云南工程职业学院《数字逻辑设计》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页云南工程职业学院《数字逻辑设计》

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、假设正在研究数字电路的功耗问题。随着电路规模的增大和工作频率的提高，功耗成为一个重要的考虑因素。如果要降低一个数字电路的功耗，以下哪种措施是最有效的？（）A.降低电源电压B.减少电路中的逻辑门数量C.降低工作频率D.以上方法综合使用，以最大程度降低功耗2、对于一个由D触发器构成的移位寄存器，如果要实现串行输入并行输出，最少需要几个D触发器？（）A.2B.4C.8D.163、在数字逻辑中，提高数字电路的可靠性可以采用多种措施。以下措施中，不能提高数字电路可靠性的是（）A.采用冗余设计B.优化电路布局和布线C.提高工作电压D.选用高质量的元器件4、译码器是编码器的逆过程，它将输入的编码转换为对应的输出信号。以下关于译码器的说法，不正确的是（）A.译码器可以将二进制编码转换为多个输出信号，每个输出信号对应一个编码值B.二进制译码器的输入编码位数和输出信号数量之间存在固定的关系C.译码器在数字电路中常用于地址译码和数据选择D.译码器的输出信号总是相互独立，不会存在相互影响的情况5、想象一个数字系统中，需要对输入的模拟信号进行数字化处理。以下哪个步骤可能是最先需要进行的？（）A.采样，按照一定的时间间隔获取模拟信号的样本值B.量化，将采样得到的模拟值转换为离散的数字值C.编码，对量化后的数字值进行编码，以便存储和传输D.滤波，去除模拟信号中的噪声6、对于一个PLA器件，其与门阵列和或门阵列的可编程性分别体现在哪里？（）A.连接方式B.输入信号C.输出信号D.以上都不是7、计数器是一种常见的时序逻辑电路，用于对脉冲进行计数。有同步计数器和异步计数器之分。同步计数器的所有触发器共用同一个时钟信号，而异步计数器的触发器则不是。对于一个4位异步二进制加法计数器，从初始状态0000开始计数，经过8个时钟脉冲后，计数器的状态为：（）A.1000B.0111C.1001D.11008、要设计一个能将4位二进制数转换为格雷码的电路，以下哪种方法是可行的？（）A.使用加法器B.使用减法器C.通过逻辑表达式直接转换D.以上都不行9、在数字逻辑电路中，移位寄存器可以实现数据的移位操作。一个8位左移寄存器，当输入为特定的二进制数时，经过多次时钟脉冲后，输出会发生什么变化？（）A.输出的数据依次向左移动B.输出的数据依次向右移动C.不确定D.输出的数据保持不变10、数字逻辑是计算机科学的重要基础，它研究数字信号的存储、传输和处理。在数字电路中，逻辑门是实现基本逻辑运算的单元。以下关于与门的描述中，错误的是（）A.与门的逻辑功能是当所有输入都为高电平时，输出才为高电平B.与门可以用二极管和电阻来实现C.与门的逻辑表达式为Y=A∧B，其中A和B是输入，Y是输出D.与门在实际应用中，输入信号的变化不会影响输出结果11、在一个由多个逻辑门组成的数字电路中，已知每个逻辑门的延迟时间相同，若整个电路的总延迟时间为20ns，其中包含5个逻辑门，那么每个逻辑门的延迟时间大约是多少？（）A.2nsB.4nsC.5nsD.10ns12、在数字逻辑中，加法器是基本的运算电路。假设我们正在研究加法器的实现。以下关于加法器的描述，哪一项是不正确的？（）A.半加器可以实现两个一位二进制数的加法，不考虑进位输入B.全加器可以实现两个一位二进制数的加法，并考虑进位输入C.多位加法器可以通过级联多个全加器来实现D.加法器的运算速度与位数无关，只取决于所用的逻辑门的速度13、假设要设计一个数字电路来产生一个周期性的脉冲信号，脉冲宽度和周期可以调整。以下哪种电路元件或模块可能是最关键的？（）A.计数器，通过设置计数值来控制脉冲的周期B.寄存器，用于存储脉冲的状态C.比较器，比较输入值来产生脉冲D.编码器，将输入信号转换为特定的编码输出14、寄存器是用于存储一组二进制数据的时序逻辑电路。以下关于寄存器的描述，错误的是（）A.寄存器可以由多个触发器组成，能够同时存储多位数据B.移位寄存器可以实现数据的串行输入和并行输出，或者并行输入和串行输出C.寄存器在数字系统中常用于暂存数据、缓冲数据等D.寄存器的存储容量是固定的，不能根据需要进行扩展15、在数字逻辑中，编码器用于将一组输入信号转换为二进制编码输出。例如，一个8线-3线编码器，有8个输入信号，它会将输入的8个信号编码为3位二进制输出。如果同时有多个输入信号有效，以下关于编码器输出的描述，正确的是：（）A.输出是随机的B.输出是无效的C.输出是多个有效编码的组合D.输出是优先级最高的输入信号的编码16、在数字系统中，接口电路用于连接不同的数字设备。以下关于接口电路的功能和要求，不正确的是（）A.接口电路要实现信号的转换和匹配B.接口电路要保证数据传输的可靠性和稳定性C.接口电路不需要考虑设备之间的速度差异D.接口电路要符合相关的标准和规范17、在数字逻辑的组合逻辑电路设计中，假设要实现一个函数F=AB+CD，其中A、B、C、D是输入变量。以下哪种逻辑门的组合最适合用来构建这个电路？（）A.与门和或门B.或门和非门C.与非门和或非门D.异或门和同或门18、在数字电路中，使用移位寄存器实现串行数据到并行数据的转换，若要转换8位数据，需要多少个时钟脉冲？（）A.1B.8C.16D.3219、在数字逻辑中，编码器和解码器是常用的组件。假如有一个8输入3输出的编码器，当8个输入中有且仅有一个为1时，输出对应的3位二进制编码。如果同时有多个输入为1，则输出为非法编码。那么，这种编码器属于什么类型？（）A.普通编码器，允许多个输入同时有效B.优先编码器，能够识别优先级最高的输入C.二进制编码器，将输入直接转换为二进制编码D.十进制编码器，将十进制输入转换为编码20、在数字逻辑中，有限状态机（FSM）是一种用于描述时序逻辑行为的模型。以下关于有限状态机的描述中，正确的是（）A.由状态、输入、输出和状态转换组成B.可以用状态图和状态表来描述C.能够实现复杂的控制逻辑D.以上都是21、若一个数字电路的电源电压发生波动，可能会对电路的什么产生影响？（）A.输出逻辑电平B.工作速度C.功耗D.以上都是22、假设正在设计一个用于卫星通信的数字逻辑电路，需要满足高可靠性、低功耗和抗辐射等特殊要求。由于卫星环境的复杂性和特殊性，对电路的设计和验证提出了极高的挑战。以下哪种设计和验证方法在这种情况下是最为关键的？（）A.仿真验证B.硬件在环测试C.形式化验证D.实地测试23、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24、想象一个数字系统中，需要对一个高频的数字信号进行分频，得到较低频率的信号。以下哪种分频器的实现方式可能是最有效的？（）A.计数器式分频器，通过计数实现分频，简单可靠B.移位寄存器式分频器，利用移位操作分频，速度较快C.基于锁相环的分频器，能够实现高精度分频，但电路复杂D.以上分频器方式效果相同，可以任意选择25、考虑到一个高速数据传输系统，需要对传输的数据进行编码以提高抗干扰能力和纠错能力。假设采用了一种基于特定逻辑运算的编码方式，在接收端需要相应的解码电路来恢复原始数据。以下哪种编码解码方案在高速数据传输中能够提供较好的性能和纠错能力？（）A.海明码B.格雷码C.BCD码D.余3码26、在数字逻辑中，时序逻辑电路的输出不仅取决于当前的输入，还取决于电路的内部状态。以下关于时序逻辑电路的特点，描述错误的是（）A.时序逻辑电路中一定包含存储元件，如触发器B.时序逻辑电路的输出变化是按照一定的时钟节拍进行的C.时序逻辑电路的功能比组合逻辑电路更复杂，但应用范围相对较窄D.分析和设计时序逻辑电路需要考虑时钟信号、状态转换等因素27、想象一个数字系统中，需要存储大量的数据，并且要求能够快速读取和写入。以下哪种存储器件可能是最适合的？（）A.SRAM（静态随机存储器），速度快但集成度低、成本高B.DRAM（动态随机存储器），需要定时刷新，但集成度高、成本低C.ROM（只读存储器），只能读取预先存储的数据，无法写入D.闪存（FlashMemory），读写速度较慢，适合大容量存储28、用卡诺图化简逻辑函数F(A,B,C,D)=∑m(0,2,4,6,8,10,12,14)，最简与或表达式为？（）A.B+DB.A+CC.A'+C'D.B'+D'29、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。以下关于硬件描述语言的描述中，错误的是（）A.VHDL和Verilog是两种常见的硬件描述语言B.硬件描述语言可以进行逻辑仿真和综合C.硬件描述语言的描述与具体的硬件实现无关D.硬件描述语言只能用于设计简单的数字电路30、考虑到一个数字系统的时钟信号生成，时钟的稳定性和准确性对于整个系统的正常运行至关重要。假设需要设计一个能够产生稳定、高精度时钟信号的电路，同时要考虑到功耗和成本的限制。以下哪种时钟生成技术在满足这些要求方面表现最为出色？（）A.晶体振荡器B.环形振荡器C.电感电容振荡器D.压控振荡器二、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功耗分析报告，分析各个模块的功耗分布和主要的功耗来源。提出降低系统功耗的策略和方法，如电源管理、门级优化或采用低功耗器件。2、（本题5分）设计一个数字逻辑电路，用于实现对多个数字信号的编码压缩。仔细分析压缩算法和编码方式，解释如何减少数据量并保持信息的完整性，探讨在数据存储和传输中的应用优势。3、（本题5分）设计一个组合逻辑电路，用于判断一个3位二进制数是否能被3整除。请详细阐述设计思路，使用逻辑表达式和真值表进行分析，并画出相应的逻辑电路图。思考该电路在数字信号处理和编码解码中的应用可能性。4、（本题5分）有一个数字图像处理系统中的图像锐化模块，需要增强图像的边缘和细节。分析图像锐化的算法和原理，如拉普拉斯算子等。设计相应的数字电路实现图像锐化功能，探讨如何避免锐化过程中产生的噪声和过度增强。5、（本题5分）设计一个数字逻辑电路，实现一个4位的二进制乘法器，采用阵列乘法的方法。详细描述乘法运算的逻辑实现，通过真值表和逻辑表达式进行验证，并画出逻辑电路图。思考该乘法器在数字计算中的性能和面积开销。三、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）详细说明数字逻辑中计数器的同步复位和异步复位的区别和应用场景，举例说明其在时序控制中的作用。2、（本题5分）在数字系统中，说明如何利用数字逻