吉林司法警官职业学院《数字逻辑设计实验》2023-2024学年第一学期期末试卷

站名：站名：年级专业：姓名：学号：凡年级专业、姓名、学号错写、漏写或字迹不清者，成绩按零分记。…………密………………封………………线…………第1页，共1页吉林司法警官职业学院《数字逻辑设计实验》

2023-2024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、在数字电路的竞争冒险现象中，假设一个组合逻辑电路的输入发生变化时，输出出现了短暂的不正确脉冲。以下哪种方法最常用于消除这种竞争冒险？（）A.接入滤波电容B.修改逻辑设计C.增加冗余项D.降低电源电压2、在数字逻辑中，若要将一个16进制数0F转换为二进制数，结果是多少？（）A.1111B.0111C.1000D.11003、考虑数字逻辑中的状态化简，假设一个状态机有多个冗余状态。以下哪种方法最常用于消除这些冗余状态？（）A.状态分配B.等价类划分C.最小化算法D.以上方法均可4、若一个PLA有16个输入变量，8个输出函数，那么其内部与阵列和或阵列的规模大约为：（）A.16×8B.2^16×8C.16×2^8D.2^16×2^85、加法器是数字电路中用于实现加法运算的重要部件。在半加器和全加器中，以下关于半加器的描述中，错误的是（）A.半加器不考虑来自低位的进位B.半加器的输出包括本位和以及向高位的进位C.半加器可以由异或门和与门组成D.半加器的功能比全加器简单6、数字逻辑中的比较器用于比较两个数字的大小。假设设计一个4位比较器，比较两个无符号数A和B。当A=1010，B=1100时，输出结果是什么？（）A.A>BB.A<BC.A=BD.不确定7、假设正在设计一个用于图像处理器的数字逻辑电路，需要对像素数据进行快速的处理和转换。图像数据的处理涉及大量的并行运算和逻辑判断。为了提高处理速度和效率，以下哪种数字逻辑架构最适合这种大规模并行处理的需求？（）A.冯·诺依曼架构B.哈佛架构C.流水线架构D.超标量架构8、在数字逻辑电路的时序分析中，假设一个时序电路由多个触发器和组合逻辑组成，需要确定其建立时间、保持时间和时钟到输出的延迟等参数。这些参数对于电路的正确运行和性能评估至关重要。以下哪种工具或方法在进行时序分析时是必不可少的？（）A.逻辑模拟器B.硬件描述语言C.示波器D.频谱分析仪9、在数字逻辑中，要用FPGA（现场可编程门阵列）实现一个复杂的逻辑功能，首先需要进行什么操作？（）A.编写代码B.设计电路原理图C.配置引脚D.以上都不是10、在数字逻辑中，有限状态机（FSM）是一种用于描述系统状态和状态转换的模型。Mealy型和Moore型是两种常见的有限状态机类型。Mealy型有限状态机的输出不仅取决于当前状态，还取决于：（）A.上一个状态B.输入信号C.时钟信号D.初始状态11、数字逻辑中的全加器可以实现两个二进制数和一个进位的相加。一个全加器的输入为A=1，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=1，C_out=1B.S=0，C_out=1C.不确定D.根据其他因素判断12、数字逻辑是计算机科学和电子工程的重要基础。在数字逻辑中，二进制数是最基本的数值表示方式。以下关于二进制数的描述中，错误的是（）A.二进制数只有0和1两个数字B.二进制数的位权是以2为底的幂C.二进制数转换为十进制数时，只需将各位数字乘以相应的位权并相加D.二进制数在进行算术运算时，比十进制数更复杂，效率更低13、考虑数字电路中的比较器，假设需要比较两个8位二进制数的大小。以下哪种比较器结构在速度和复杂度上能够取得较好的平衡？（）A.串行比较器B.并行比较器C.分级比较器D.以上比较器均可14、想象一个数字系统中，需要对输入的数字信号进行解码，将编码后的信号恢复为原始数据。以下哪种解码器可能是最常用的？（）A.二进制解码器，将输入的二进制编码转换为对应的输出B.格雷码解码器，将格雷码转换为二进制C.BCD解码器，将BCD码转换为十进制D.以上解码器都很常用，取决于输入编码的类型15、在数字逻辑电路的竞争冒险现象中，假设一个电路在输入信号发生变化时，由于不同路径的延迟差异，可能会导致输出出现短暂的错误脉冲。这种现象可能会影响电路的稳定性和可靠性。为了避免或减少竞争冒险的影响，以下哪种措施是最为有效的？（）A.增加冗余项B.引入同步时钟C.优化电路布局D.降低电源电压16、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17、假设在一个智能家电控制系统中，需要根据用户的设定和环境条件来自动控制各种设备的运行状态。例如，根据室内温度自动调节空调的制冷或制热，根据光线强度自动控制灯光的亮度。为了实现这种智能控制逻辑，以下哪种数字逻辑器件能够提供灵活且可靠的解决方案？（）A.可编程逻辑控制器（PLC）B.复杂可编程逻辑器件（CPLD）C.现场可编程门阵列（FPGA）D.专用集成电路（ASIC）18、在数字电路中，异步时序电路与同步时序电路有明显的区别。以下关于异步时序电路特点的描述中，错误的是（）A.没有统一的时钟信号B.速度通常比同步时序电路快C.容易产生竞争冒险现象D.设计和分析比同步时序电路简单19、在组合逻辑电路中，若输入信号A从0变为1，同时输入信号B从1变为0，而输出信号在这个过程中没有发生变化，可能的原因是？（）A.存在竞争冒险B.电路设计错误C.输出与输入无关D.以上都有可能20、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21、在数字逻辑中，硬件描述语言（HDL）用于描述数字电路的行为和结构。假设我们正在使用HDL进行电路设计。以下关于HDL的描述，哪一项是不正确的？（）A.VHDL和Verilog是两种常见的硬件描述语言，它们具有相似的语法和功能B.使用HDL可以在不同的EDA工具中进行综合、仿真和实现C.HDL描述的数字电路可以直接映射到实际的硬件电路，无需任何修改D.硬件描述语言可以提高数字电路设计的效率和可维护性22、在数字逻辑中，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.奇偶校验码可以检测出奇数位错误B.奇校验码中1的个数为奇数，偶校验码中1的个数为偶数C.奇偶校验码不能纠正错误，只能检测错误D.奇偶校验码增加的校验位越多，检测错误的能力越强23、现场可编程门阵列（FPGA）是一种大规模的可编程逻辑器件。关于FPGA的结构，以下说法不正确的是（）A.FPGA由可编程逻辑块、输入输出块和互连资源组成B.可编程逻辑块是FPGA的基本逻辑单元C.FPGA的布线资源是固定的，不能重新配置D.FPGA可以通过硬件描述语言进行编程24、时序逻辑电路与组合逻辑电路不同，它具有记忆功能，能够存储过去的输入信息。以下关于时序逻辑电路的描述，错误的是（）A.触发器是时序逻辑电路的基本存储单元，常见的有D触发器、JK触发器等B.时序逻辑电路的输出不仅取决于当前的输入，还与电路的过去状态有关C.时序逻辑电路可以用状态转换图、状态表等方式进行描述D.时序逻辑电路的设计比组合逻辑电路简单，不需要考虑复杂的时序关系25、考虑数字逻辑中的触发器的类型，JK触发器是一种常见的触发器。假设JK触发器的J和K输入端都为高电平，在时钟脉冲作用下，触发器的状态会如何变化（）A.翻转B.保持不变C.置0D.置126、对于一个由与门、或门和非门组成的组合逻辑电路，输入信号发生变化后，输出信号的稳定时间取决于什么？（）A.门的数量B.门的类型C.信号的传输路径D.以上都是27、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25528、在数字电路中，若要将一个频率为100kHz的矩形波信号分频为10kHz的矩形波信号，应采用哪种计数器？（）A.十进制计数器B.二进制计数器C.八进制计数器D.十六进制计数器29、数字逻辑中的计数器可以按照不同的进制和计数方式进行计数。一个模12的可逆计数器，当控制信号为加法计数时，从0开始计数，经过多次时钟脉冲后，计数器的值会变成多少？（）A.11B.12C.不确定D.根据计数器的类型判断30、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二、分析题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）设计一个数字电路，能够检测输入的二进制数序列中是否存在特定的模式。分析模式检测的算法和逻辑实现，考虑如何处理不同长度和复杂程度的模式，以及如何提高检测的速度和准确性。2、（本题5分）给定一个由多个移位寄存器和计数器组成的数字信号处理系统，用于实现数字滤波和频率测量。分析系统的工作原理和算法实现，画出逻辑电路图和时序图。讨论在数字信号处理中的性能和精度要求。3、（本题5分）给定一个4位二进制加法器，输入为两个4位二进制数A=1010和B=0111。详细分析加法运算的过程，包括每一位的进位情况和最终的和值。探讨这种加法器在计算机算术运算中的重要性，以及如何通过扩展位数来处理更大数值的加法。4、（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。5、（本题5分）设计一个数字逻辑电路，实现一个3位的循环移位寄存器，具有左移、右移和并行加载功能。详细描述各功能的实现方式，通过逻辑表达式和时序图进行分析，并画出逻辑电路图。思考该移位寄存器在数据处理和通信中的应用场景。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串并转换和并串转换应用，举例说明在数据通信中的作用。2、（本题5分）深入分析在数字电路的可靠性增长试验中，试验的目的、方法和数据分析。3、（本题5分）详细说明在编码器的编码纠错设计中，