新疆现代职业技术学院《数字逻辑基础》2023-2024学年第一学期期末试卷

学校________________班级____________姓名____________考场____________准考证号学校________________班级____________姓名____________考场____________准考证号…………密…………封…………线…………内…………不…………要…………答…………题…………第1页，共3页新疆现代职业技术学院《数字逻辑基础》

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、考虑到一个数字图像处理系统，需要对图像进行边缘检测、特征提取等操作。这些操作通常基于特定的逻辑运算和算法实现。为了提高图像处理的速度和精度，以下哪种数字逻辑架构最适合用于图像的并行处理？（）A.多核处理器架构B.图形处理单元（GPU）架构C.专用数字信号处理器（DSP）架构D.以上都是2、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3、数字逻辑中的译码器可以将输入的二进制代码转换为特定的输出信号。一个3线-8线译码器，当输入为特定的二进制代码时，有几个输出为高电平？（）A.一个B.两个C.不确定D.根据具体情况判断4、在数字逻辑的发展过程中，集成电路技术的进步起到了重要的推动作用。以下关于集成电路技术对数字逻辑的影响，错误的是（）A.集成电路技术使得数字逻辑电路的集成度不断提高，体积越来越小B.随着集成电路工艺的发展，数字电路的性能不断提升，功耗不断降低C.集成电路技术的进步使得数字逻辑的设计和制造变得更加复杂和昂贵D.先进的集成电路技术为数字逻辑的创新应用提供了更多的可能性5、在数字系统中，数字信号具有离散的数值和特定的时间间隔。以下关于数字信号特点的描述中，正确的是（）A.抗干扰能力强B.便于存储和处理C.精度高D.以上都是6、在数字逻辑的时序逻辑电路中，触发器是存储单元。假设一个D触发器的D输入端在时钟上升沿之前为高电平，在上升沿时变为低电平。以下关于触发器输出端Q的状态变化，哪个是正确的（）A.Q在上升沿变为高电平B.Q在上升沿变为低电平C.Q保持原来的状态不变D.Q的状态不确定7、对于一个JK触发器，若J=K=1，在时钟脉冲作用下，其输出状态？（）A.置0B.置1C.保持不变D.翻转8、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9、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10、考虑一个数字系统，需要对输入的串行数据进行并行转换。如果输入数据的速率较高，为了能够准确地完成转换，以下哪种方法是最合适的？（）A.使用移位寄存器，逐步移位并存储数据B.使用计数器结合逻辑门来实现转换C.先将串行数据缓存，然后一次性进行转换D.以上方法都无法满足高速转换的要求11、假设正在设计一个数字系统的控制器，需要根据不同的输入条件产生相应的控制信号。以下哪种控制器的设计方法可能更适合复杂的控制逻辑？（）A.硬布线控制器，基于逻辑门实现B.微程序控制器，通过微指令控制C.随机控制器，根据随机数产生控制信号D.以上方法在复杂控制逻辑下效果相同12、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13、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14、在数字图像处理领域，数字逻辑可以用于图像的采集、存储和处理。以下关于数字逻辑在数字图像处理中的应用，错误的是（）A.图像传感器输出的模拟信号可以通过数字逻辑电路转换为数字信号B.数字逻辑可以用于图像的压缩和加密，提高图像的传输和存储效率C.图像的滤波、边缘检测等处理算法可以完全由数字逻辑电路实现D.数字逻辑在数字图像处理中的应用主要是辅助性的，不是核心部分15、在一个数字电路中，需要实现一个逻辑函数F=AB+CD。为了简化电路，使用卡诺图进行化简。以下关于卡诺图化简的描述，哪个是正确的？（）A.卡诺图可以直观地显示逻辑函数的最小项，方便进行合并化简B.卡诺图只能用于化简变量较少的逻辑函数，对于多变量函数效果不佳C.卡诺图化简后的结果一定是最简的逻辑表达式，无需进一步优化D.卡诺图的绘制和化简过程复杂，不如直接使用公式法化简二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）详细说明在多路选择器的容错设计中，如何实现故障自诊断和自恢复功能。2、（本题5分）说明在数字逻辑设计中如何进行面积和速度的权衡，以满足不同的设计要求。3、（本题5分）解释什么是数字逻辑中的码制，常见的码制有哪些，如BCD码、格雷码等。4、（本题5分）说明在数字电路中如何实现数据的串行传输和并行传输，它们各自的优缺点是什么。三、分析题（本大题共5个小题，共25分)1、（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。2、（本题5分）用数字逻辑实现一个序列检测器，能够检测特定的二进制序列输入。深入剖析序列检测器的设计思路，包括状态的定义、状态转换图的绘制以及逻辑电路的实现，探讨如何提高检测器对噪声和干扰的抵抗能力。3、（本题5分）设计一个数字电路，能够对输入的32位二进制数进行位反转操作，即将最高位与最低位交换，次高位与次低位交换，以此类推。仔细分析位反转的逻辑和操作步骤，说明电路中如何实现高效的位反转处理。4、（本题5分）设计一个数字电路，能够实现一个16位的除法器。深入分析除法运算的逻辑和步骤，如试商法、移位相减法等。说明电路中如何实现商和余数的计算和输出，以及如何处理除数为0的情况。5、（本题5分）给定一个数字系统的时序图，分析各个信号之间的时序关系，确定关键路径和建立保持时间的要求。根据时序分析结果，调整电路的设计或优化时钟频率，以确保系统能够正常工作。四、设计题（本大题共4个小题，共40分)1、（本题10分）设计一个数字电路，能够将输入的4位二进制数转换为BCD码，给出逻辑表达式和电路连接。2