上海交通大学《逻辑学基础》2023-2024学年第一学期期末试卷

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2023-2024学年第一学期期末试卷题号一二三四总分得分批阅人一、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、在一个数字电路中，需要对两个4位的二进制数进行加法运算。为了实现这个加法功能，并且能够处理可能产生的进位，以下哪种加法器结构可能是最优的选择？（）A.半加器，只能处理两个一位二进制数相加B.全加器，考虑低位进位进行加法C.串行进位加法器，低位向高位逐位进位D.超前进位加法器，提前计算进位减少延迟2、考虑一个数字电路中的移位寄存器，它可以实现数据的左移、右移和并行输入输出。如果需要在每个时钟脉冲将数据左移一位，并在最右边补0，以下哪种移位寄存器能够满足这个要求？（）A.单向移位寄存器，只能左移B.双向移位寄存器，可选择左移或右移C.环形移位寄存器，数据循环移动D.以上移位寄存器都可以实现3、考虑一个数字系统，其中的控制器需要根据不同的输入条件产生相应的控制信号。如果输入条件较多且复杂，以下哪种控制器的设计方法是最合适的？（）A.硬布线控制器，通过逻辑门直接实现控制逻辑B.微程序控制器，使用存储的微指令来产生控制信号C.随机生成控制信号，根据系统的运行情况进行调整D.以上方法都不适合处理复杂的输入条件4、在数字逻辑中，若要判断一个8位二进制数是否能被4整除，以下哪种方法较为简便？（）A.检查低两位是否为0B.检查高两位是否为0C.进行除法运算D.以上都不是5、想象一个数字系统，需要对两个4位二进制数进行加法运算，并输出结果。在设计这个加法器时，需要考虑速度、成本和复杂性等因素。以下哪种加法器结构可能是最合适的？（）A.半加器级联组成的加法器，结构简单但速度较慢B.全加器级联组成的加法器，速度较快但使用的逻辑门较多C.并行加法器，能够同时处理所有位的相加，速度快但成本高D.利用移位和加法操作实现的加法器，算法复杂但节省硬件资源6、随机存取存储器（RAM）在数字系统中也有广泛应用。以下关于RAM特点的描述中，正确的是（）A.读写速度比ROM快B.存储的内容在断电后不会丢失C.可以随机地进行读写操作D.容量通常比ROM大7、在数字逻辑中，逻辑门是实现逻辑运算的基本单元。与门的逻辑功能是只有当所有输入都为高电平时，输出才为高电平。以下关于与门的描述，错误的是（）A.与门的逻辑表达式为Y=A·BB.可以用二极管和电阻实现简单的与门电路C.与门的输入和输出信号只有高电平和低电平两种状态D.与门在数字电路中应用较少，不如或门和非门重要8、考虑一个数字系统，需要对输入的数字信号进行编码压缩，以减少存储空间和传输带宽。以下哪种编码压缩方法在数据重复性较高的情况下效果较好？（）A.哈夫曼编码B.算术编码C.行程编码D.以上编码方法的效果相同，与数据特点无关9、译码器是编码器的逆过程，它将编码输入转换为特定的输出信号。对于译码器，以下叙述错误的是（）A.译码器可以将二进制编码转换为对应的十进制数B.译码器的输出通常是低电平有效，即输出为低电平时表示有效C.译码器可以用于驱动数码管显示数字D.译码器的输入位数决定了其输出信号的数量10、数字逻辑中的FPGA（现场可编程门阵列）具有可编程的特性。假设在一个FPGA设计中，需要更改某个逻辑功能，以下哪种方式可以实现？（）A.重新编程B.更换芯片C.调整外部电路D.以上方式都不行11、在数字逻辑中，若要将一个8位的二进制数进行编码，使其编码后的位数最少，可采用：（）A.8421BCD码B.格雷码C.余3码D.原码12、或门是数字逻辑中的另一种基本逻辑门。对于或门的特性和应用，以下说法不正确的是（）A.或门的逻辑功能是只要有一个输入为高电平，输出就为高电平B.或门常用于实现加法运算C.或门的逻辑表达式为Y=A∨BD.或门的输出只取决于当前的输入，与之前的输入状态无关13、在数字系统的测试中，故障诊断是一项重要的任务。以下关于数字系统故障诊断的方法，错误的是（）A.可以采用观察法、测量法和替换法等B.逻辑分析仪是一种常用的故障诊断工具C.只要系统能正常工作，就不存在潜在的故障D.建立完善的测试方案有助于提高故障诊断的效率14、在解决竞争冒险问题时，可以采用多种方法。以下方法中，不能有效消除竞争冒险的是（）A.接入滤波电容B.修改逻辑设计C.增加冗余项D.提高电源电压15、在数字系统中，存储器用于存储数据和程序。以下关于存储器的分类和特点，不正确的是（）A.随机存储器（RAM）在断电后数据会丢失B.只读存储器（ROM）在工作时只能读取数据，不能写入C.闪存（Flash）是一种非易失性存储器，读写速度快D.动态随机存储器（DRAM）需要定期刷新来保持数据16、在数字逻辑中，已知一个逻辑函数F=A+BC，若A=1，B=0，C=1，那么函数F的值是多少？（）A.0B.1C.无法确定D.以上都不对17、在数字系统中，能够对输入的二进制代码进行解码并驱动显示器件的电路是？（）A.编码器B.译码器C.数据选择器D.数值比较器18、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19、已知一个逻辑函数的卡诺图，其中有四个相邻的1格，可进行合并简化，则合并后得到的乘积项包含几个变量？（）A.2B.3C.4D.不确定20、数字逻辑中的触发器可以存储一位二进制数据。一个JK触发器，在时钟上升沿到来时，根据输入J和K的值确定输出。如果J=1，K=1，时钟上升沿到来后，输出会怎样变化？（）A.输出会翻转B.输出会保持不变C.不确定D.根据其他因素判断21、已知一个计数器的计数时钟频率为20MHz，要计满1000个数，大约需要多长时间？（）A.50μsB.50msC.500μsD.500ms22、在数字系统中，需要将十进制数转换为二进制数进行处理。如果要将十进制数25转换为二进制，以下哪种方法是正确的？（）A.11001B.10100C.11010D.1001123、对于一个4位的二进制减法计数器，初始状态为1000，经过8个时钟脉冲后，计数器的状态将变为：（）A.0111B.0110C.0101D.010024、用8选1数据选择器实现逻辑函数F=A'B+AB'，需要将函数化为？（）A.标准与或式B.标准或与式C.最小项表达式D.最大项表达式25、乘法器在数字运算中也有重要应用。假设我们正在分析乘法器的工作原理。以下关于乘法器的描述，哪一项是不准确的？（）A.移位相加乘法器通过逐位相乘和移位相加来实现乘法运算B.阵列乘法器通过多个乘法单元并行工作，提高了乘法运算的速度C.乘法器的设计需要考虑速度、面积和功耗等因素D.所有的乘法器都具有相同的结构和性能，只是在实现细节上有所不同26、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27、在数字系统中，要将一个4位的二进制数转换为格雷码，以下转换方式正确的是：（）A.直接按位取反B.相邻位异或C.相邻位相加D.整体乘以228、考虑到一个数字系统的电源管理，需要根据系统的工作状态动态地调整电源电压和电流，以实现节能和提高系统稳定性。假设通过数字逻辑电路来控制电源管理模块，以下哪种电源管理技术与数字逻辑电路的结合能够提供最佳的节能效果？（）A.动态电压频率调整（DVFS）B.睡眠模式C.电源关断D.以上都是29、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30、在数字系统中，存储器是用于存储数据和程序的重要部件。关于只读存储器（ROM），以下说法错误的是（）A.ROM中的数据在断电后不会丢失B.PROM是一种可编程的ROM，但只能编程一次C.EPROM可以多次擦除和编程，使用紫外线进行擦除D.ROM的存储容量通常比随机存储器（RAM）大二、分析题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）用数字逻辑实现一个简单的数字信号压缩感知电路。深入分析压缩感知的原理和算法，解释如何通过数字逻辑实现信号的采样和压缩，研究恢复算法和压缩效果。2、（本题5分）设计一个数字逻辑电路，实现一个3位的加法计数器，具有异步清零和同步置数功能。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。思考该计数器在计数控制和定时应用中的灵活性和可靠性。3、（本题5分）给定一个数字系统的可靠性要求，分析如何通过冗余设计、错误检测和纠正技术来提高系统的可靠性。探讨不同可靠性技术的优缺点和适用场景。4、（本题5分）设计一个数字电路，能够实现一个8位的计数器，具有计数、清零和预置数功能。详细分析计数器的工作模式和控制逻辑，说明如何通过外部信号实现这些功能。考虑如何优化计数器的计数速度和稳定性。5、（本题5分）构建一个优先级编码器电路，能够对多个输入请求进行优先级编码并输出。全面分析优先级编码器的工作原理和编码策略，讨论如何根据实际需求设置优先级顺序和处理多个同时输入的情况。三、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）在数字逻辑电路中，说明如何利用触发器实现存储功能，比较不同类型触发器（如D触发器、JK触发器等）的特性和应用场合。2、（本题5分）深入解释在编码器的动态编码过程中，如何实时处理输入信号的变化。3、（本题5分）在数字系统中，