许昌职业技术学院《数字逻辑实验》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页许昌职业技术学院

《数字逻辑实验》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25个小题，每小题1分，共25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、在数字逻辑设计中，若要实现逻辑函数F=AB+AC，最简的与非-与非表达式为：（）A.((AB)'(AC)')'B.((A+B)'(A+C)')'C.((A'B')(A'C'))'D.((A+B)(A+C))'2、已知逻辑函数F=AB+AC'+BC，其最简与或表达式为？（）A.AB+AC'B.AC'+BCC.AB+BCD.以上都不对3、对于一个T触发器，当T=1时，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4、在数字逻辑的应用中，计算机的CPU设计是一个重要的领域。以下关于CPU中数字逻辑的描述，错误的是（）A.CPU中的算术逻辑单元（ALU）使用数字逻辑电路来实现各种运算B.控制单元通过数字逻辑电路产生控制信号，协调CPU的工作C.CPU的性能主要取决于数字逻辑电路的速度和复杂度D.CPU的设计与数字逻辑的知识无关，只需要考虑软件的需求5、在数字系统中，模/数转换器（ADC）和数/模转换器（DAC）起着重要的作用。以下关于ADC转换精度的描述中，错误的是（）A.转换精度取决于ADC的位数B.位数越多，转换精度越高C.转换精度与输入信号的频率无关D.转换精度与参考电压的稳定性有关6、在数字电路中，下列哪种逻辑门的输出不仅取决于当前的输入，还取决于之前的输出状态？（）A.与门B.或门C.非门D.触发器7、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8、对于一个由JK触发器构成的时序逻辑电路，若要实现自启动功能，需要检查：（）A.状态转换图B.逻辑表达式C.真值表D.卡诺图9、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10、数据选择器和数据分配器是常用的组合逻辑电路。以下关于它们的描述，错误的是（）A.数据选择器根据选择控制信号从多个输入数据中选择一个输出B.数据分配器将输入数据按照指定的方式分配到多个输出端C.数据选择器和数据分配器的功能可以相互转换，通过改变输入和输出的连接方式D.数据选择器和数据分配器在实际应用中很少使用，对数字电路的设计影响不大11、在数字系统中，总线是用于传输数据和控制信号的公共通道。关于总线的特点和类型，以下说法不正确的是（）A.总线可以分为数据总线、地址总线和控制总线B.总线的带宽决定了数据传输的速度C.并行总线比串行总线的数据传输速度快D.总线上的设备可以同时发送和接收数据12、在数字电路中，同步时序逻辑电路和异步时序逻辑电路各有特点。以下关于它们的比较，不正确的是（）A.同步时序逻辑电路的工作速度通常比异步时序逻辑电路快B.异步时序逻辑电路的设计比同步时序逻辑电路简单C.同步时序逻辑电路的抗干扰能力比异步时序逻辑电路强D.异步时序逻辑电路不存在时钟偏移问题，而同步时序逻辑电路存在13、对于一个由多个触发器组成的同步时序电路，若其中一个触发器出现故障，会对整个电路的工作产生怎样的影响？（）A.部分功能失效B.完全停止工作C.输出错误结果D.以上都有可能14、在数字逻辑电路的面积优化中，假设给定一个功能需求，需要在满足性能要求的前提下尽量减小芯片面积。可以通过逻辑化简、资源共享和架构优化等方法来实现。以下哪种方法在面积优化中通常能够带来最大的节省？（）A.逻辑门级的优化B.功能模块的复用C.算法层面的改进D.选择更小尺寸的晶体管15、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16、加法器是数字电路中进行算术运算的重要部件。以下关于加法器的描述，不正确的是（）A.半加器不考虑低位的进位B.全加器考虑低位的进位C.串行加法器的运算速度比并行加法器快D.可以通过多个全加器级联构成多位加法器17、非门是实现逻辑取反功能的逻辑门。对于非门的特性，以下描述错误的是（）A.非门的逻辑表达式为Y=¬AB.非门可以由三极管构成C.非门的输入和输出之间存在一定的时间延迟，这个延迟通常可以忽略不计D.非门的输出电平总是与输入电平相反，没有其他可能的输出状态18、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25519、对于一个异步清零的计数器，清零信号的有效时间应该满足什么条件？（）A.小于时钟周期B.大于时钟周期C.与时钟周期无关D.以上都不对20、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21、在数字系统的设计中，需要对电路的性能进行评估和优化。性能指标包括延迟、功耗、面积等。为了降低延迟，可以采用流水线技术。以下关于流水线技术的描述，错误的是：（）A.可以提高系统的吞吐量B.会增加系统的硬件复杂度C.每个阶段的处理时间必须相同D.可以减少每个指令的执行时间22、一个4位的并行加法器，若采用先行进位方式，其运算速度比串行进位方式：（）A.快很多B.慢很多C.差不多D.无法比较23、考虑一个数字系统，需要对输入的模拟信号进行数字化处理。在这个过程中，首先需要进行采样和量化。如果要提高数字化的精度，以下哪种措施是关键的？（）A.增加采样频率B.提高量化的位数C.优化采样保持电路D.以上措施都对提高精度有同等重要的作用24、数字逻辑中的锁存器可以存储数据。假设一个透明锁存器，当使能信号为高电平时，输入数据可以通过锁存器。如果使能信号一直为高电平，输入数据频繁变化，以下哪种情况可能会导致输出不稳定？（）A.锁存器的响应速度慢B.输入信号的噪声C.电源电压波动D.以上情况都可能25、对于一个8位的串行加法器，完成一次加法运算所需的时间是并行加法器的：（）A.8倍B.1/8C.2倍D.1/2二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）详细阐述如何用硬件描述语言实现一个同步计数器的同步加载功能。2、（本题5分）深入分析在数字逻辑中的计数器的初始状态设置和复位方式，以及对计数过程的影响。3、（本题5分）在数字系统中，说明如何利用数字逻辑实现数字锁相环（DPLL），分析其工作原理和应用场景。4、（本题5分）详细说明数字逻辑中随机存取存储器（RAM）的读写操作过程和控制信号，举例说明其在数据缓存中的应用。三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）利用计数器74LS161设计一个模6的计数器，画出逻辑电路图和状态转换图。2、（本题5分）用VerilogHDL描述一个能实现数据移位和存储功能的模块，具有多种移位模式和存储方式。3、（本题5分）利用计数器和数据选择器设计一个能产生按位取反数字序列的电路，画出逻辑图和控制信号。4、（本题5分）利用JK触发器设计一个能实现移位寄存功能的电路，可实现左移、右移和并行输入，画出逻辑图和状态转换图。5、（本题5分）利用逻辑门设计一个逻辑电路，用于实现特定的编码转换功能。四、分析题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）使用比较器和逻辑门设计一个数字电路，能够实现对两个二进制数的大小比较，并输出比较结果。分析比较器的工作原理和逻辑表达式的推导，以及如何优化比较电路的速度和面积。2、（本题