福建警察学院《数字逻辑与数字系统设计》2023-2024学年第一学期期末试卷

自觉遵守考场纪律如考试作弊此答卷无效密自觉遵守考场纪律如考试作弊此答卷无效密封线第1页，共3页福建警察学院《数字逻辑与数字系统设计》

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、考虑一个同步时序逻辑电路，其时钟频率为100MHz，若要实现一个周期为10μs的信号，需要多少个时钟周期？（）A.1000B.100C.10D.12、对于一个5位的二进制计数器，若初始状态为00000，经过18个时钟脉冲后，计数器的状态是多少？（）A.10010B.10001C.01001D.001003、对于一个异步时序逻辑电路，其状态转换与时钟信号不同步。若在某个时刻，输入发生变化，那么状态的改变会立即发生吗？（）A.会B.不会C.有时会D.不确定4、在数字系统中，异步复位和同步复位是两种常见的复位方式。异步复位不受时钟信号的控制，而同步复位在时钟信号的有效沿进行复位操作。以下关于异步复位和同步复位的比较，正确的是：（）A.异步复位的可靠性高于同步复位B.同步复位更容易产生毛刺C.异步复位可能会导致亚稳态D.同步复位的设计更简单5、已知逻辑函数F=(A+B)(C+D)，其反函数为？（）A.F'=(A'B')(C'D')B.F'=A'B'+C'D'C.F'=(A'+B')(C'+D')D.F'=A'B'C'D'6、加法器是数字逻辑中进行加法运算的重要部件。半加器只能处理两个一位二进制数的加法，不考虑低位的进位。全加器则能够处理包括低位进位的加法。在构建一个4位加法器时，如果使用全加器，至少需要：（）A.4个B.8个C.16个D.32个7、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'8、对于一个同步时序逻辑电路，若输入信号在时钟脉冲有效沿之后发生变化，对输出有影响吗？（）A.有B.没有C.不确定D.以上都有可能9、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10、考虑一个数字电路中的比较器，用于比较两个二进制数的大小。如果要比较两个8位的二进制数，以下哪种比较器的设计方案可能是最直接有效的？（）A.使用多个1位比较器级联B.构建一个专用的8位比较器电路C.通过逻辑运算实现比较功能D.利用计数器判断两个数的大小11、对于数字逻辑中的ROM（只读存储器），假设需要存储一个固定的查找表。以下哪种ROM类型在成本和性能上能够达到较好的平衡？（）A.掩膜ROMB.PROMC.EPROMD.EEPROM12、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.3213、在数字逻辑电路的测试和故障诊断中，逻辑分析仪是一种常用的工具。它可以同时监测多个信号，并以图形的方式显示信号的变化。逻辑分析仪的主要优点包括：（）A.只能处理低速信号B.不能存储大量的数据C.能够快速准确地捕捉和分析信号D.价格昂贵，不适合一般应用14、加法器是数字电路中进行加法运算的重要部件。以下关于加法器的描述，错误的是（）A.半加器只能处理两个一位二进制数的相加，不考虑进位输入B.全加器可以处理两个一位二进制数的相加，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.加法器在进行加法运算时，速度非常快，不会产生任何延迟15、考虑数字逻辑中的数据选择器，假设使用一个4选1数据选择器来实现一个逻辑函数。以下关于数据选择器的使用和逻辑函数的实现，哪个说法是正确的（）A.数据选择器不能实现任何逻辑函数B.可以通过设置选择端的输入来实现特定逻辑函数C.数据选择器只能实现简单的与或逻辑D.实现逻辑函数时不需要考虑输入数据的组合16、在数字逻辑的研究领域，新兴技术不断涌现。以下关于量子计算与数字逻辑的描述，不正确的是（）A.量子计算有望突破传统数字逻辑的计算能力限制B.量子计算的原理与传统数字逻辑完全不同C.目前量子计算已经完全取代了传统数字逻辑D.量子计算的发展仍面临许多技术挑战17、在数字逻辑中，已知一个逻辑函数F=A+BC，若A=1，B=0，C=1，那么函数F的值是多少？（）A.0B.1C.无法确定D.以上都不对18、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19、在数字逻辑中，若要对一个8位的二进制数进行奇偶校验，校验位应设置在：（）A.最高位B.最低位C.次高位D.次低位20、在数字电路中，锁存器和触发器都可以存储数据。假设我们正在比较锁存器和触发器。以下关于锁存器和触发器的描述，哪一项是不准确的？（）A.锁存器是电平敏感的存储器件，触发器是边沿敏感的存储器件B.锁存器在输入信号有效期间，输出会随着输入的变化而变化；触发器在时钟边沿时才会改变状态C.锁存器和触发器的电路结构相似，只是触发方式不同D.锁存器比触发器的抗干扰能力强，更适合在噪声环境中使用21、在一个数字电路中，使用了组合逻辑和时序逻辑。关于组合逻辑和时序逻辑的区别，以下哪种描述是正确的？（）A.组合逻辑的输出仅取决于当前的输入，时序逻辑的输出取决于输入和之前的状态B.组合逻辑使用触发器存储数据，时序逻辑使用逻辑门进行运算C.组合逻辑的响应速度比时序逻辑快D.以上描述都不正确22、在数字逻辑中，编码器用于将输入的信号转换为特定的编码输出。以下关于编码器的描述，错误的是（）A.普通编码器在多个输入同时有效时，可能会产生错误的输出B.优先编码器会对输入的优先级进行判断，优先处理优先级高的输入C.二进制编码器可以将多个输入信号编码为二进制代码输出D.编码器的输入数量和输出代码的位数是固定不变的，不能根据需要进行调整23、若一个PLA的与阵列有8个输入变量，或阵列有4个输出函数，则PLA的规模约为：（）A.8×4B.2^8×4C.8×2^4D.2^8×2^424、在数字逻辑中，奇偶发生器和奇偶校验器用于处理数据的奇偶性。假设我们正在使用奇偶发生器和校验器。以下关于奇偶发生器和校验器的描述，哪一项是不正确的？（）A.奇偶发生器根据输入数据生成相应的奇偶位，使整个数据的奇偶性符合要求B.奇偶校验器检查输入数据的奇偶性是否正确，如果不正确则输出错误信号C.奇偶发生器和校验器可以使用逻辑门电路实现D.奇偶发生器和校验器在任何情况下都能保证数据传输的绝对正确性，不会出现误判25、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26、对于一个异步时序逻辑电路，若输入信号同时发生变化，可能会导致？（）A.状态不确定B.输出错误C.电路损坏D.以上都有可能27、数字逻辑中的寄存器可以用于存储数据。一个同步寄存器和一个异步寄存器的主要区别是什么？（）A.同步寄存器的存储操作与时钟同步，异步寄存器的存储操作与时钟不同步B.同步寄存器的存储速度快，异步寄存器的存储速度慢C.不确定D.同步寄存器和异步寄存器没有区别28、在数字逻辑电路的优化设计中，假设一个逻辑电路可以通过多种方式实现相同的功能。以下哪个因素通常是优化时首要考虑的（）A.电路的复杂程度B.元器件的成本C.电路的速度D.以上因素同等重要29、JK触发器是一种功能较为完善的触发器。以下关于JK触发器的特性，错误的是（）A.当J=K=0时，触发器保持原状态B.当J=K=1时，触发器实现翻转功能C.JK触发器的触发方式可以是上升沿触发，也可以是下降沿触发D.JK触发器在时钟脉冲作用下，输出状态一定会改变30、假设要设计一个数字电路来实现一个加法/减法器，能够根据控制信号选择进行加法或减法操作。以下哪种设计思路可能是最合理的？（）A.使用一个加法器和一个减法器，通过控制信号选择输出B.在加法器的基础上，通过改变输入的符号实现减法操作C.重新设计一个能够同时实现加法和减法的专用电路D.以上思路都不合理二、分析题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）给定一个数字逻辑电路的逻辑综合报告，分析综合过程中所做的优化和资源分配。探讨如何根据综合结果进一步改进电路设计，以满足性能、面积和功耗等方面的要求。2、（本题5分）设计一个数字电路，能够实现一个8位的加法器/减法器，通过一个控制信号选择执行加法或减法运算。深入探讨加法和减法运算在电路中的实现差异，以及控制信号如何切换运算模式。分析电路在不同运算模式下的性能和可能出现的问题。3、（本题5分）设计一个异步时序电路，例如异步计数器或状态机，分析其与同步时序电路的区别和特点。讨论异步电路中可能出现的问题，如亚稳态和时钟偏差，并提出相应的解决方法。4、（本题5分）用数字逻辑实现一个代码转换器，例如将格雷码转换为二进制码。深入分析转换的逻辑规则和实现方法，解释代码转换在数字通信和存储系统中的应用和意义。5、（本题5分）有一个数字音频编码系统，需要将模拟音频信号转换为数字编码格式（如PCM编码）。分析音频编码的原理和参数选择，设计相应的数字电路实现音频编码功能。探讨如何提高编码的精度和效率。三、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）详细阐述在加法器的面积效率提升中，如何通过逻辑优化减少芯片面积。2、（本题5分）详细说明数字逻辑中加法器和减法器的低电压设计技术，分析其在降低功耗和提高集成度方面的优势。3、（本题5分）在数字电路设计中，解释如何进行数字逻辑电路的热仿真和热优化