巢湖学院《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题号一二三四总分得分一、单选题（本大题共30个小题，每小题1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、在一个数字系统中，使用编码器将8个输入信号编码为3位二进制代码，若同时有两个输入信号有效，会出现什么情况？（）A.输出错误代码B.随机输出一个有效代码C.输出优先级高的输入信号的编码D.以上都不对2、若要设计一个能对60进制进行计数的计数器，至少需要多少个触发器？（）A.6B.7C.8D.93、在数字逻辑中，若要检测一个电路是否存在静态冒险，可通过观察其：（）A.真值表B.卡诺图C.逻辑表达式D.以上均可4、在一个数字电路中，出现了信号的延迟问题，影响了电路的性能。以下哪种方法可能有助于减少信号延迟？（）A.优化电路布局，减少连线长度B.选择速度更快的逻辑器件C.采用流水线技术，将复杂操作分解为多个阶段D.以上方法都可以尝试5、在数字系统中，接口电路用于连接不同的数字设备。以下关于接口电路的功能和要求，不正确的是（）A.接口电路要实现信号的转换和匹配B.接口电路要保证数据传输的可靠性和稳定性C.接口电路不需要考虑设备之间的速度差异D.接口电路要符合相关的标准和规范6、对于一个异步时序逻辑电路，其状态转换与时钟信号不同步。若在某个时刻，输入发生变化，那么状态的改变会立即发生吗？（）A.会B.不会C.有时会D.不确定7、已知逻辑函数F=(A+B')(C+D')，用摩根定律展开后为？（）A.A'C+A'D'+B'C+B'D'B.A'C+A'D'+BC+BDC.AC'+AD'+B'C'+B'D'D.AC'+AD'+BC'+BD'8、在数字逻辑电路中，组合逻辑电路的输出仅仅取决于当前的输入。假设设计一个用于判断一个三位二进制数是否能被3整除的组合逻辑电路。以下哪种方法可能是实现该电路的有效途径（）A.使用卡诺图进行逻辑化简B.直接通过逻辑门搭建，不进行任何化简C.采用中规模集成电路，如译码器D.以上方法都不可行9、在数字逻辑电路中，假设我们要设计一个加法器来计算两个4位二进制数的和。考虑到速度和复杂度的平衡，以下哪种加法器结构通常是较为理想的选择？（）A.半加器级联B.全加器级联C.并行加法器D.串行加法器10、在数字电路的优化设计中，以下关于面积和速度的权衡的描述，错误的是（）A.有时为了提高速度，可能会增加电路的面积B.减少面积通常会导致速度的降低C.可以通过巧妙的设计同时实现面积的减小和速度的提高D.在任何情况下，都应该优先考虑面积的减小而不是速度的提高11、数字逻辑中的全加器可以实现三个一位二进制数的相加。一个全加器的输入为A=0，B=1，进位C_in=1，那么输出的和S和进位C_out分别是多少？（）A.S=0，C_out=1B.S=1，C_out=0C.不确定D.根据其他因素判断12、在数字逻辑电路的实现中，可编程逻辑器件（PLD）如CPLD和FPGA得到了广泛的应用。以下关于可编程逻辑器件的描述，错误的是（）A.CPLD结构简单，适合实现规模较小的逻辑电路B.FPGA具有更高的灵活性和集成度，适合复杂的数字系统设计C.可编程逻辑器件在使用前需要进行编程，可以通过硬件描述语言或原理图输入等方式D.一旦可编程逻辑器件被编程，就不能再进行修改，除非更换器件13、在数字电路中，触发器的状态转换由输入信号和时钟信号共同决定。假设我们正在研究触发器的工作特性。以下关于触发器的描述，哪一项是不准确的？（）A.D触发器在时钟上升沿或下降沿时，将输入数据存储到输出端B.JK触发器具有置0、置1、保持和翻转四种功能C.T触发器在时钟信号作用下，每来一个脉冲，输出状态翻转一次D.触发器的输出状态只取决于当前的输入信号，与之前的状态无关14、在数字逻辑中，三态门有着特殊的应用。假设我们正在使用三态门构建电路。以下关于三态门的描述，哪一项是不正确的？（）A.三态门有高电平、低电平、高阻态三种输出状态B.三态门常用于实现总线结构，允许多个设备共享数据总线C.当三态门处于高阻态时，相当于与总线断开连接D.三态门的控制信号只有一个，用于控制输出状态的切换15、在数字逻辑电路的故障诊断中，有多种方法可以使用。以下关于故障诊断方法的描述，错误的是（）A.可以通过观察电路的输出信号是否符合预期来判断是否存在故障B.可以使用逻辑分析仪等工具对电路中的信号进行监测和分析C.可以采用替换法，逐个更换可能故障的元器件来确定故障位置D.故障诊断只需要依靠经验和直觉，不需要遵循任何科学的方法和流程16、对于一个由与非门组成的基本逻辑电路，若输入为A=1，B=0，则输出为：（）A.1B.0C.不确定D.取决于其他输入17、加法器是数字逻辑中进行加法运算的重要部件。半加器只能处理两个一位二进制数的加法，不考虑低位的进位。全加器则能够处理包括低位进位的加法。在构建一个4位加法器时，如果使用全加器，至少需要：（）A.4个B.8个C.16个D.32个18、在数字逻辑中，锁存器和触发器都可以存储数据，但它们在工作方式上有一定的区别。锁存器在使能信号有效时，数据可以随时写入；而触发器只有在时钟沿到来时，数据才会被写入。以下关于锁存器和触发器的描述，错误的是：（）A.锁存器的抗干扰能力比触发器强B.触发器比锁存器更适合用于同步系统C.锁存器和触发器都可以用于存储一位数据D.锁存器的功耗一般比触发器低19、考虑数字逻辑中的可编程逻辑器件（PLD），假设需要快速实现一个特定的数字逻辑功能。以下关于PLD的特点和使用，哪个说法是正确的（）A.编程复杂，不适合快速开发B.灵活性高，可以重复编程C.成本高昂，不适合小规模应用D.以上说法都不正确20、在数字逻辑中，移位寄存器不仅可以存储数据，还可以实现数据的移位操作。以下关于移位寄存器的移位方式，错误的是（）A.左移时，数据依次向左移动，最高位丢失B.右移时，数据依次向右移动，最低位丢失C.循环左移时，最高位移动到最低位D.移位寄存器只能进行单向移位，不能同时进行左移和右移21、在数字系统中，若要将一个8位的二进制补码表示的数转换为原码，以下哪个步骤是正确的？（）A.先取反，再加1B.直接取反C.先减1，再取反D.以上都不对22、在数字电路中，加法器的进位链可以采用不同的结构。假设一个16位加法器，采用先行进位结构，与串行进位结构相比，以下哪个方面会有显著的改善？（）A.电路的复杂度B.计算速度C.功耗D.占用的芯片面积23、假设正在研究数字电路的可靠性问题。随着电路的老化和环境的变化，电路可能会出现故障。为了提高电路的可靠性，以下哪种方法是有效的？（）A.采用冗余设计，增加备份组件B.定期对电路进行维护和检测C.优化电路的工作环境，减少外界干扰D.以上方法都可以提高数字电路的可靠性24、考虑一个同步时序逻辑电路，其时钟频率为100MHz，若要实现一个周期为10μs的信号，需要多少个时钟周期？（）A.1000B.100C.10D.125、在数字逻辑中，组合逻辑电路的冒险现象可以通过多种方法进行消除。假设我们正在尝试消除冒险。以下关于冒险消除的描述，哪一项是不正确的？（）A.增加冗余项可以消除逻辑函数中的冒险，但可能会增加电路的复杂性B.引入选通脉冲可以在关键信号稳定时进行输出，避免冒险C.更改逻辑设计，使其在输入变化时不会产生过渡状态，可以消除冒险D.冒险现象是组合逻辑电路固有的，无法完全消除，只能尽量减少其影响26、在逻辑函数化简中，使用卡诺图化简法时，若相邻的最小项可以合并，那么合并后消去的变量是：（）A.相同的变量B.不同的变量C.任意变量D.取决于具体情况27、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28、在数字系统的设计中，需要考虑功耗、速度和面积等性能指标之间的平衡。以下关于这些性能指标的描述，错误的是（）A.降低功耗通常会导致电路速度变慢或者面积增加B.提高电路速度可能需要增加功耗和面积C.减小电路面积往往会牺牲功耗和速度性能D.可以在不影响其他性能指标的情况下，单独优化某一个性能指标29、已知一个8位的D/A转换器，输入数字量为10000000，参考电压为5V，那么输出的模拟电压大约是多少？（）A.0.39VB.1.25VC.2.5VD.5V30、用卡诺图化简逻辑函数F(A,B,C,D)=∑m(0,2,8,10,12,14)，最简与或表达式为？（）A.B+DB.A+CC.A'+C'D.B'+D'二、分析题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）给定一个由多个比较器和逻辑门组成的数字选择系统，分析系统的选择逻辑和输出结果，计算系统的复杂度和延迟。讨论在数据路由和多路复用中的应用和优化策略。2、（本题5分）有一个数字电路，使用D触发器和计数器实现脉冲宽度调制（PWM）功能。分析PWM的原理和参数设置，给出触发器和计数器的配置和逻辑连接，画出时序图进行解释。讨论该电路在电源管理和电机控制中的应用。3、（本题5分）给定一个数字系统的功耗优化方案，分析方案中所采用的技术和措施，如动态电压频率调整（DVFS）、门控时钟和电源门控等。评估优化方案的效果和对系统性能的影响，探讨在不同应用场景下的适用性和局限性。4、（本题5分）设计一个简单的数字电路，能够对两个4位二进制数进行相加，并输出结果。要求使用基本的逻辑门（与门、或门、非门等）实现，分析其工作原理，计算电路的延迟和功耗，并探讨如何优化电路以提高性能。5、（本题5分）用数字逻辑实现一个代码转换器，例如将格雷码转换为二进制码。深入分析转换的逻辑规则和实现方法，解释代码转换在数字通信和存储系统中的应用和意义。三、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）阐述数字逻辑中移位寄存器的左移和右移操作的实现方式，以及在数据处理中的应用。2、（本题5分）详细说明在计数器的设计中，如何根据需求确定计数器的进制、计数范围和触发方式。3、（本题5分）详细解释数字逻辑中比较器的工作原理和实