广州幼儿师范高等专科学校《数字逻辑与计算机组成原理》2023-2024学年第一学期期末试卷

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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20个小题，每小题1分，共20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、已知一个JK触发器的特性方程为Q*=JQ'+K'Q，当J=1，K=1时，在时钟脉冲作用下，触发器实现什么功能？（）A.置0B.置1C.翻转D.保持2、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3、在数字逻辑中，若要将一个格雷码转换为二进制码，以下哪种方法是正确的？（）A.直接转换B.通过中间编码转换C.无法直接转换D.以上都不对4、假设要设计一个数字电路来实现一个乘法器，能够将两个4位二进制数相乘。以下哪种乘法算法的实现可能是最有效的？（）A.移位相加乘法算法，通过多次移位和加法实现乘法B.阵列乘法器，使用大量的与门和加法器实现并行乘法C.查找表乘法器，预先计算并存储乘法结果，通过查找表获取D.以上乘法算法的效率相同，可以任意选择5、在数字图像处理中，数字逻辑可以用于图像的增强、压缩等操作。以下关于数字图像处理中数字逻辑的描述，错误的是（）A.可以使用数字逻辑电路对图像的像素值进行运算，实现图像增强B.图像压缩算法可以通过数字逻辑电路来实现，提高压缩效率C.数字逻辑在数字图像处理中的应用效果不如传统的图像处理方法D.数字逻辑的高速处理能力有助于实时处理图像数据6、计数器在数字系统中有着广泛的应用。以下关于计数器的描述，不准确的是（）A.计数器可以按照递增或递减的方式计数B.异步计数器的计数速度比同步计数器快C.计数器的模值决定了其计数的范围D.可以通过触发器和逻辑门来构建计数器7、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8、在数字逻辑电路的功耗优化中，假设一个移动设备中的数字电路需要降低功耗以延长电池寿命。可以从电路结构、工作电压和时钟管理等多个方面进行优化。以下哪种功耗优化策略在移动设备中通常能够带来最显著的效果？（）A.电源门控B.多阈值电压技术C.动态时钟门控D.以上都是9、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10、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11、在数字逻辑中，对于一个时序逻辑电路，其状态转换图是分析和设计的重要工具。假设给定一个状态转换图，以下哪种方法可以最准确地判断该电路的功能是否正确？（）A.对照输入输出关系表进行检查B.进行数学推导和计算C.通过硬件实现并实际测试D.凭借经验和直觉判断12、在组合逻辑电路设计中，若要实现两个两位二进制数相加，并产生进位输出，以下哪种逻辑门组合是最合适的？（）A.与门和或门B.异或门和与门C.或门和非门D.同或门和或门13、假设在一个数字控制系统中，需要根据输入的数字信号产生相应的控制脉冲。脉冲的宽度和周期需要精确控制以满足系统要求。为了实现这种精确的脉冲生成，以下哪种数字逻辑器件是最合适的？（）A.计数器B.定时器C.移位寄存器D.译码器14、对于一个同步时序逻辑电路，其输出不仅取决于当前输入，还取决于：（）A.上一时刻的输入B.上一时刻的输出C.内部状态D.时钟脉冲频率15、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16、在数字逻辑的应用中，数字系统的可靠性是一个重要的考虑因素。以下关于提高数字系统可靠性的方法描述中，不正确的是（）A.使用冗余技术B.优化电路设计C.降低工作频率D.减少逻辑门的数量17、在数字电路中，需要存储一位二进制信息。以下哪种存储元件可以实现这个功能，并且具有简单可靠的特点？（）A.触发器，能够保持状态B.寄存器，多位存储单元C.计数器，用于计数操作D.译码器，将输入编码转换为输出18、数字逻辑中的竞争冒险现象是指什么？在一个组合逻辑电路中，如何判断是否存在竞争冒险现象？（）A.竞争冒险是指由于逻辑门的延迟导致输出出现错误的现象，可以通过观察逻辑电路图判断是否存在B.竞争冒险是指由于输入信号的变化导致输出出现错误的现象，可以通过分析逻辑表达式判断是否存在C.不确定D.竞争冒险现象很难判断19、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20、在数字逻辑中，要用PAL（可编程阵列逻辑）实现一个3输入3输出的逻辑函数，需要多少个可编程的或阵列单元？（）A.3B.6C.9D.18二、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）说明在数字电路中如何利用状态化简技术优化有限状态机。2、（本题5分）在数字系统中，解释如何利用数字逻辑实现通信协议中的帧同步和码元同步，分析其原理和实现方法。3、（本题5分）说明在数字电路中如何利用时钟使能信号控制电路的工作状态，节省功耗。4、（本题5分）深入分析在数字逻辑电路的信号传输延迟计算中，考虑的因素和计算方法。5、（本题5分）阐述数字逻辑中数据选择器和数据分配器的故障检测和自诊断方法，分析其在提高系统可靠性中的作用。三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）设计一个将2位十进制数转换为二进制数的组合逻辑电路，列出真值表，写出逻辑表达式。2、（本题5分）使用T触发器设计一个同步时序逻辑电路，实现一个模8的环形计数器，画出状态转换图和电路原理图。3、（本题5分）设计一个数字电路，能够判断输入的19位二进制数是否为对称数（如10101010101010101），输出结果为1表示是，0表示否，给出逻辑表达式和电路连接。4、（本题5分）利用逻辑门设计一个逻辑电路，用于实现特定的纠错功能。5、（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。四、分析题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）设计一个数字电路，能够实现一个16位的并行加法器/减法器，通过一个控制信号切换运算模式。详细分析加法器和减法器的共用逻辑和差异部分，说明如何通过控制信号实现模式切换和正确的运算结果输出。2、（本题10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