B.与相邻位或C.与相邻位与D.与相邻位同或10、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11、假设正在设计一个用于加密和解密的数字逻辑电路，需要实现复杂的加密算法和逻辑运算。加密和解密的过程要求高度的安全性和准确性。为了确保加密电路的安全性和性能，以下哪个因素是在设计过程中需要重点考虑的？（）A.逻辑门的速度B.电路的功耗C.加密算法的复杂度D.密钥的管理和保护12、在数字电路中，奇偶校验码常用于检测数据传输中的错误。以下关于奇偶校验码的描述中，错误的是（）A.奇校验时，数据中1的个数加上校验位为奇数B.偶校验时，数据中1的个数加上校验位为偶数C.奇偶校验只能检测奇数个错误D.奇偶校验能够纠正数据传输中的错误13、在数字逻辑中，若要判断一个数字电路是否存在竞争冒险现象，可通过：（）A.观察逻辑电路图B.进行功能仿真C.分析逻辑表达式D.以上都是14、在数字逻辑中，若要实现一个能检测输入的6位二进制数中是否有连续的3个1的电路，最少需要使用几个移位寄存器？（）A.1B.2C.3D.415、在数字电路中，若要将一个频率为100kHz的方波信号分频为10kHz的方波信号，需要几级分频电路？（）A.3B.4C.5D.1016、当研究数字逻辑中的奇偶校验码时，假设要对一组8位数据进行奇偶校验。以下关于奇偶校验的作用和特点，哪个描述是准确的（）A.只能检测奇数个错误B.能纠正数据中的错误C.奇偶校验位的位置是固定的D.增加了数据传输的可靠性17、在数字逻辑中，竞争和冒险现象可能会导致电路输出出现错误。以下关于竞争和冒险的描述，不正确的是（）A.竞争是由于信号通过不同路径到达同一门的输入端存在时间差引起的B.冒险是竞争导致的输出端出现不应有的尖峰脉冲C.增加冗余项可以完全消除竞争和冒险现象D.采用滤波电容可以减少冒险现象的影响18、在数字电路中，组合逻辑电路的输出仅取决于当前的输入。以下关于组合逻辑电路的描述中，不正确的是（）A.加法器是一种常见的组合逻辑电路B.组合逻辑电路不存在反馈回路C.编码器和译码器都属于组合逻辑电路D.组合逻辑电路在工作过程中，输出状态会随输入的变化而不断改变19、在数字逻辑中，竞争冒险现象是需要关注的问题。以下关于竞争冒险的产生原因，描述不正确的是（）A.由于信号传输延迟导致输入信号到达逻辑门的时间不同B.逻辑门的传输延迟是竞争冒险产生的主要原因C.当多个输入信号同时变化时容易产生竞争冒险D.只要逻辑电路设计合理，就一定不会出现竞争冒险现象20、已知逻辑函数F=A'B+AB'，若A=1，B=0，则F的值为？（）A.0B.1C.不确定D.以上都不对21、寄存器是用于存储一组二进制数据的时序逻辑电路。以下关于寄存器的描述，错误的是（）A.寄存器可以由多个触发器组成，能够同时存储多位数据B.移位寄存器可以实现数据的串行输入和并行输出，或者并行输入和串行输出C.寄存器在数字系统中常用于暂存数据、缓冲数据等D.寄存器的存储容量是固定的，不能根据需要进行扩展22、计数器是一种常见的时序逻辑电路，用于对脉冲进行计数。以下关于计数器的描述，错误的是（）A.计数器可以按照计数方式分为加法计数器、减法计数器和可逆计数器B.同步计数器的计数速度比异步计数器快，因为所有触发器同时翻转C.计数器的计数容量取决于触发器的个数和计数方式D.计数器在工作过程中不会出现误计数的情况23、在数字逻辑中，可编程逻辑器件（PLD）为电路设计提供了灵活性。以下关于PLD的描述中，错误的是（）A.PLA由与阵列和或阵列组成，可以实现任意组合逻辑函数B.PAL的或阵列是固定的，与阵列是可编程的C.GAL具有可重复编程和加密的特点D.CPLD的集成度比FPGA高24、假设要设计一个数字电路来判断一个8位二进制数是否为偶数。在实现这个功能时，需要考虑逻辑门的使用和电路的简化。以下哪种方法可能是最直接有效的？（）A.对二进制数的最低位进行判断，如果为0则是偶数，使用一个与门即可B.将二进制数除以2，判断余数是否为0，需要使用复杂的除法电路C.对二进制数进行逐位与运算，根据结果判断，会使用较多的逻辑门D.先将二进制数转换为十进制，再判断是否能被2整除，涉及复杂的转换电路25、当研究数字电路中的冒险现象时，假设一个电路在特定输入组合下产生了毛刺。以下哪种技术可以有效地消除这些毛刺？（）A.增加冗余项B.使用滤波电容C.改变电路结构D.以上技术均可二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）深入分析在时序逻辑电路的分析中，如何根据给定的电路写出状态方程、输出方程和状态转换表。2、（本题5分）详细阐述在加法器的硬件实现优化中，如使用流水线技术，其原理和效果。3、（本题5分）详细阐述如何用逻辑门实现一个减法器，考虑借位的处理。4、（本题5分）详细说明在编码器的编码纠错设计中，如何添加冗余位来检测和纠正编码中的错误。三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）利用VerilogHDL语言描述一个4位并行加法器，并进行功能仿真，给出仿真结果。2、（本题5分）设计一个能将5421BCD码转换为余3码的组合逻辑电路，输入为4位5421BCD码，给出逻辑表达式和电路实现。3、（本题5分）设计一个组合逻辑电路，实现将输入的4位二进制数的各位数字进行交换，即第1位与第4位交换，第2位与第3位交换，输出为4位二进制数，给出逻辑表达式和电路图。4、（本题5分）设计一个组合逻辑电路，实现将输入的10位二进制数转换为十六进制数的ASCII码，输出为8位二进制数，画出逻辑图。5、（本题5分）设计一个时序逻辑电路，使用D触发器构成一个4位二进制计数器，能够进行递增计数，画出状态转换图和电路原理图。四、分析题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）设计一个数字电路，能够对输入的两个4位二进制数进行比较，并输出比较结果（大于、小于、等于）。详细分析比较的逻辑过程，包括逐位比较