安徽艺术职业学院《逻辑导论》2023-2024学年第一学期期末试卷

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《逻辑导论》2023-2024学年第一学期期末试卷院(系)_______班级_______学号_______姓名_______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、在数字电路中，使用硬件描述语言（HDL）可以描述数字逻辑电路。假设使用VerilogHDL描述一个2选1多路复用器，以下哪种描述方式是正确的？（）A.always语句B.assign语句C.case语句D.以上都可以2、当设计一个数字逻辑电路来比较两个4位二进制数的大小关系时，以下哪种电路结构和逻辑门的组合可能是最有效的（）A.使用多个比较器级联B.仅使用与门和或门C.通过加法器计算差值判断D.以上方法都效率低下3、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4、对于数字电路中的加法运算，假设要实现两个8位有符号二进制数的加法，并且需要考虑溢出的情况。以下哪种方法最适合检测溢出？（）A.检查最高位的进位B.比较和与操作数的符号C.使用专门的溢出检测电路D.以上方法结合使用5、在数字电路中，施密特触发器具有回差特性。关于施密特触发器的应用，以下说法不正确的是（）A.施密特触发器可以用于波形整形B.施密特触发器可以用于脉冲鉴幅C.施密特触发器可以用于消除干扰信号D.施密特触发器只能用于数字电路，不能用于模拟电路6、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7、在数字逻辑的发展中，新技术和新方法不断涌现。以下关于数字逻辑未来发展趋势的描述中，不正确的是（）A.集成度会越来越高，芯片性能不断提升B.功耗会越来越低，节能环保C.设计复杂度会逐渐降低，易于开发D.应用领域会不断拓展，与其他学科融合更加紧密8、考虑一个数字系统，需要对一个8位二进制数进行加法运算。为了实现这个功能，可以使用多种加法器结构，如半加器、全加器等。如果要设计一个快速的8位并行加法器，以下哪种方法是最有效的？（）A.依次使用8个半加器串联B.依次使用8个全加器串联C.使用多个全加器并行连接，构成超前进位加法器D.先使用半加器，再使用全加器，混合串联9、在数字逻辑中，若要将一个16进制数0F转换为二进制数，结果是多少？（）A.1111B.0111C.1000D.110010、若一个数字电路的输入信号为连续变化的模拟信号，需要经过什么处理才能被数字电路识别？（）A.滤波B.放大C.量化D.编码11、对于一个由D触发器构成的计数器，若要实现模5计数，至少需要几个D触发器？（）A.2B.3C.4D.512、对于一个12位的逐次逼近型A/D转换器，完成一次转换所需的时钟脉冲个数大约为：（）A.12个B.24个C.48个D.不确定13、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14、考虑到一个数字信号处理系统，需要对输入的数字信号进行滤波和变换操作。这些操作通常基于特定的数字逻辑算法和电路实现。为了实现高性能的数字信号滤波，以下哪种数字逻辑电路类型是首选？（）A.加法器B.乘法器C.计数器D.寄存器15、计数器是一种常见的时序逻辑电路，用于对脉冲进行计数。以下关于计数器的叙述中，错误的是（）A.同步计数器的所有触发器同时翻转，速度较快B.异步计数器的触发器翻转不同步，可能存在延迟C.可以通过级联多个计数器来增加计数范围D.计数器的计数容量只取决于触发器的数量二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）解释在数字系统中什么是数字信号的编码效率，以及如何提高编码效率。2、（本题5分）解释什么是数字逻辑中的竞争-冒险现象的逻辑分析法，以及其应用步骤。3、（本题5分）详细阐述如何用硬件描述语言实现一个有限状态机的状态存储单元。4、（本题5分）详细阐述在加法器的硬件实现优化中，如使用流水线技术，其原理和效果。三、分析题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）构建一个数字逻辑电路，用于实现对输入音频信号的量化和编码。全面分析量化和编码的原理和方法，讨论如何根据音频信号的特点选择合适的量化级别和编码方式，以保证音频质量和数据效率。2、（本题5分）给定一个8位的数字信号，使用移位寄存器和计数器设计一个电路，实现对该信号的串行到并行转换，并能够在特定的时钟周期内输出转换后的并行数据。详细分析电路的工作流程，包括时钟信号的作用、移位寄存器的操作和计数器的控制逻辑。3、（本题5分）给定一个复杂的数字系统，其中包含多个输入信号和多个输出信号。输入信号包括传感器数据、控制指令等，输出信号用于驱动执行器和显示设备。请详细分析系统的功能和逻辑关系，设计相应的数字电路，并说明如何保证系统的稳定性和可靠性。4、（本题5分）设计一个数字逻辑电路，用于实现对输入数据的排序功能（如冒泡排序、插入排序等）。仔细分析排序算法的逻辑实现过程，包括比较和交换操作的控制逻辑，研究如何提高排序电路的效率和速度。5、（本题5分）给定一个数字系统的资源利用率报告，分析各个逻辑资源（如门、触发器、乘法器等）的使用情况。提出优化资源分配的建议，如资源共享、逻辑复用或模块重构，以提高资源利用率和降低成本。四、设计题（本大题共4个小题，共40分)1、（本题10分）使用T触发器设计一个同步时序逻辑电路，实现一个模18的扭环形计数器，画出状态转换图和电路原理图。2、（本题10分）设计一个能将4位格雷码转换为二进制码的组合逻辑电路，给出逻