长春电子科技学院《逻辑与写作》2023-2024学年第一学期期末试卷

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《逻辑与写作》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、假设正在研究数字电路的可靠性问题。随着电路的老化和环境的变化，电路可能会出现故障。为了提高电路的可靠性，以下哪种方法是有效的？（）A.采用冗余设计，增加备份组件B.定期对电路进行维护和检测C.优化电路的工作环境，减少外界干扰D.以上方法都可以提高数字电路的可靠性2、在数字逻辑中，可编程逻辑器件（PLD）为数字电路的设计提供了很大的灵活性。以下关于PLD的描述，错误的是（）A.PLA由与阵列和或阵列组成，可以实现任意组合逻辑函数B.PAL的与阵列可编程，或阵列固定C.GAL具有可重复编程和加密的特点D.CPLD的集成度比FPGA高，性能也更优越3、在数字逻辑电路的测试和验证中，经常使用逻辑分析仪等工具。以下关于逻辑分析仪的描述，错误的是（）A.逻辑分析仪可以同时监测多个数字信号，并以图形或数据的形式显示B.逻辑分析仪可以帮助我们发现数字电路中的故障和错误C.逻辑分析仪只能用于测试简单的数字电路，对于复杂的系统无法发挥作用D.使用逻辑分析仪时，需要正确设置触发条件和采样频率等参数4、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5、已知一个逻辑函数的最简与或表达式为F=AB+CD，若要用最少的与非门来实现，需要几个与非门？（）A.2B.3C.4D.56、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7、在数字逻辑电路的故障诊断中，假设一个电路的输出与预期不符。以下哪种方法可能是首先应该采取的排查故障的步骤（）A.更换所有的元器件B.检查输入信号是否正确C.重新设计整个电路D.随意修改电路连接8、在数字逻辑电路中，若要实现一个能对两个4位二进制数进行相加并产生进位输出的加法器，以下哪种集成电路芯片可能是最合适的选择？（）A.74LS85B.74LS138C.74LS151D.74LS1619、假设在一个智能家电控制系统中，需要根据用户的设定和环境条件来自动控制各种设备的运行状态。例如，根据室内温度自动调节空调的制冷或制热，根据光线强度自动控制灯光的亮度。为了实现这种智能控制逻辑，以下哪种数字逻辑器件能够提供灵活且可靠的解决方案？（）A.可编程逻辑控制器（PLC）B.复杂可编程逻辑器件（CPLD）C.现场可编程门阵列（FPGA）D.专用集成电路（ASIC）10、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.1811、若要设计一个能对100进制进行计数的计数器，至少需要多少个触发器？（）A.7B.8C.9D.1012、在数字逻辑中，异步复位和同步复位是两种常见的复位方式。假设一个时序电路，在复位信号有效的情况下，以下哪种复位方式能够更可靠地将电路状态初始化？（）A.异步复位B.同步复位C.两者效果相同D.取决于具体电路13、在数字逻辑中，数据选择器和数据分配器是常用的组件。假如有一个4选1的数据选择器，有4个输入数据和2位选择控制信号。那么，这个数据选择器能够实现的逻辑功能相当于哪种基本逻辑门？（）A.与门B.或门C.与非门D.无法等效为常见的基本逻辑门14、数字电路中的触发器有多种类型，如D触发器、JK触发器和T触发器等。以下关于这些触发器的功能描述，不正确的是（）A.D触发器在时钟上升沿时，将输入数据存储到输出端B.JK触发器具有置0、置1、保持和翻转四种功能C.T触发器在时钟脉冲作用下，输出状态总是翻转D.这些触发器可以通过外部连接和控制信号相互转换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。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.110016、在数字系统中，需要将十进制数转换为二进制数进行处理。如果要将十进制数25转换为二进制，以下哪种方法是正确的？（）A.11001B.10100C.11010D.1001117、在数字逻辑设计中，卡诺图是一种用于化简逻辑函数的工具。对于一个四变量的逻辑函数，如何使用卡诺图进行化简？（）A.将逻辑函数表示为卡诺图中的方格，通过合并相邻的方格化简逻辑函数B.将逻辑函数表示为卡诺图中的线条，通过连接线条化简逻辑函数C.不确定D.卡诺图不能用于四变量逻辑函数的化简18、已知一个数字电路的功耗主要由静态功耗和动态功耗组成，当电路的工作频率增加时，哪种功耗会显著增加？（）A.静态功耗B.动态功耗C.静态和动态功耗都会增加D.静态和动态功耗都不变19、在数字逻辑中，可编程逻辑器件（PLD）如CPLD和FPGA为数字系统的设计提供了很大的灵活性。CPLD采用的是基于乘积项的结构，而FPGA采用的是基于查找表的结构。以下关于CPLD和FPGA的比较，正确的是：（）A.CPLD的集成度高于FPGAB.FPGA的编程灵活性高于CPLDC.CPLD的速度比FPGA快D.FPGA的功耗比CPLD低20、在数字逻辑中，乘法运算可以通过移位和加法来实现。以下关于乘法运算的描述，错误的是（）A.可以使用移位寄存器和加法器来构建乘法器B.乘法运算的速度取决于移位和加法的操作次数C.并行乘法器比串行乘法器的运算速度快，但硬件复杂度高D.数字逻辑中的乘法运算与数学中的乘法运算完全相同，没有任何区别二、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）详细阐述如何用逻辑门实现一个数值比较器的多位并行比较结构。2、（本题5分）详细阐述如何用逻辑门实现一个比较器，能够比较两个数的大小。3、（本题5分）解释在数字逻辑中如何利用真值表来推导逻辑表达式，并举例说明。4、（本题5分）解释什么是数字逻辑中的流水线寄存器，以及它们在流水线设计中的作用。5、（本题5分）阐述数字逻辑中可编程逻辑器件（PLD）的编程方式和下载流程，分析不同编程技术的特点。三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）用VerilogHDL描述一个能实现数据比较和排序功能的模块，输入为多个数据，输出为排序结果。2、（本题5分）使用计数器和移位寄存器设计一个能实现数据按位循环移位和存储的电路，画出逻辑图和工作方式。3、（本题5分）设计一个能检测输入的十六位二进制数中是否存在连续九个1的电路，用逻辑门实现，画出逻辑图。4、（本题5分）设计一个组合逻辑电路，实现将输入的7位二进制数转换为对应的格雷码，并对格雷码进行取反操作，输出结果为7位二进制数，给出逻辑表达式和电路图。5、（本题5分）设计一个组合逻辑电路，判断输入的6位二进制数是否能被4整除，输出结果为1表示能整除，0表示不能整除，画出逻辑图。四、分析题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）设计一个数字逻辑电路，用于实现对智能卡数据的读写和加密处理。仔细分析智能卡的接口协议和安全要求，解释电路中各个模块的功能和加密逻辑，探讨如