四川轻化工大学《数字逻辑》2023-2024学年第一学期期末试卷

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《数字逻辑》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15个小题，每小题1分，共15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、数字逻辑中的ROM（只读存储器）可以存储固定的数据。假设一个8×4的ROM，其地址线有3条，数据线有4条。当输入地址为010时，输出的数据可能是什么？（）A.0000B.0101C.1111D.以上都有可能2、在数字逻辑中，要用PLA（可编程逻辑阵列）实现一个4输入2输出的逻辑函数，需要多少个可编程的与阵列单元？（）A.4B.8C.16D.323、考虑一个同步时序逻辑电路，若其状态转换图中存在自循环的状态，这意味着：（）A.电路存在故障B.电路可以保持在该状态C.状态转换不稳定D.无法确定电路的行为4、在数字电路设计中，需要对一个复杂的逻辑函数进行化简，以减少门电路的数量和降低成本。假设给定的逻辑函数为F=AB'C+A'BC+ABC'+A'B'C'，以下哪种方法可能是最有效的化简途径？（）A.运用卡诺图进行化简B.通过逻辑代数的基本定律和公式进行化简C.采用真值表分析化简D.随机尝试不同的运算组合进行化简5、假设要设计一个数字电路来实现一个计数器，能够从0计数到15并循环。以下哪种计数器类型可能是最合适的？（）A.异步计数器，结构简单但速度较慢，可能存在计数误差B.同步计数器，速度快，计数准确，但电路复杂C.可逆计数器，能够实现正反向计数，但控制逻辑复杂D.以上计数器类型都可以，效果相同6、数字逻辑中的状态机有多种类型，如摩尔型和米利型。假设一个状态机用于检测输入序列中连续的1，以下哪种类型的状态机更适合？（）A.摩尔型B.米利型C.两者都可以D.两者都不适合7、在数字逻辑的运算中，补码是一种重要的表示方法。以下关于补码的描述，错误的是（）A.正数的补码与原码相同，负数的补码是原码的各位取反，末位加1B.补码可以方便地进行加法和减法运算，无需考虑符号位C.补码的表示范围比原码和反码更广D.补码的转换过程非常复杂，在实际应用中很少使用8、时序逻辑电路与组合逻辑电路的主要区别在于时序逻辑电路包含存储元件，其输出不仅取决于当前输入，还与电路的过去状态有关。以下关于时序逻辑电路的特点，不正确的是（）A.时序逻辑电路需要时钟信号来同步操作B.时序逻辑电路的分析和设计比组合逻辑电路更复杂C.由于存在存储元件，时序逻辑电路的功耗通常比组合逻辑电路低D.时序逻辑电路可以实现具有记忆功能的逻辑操作9、对于数字逻辑中的可编程逻辑器件（PLD），假设需要实现一个复杂的数字逻辑功能。以下哪种PLD类型在灵活性和集成度方面具有优势？（）A.PALB.GALC.CPLDD.FPGA10、对于一个16进制计数器，要实现从0计数到F，需要多少个时钟脉冲？（）A.15B.16C.31D.3211、想象一个数字系统中，需要实现一个有限脉冲响应（FIR）滤波器。以下哪种实现方式可能是最常见的？（）A.使用乘法器和加法器构建直接型FIR滤波器B.采用递归结构实现FIR滤波器，节省硬件资源C.利用查找表实现FIR滤波器，提高速度D.以上方式都不常用于实现FIR滤波器12、在数字逻辑中，数字集成电路按照集成度可以分为不同的类型。假设我们正在了解数字集成电路。以下关于数字集成电路的描述，哪一项是不正确的？（）A.小规模集成电路（SSI）通常包含几个到十几个逻辑门B.中规模集成电路（MSI）包含几十个到几百个逻辑门C.大规模集成电路（LSI）包含几百个到几千个逻辑门D.随着集成度的提高，数字集成电路的性能和可靠性会逐渐降低13、在数字逻辑电路中，若要将一个正弦波信号转换为方波信号，可以使用：（）A.计数器B.编码器C.施密特触发器D.数据选择器14、在数字逻辑电路中，信号的传输会存在延迟，这会对电路的性能产生影响。以下关于信号传输延迟的描述，不正确的是（）A.信号传输延迟包括门延迟和布线延迟B.门延迟是由于逻辑门的内部结构导致的，通常是固定的C.布线延迟与电路的布局和连线长度有关，可以通过优化布线来减小D.信号传输延迟对数字电路的影响可以忽略不计，不需要在设计中考虑15、在数字逻辑中，利用中规模集成电路（MSI）可以构建更复杂的逻辑电路。例如，使用计数器和译码器可以构建顺序脉冲发生器。以下关于顺序脉冲发生器的描述，正确的是：（）A.可以产生固定频率的脉冲序列B.输出脉冲的宽度是固定的C.输出脉冲的顺序是随机的D.可以根据需要产生特定顺序的脉冲二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）说明在数字系统中如何进行时钟树综合，优化时钟信号的分布。2、（本题5分）深入解释在数字逻辑中，编码器和译码器的工作原理和功能，它们在信息处理中的重要性体现在哪里。3、（本题5分）深入分析在数字逻辑电路的信号噪声抑制技术中，除了滤波还有哪些方法。4、（本题5分）详细说明在数字逻辑电路的板级设计中，如何进行布局布线以提高电路的性能和可靠性。三、分析题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）使用触发器和组合逻辑构建一个数字锁存器和寄存器，分析它们在数据存储和传输中的作用和区别。探讨如何在电路设计中正确选择使用锁存器和寄存器，以满足不同的需求。2、（本题5分）使用加法器和减法器设计一个数字电路，能够实现对浮点数的加减运算。分析浮点数的表示格式和运算规则，以及在硬件实现中需要考虑的特殊情况，如舍入和溢出处理。3、（本题5分）设计一个数字电路，能够实现对一个16位二进制数的奇偶校验。深入分析奇偶校验的原理和算法，说明如何在电路中检测数据位中1的个数是奇数还是偶数，并给出相应的输出信号。同时考虑如何优化电路以提高校验效率。4、（本题5分）有一个数字电路，使用JK触发器和与非门实现状态机。分析状态机的状态转换和输出逻辑，给出状态图和逻辑表达式。通过具体的输入序列，验证状态机的功能和性能。5、（本题5分）设计一个数字逻辑电路，用于实现对触摸屏输入信号的处理和坐标计算。仔细分析触摸屏的工作原理和信号特点，解释电路中各个模块的功能和计算逻辑，研究如何提高坐标计算的精度和响应速度。四、设计题（本大题共4个小题，共40分)1、（本题10分）使用计数器和译码器设计一个能显示0-99数字的电路，画出逻辑图和说明工作原理。2、（本题10分）用VerilogHDL描述一个能实现数据