广州软件学院《数字逻辑与数字系统设计》2023-2024学年第二学期期末试卷

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《数字逻辑与数字系统设计》2023-2024学年第二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、在数字逻辑电路的面积优化中，假设给定一个功能需求，需要在满足性能要求的前提下尽量减小芯片面积。可以通过逻辑化简、资源共享和架构优化等方法来实现。以下哪种方法在面积优化中通常能够带来最大的节省？（）A.逻辑门级的优化B.功能模块的复用C.算法层面的改进D.选择更小尺寸的晶体管2、对于一个4输入的与门，输入信号分别为A=1，B=0，C=1，D=0，则输出信号为？（）A.0B.1C.不确定D.以上都不对3、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4、在数字电路的测试中，故障诊断是一项重要的任务。以下关于数字电路故障诊断的方法，不正确的是（）A.可以通过观察电路的输出信号来判断是否存在故障B.可以使用逻辑分析仪来检测电路中的信号C.对电路进行仿真可以预测可能出现的故障D.故障诊断只能在电路制作完成后进行，无法在设计阶段进行5、在数字电路中，用卡诺图化简逻辑函数时，如果相邻的最小项可以合并，那么最少需要几个相邻的最小项才能进行合并？（）A.2B.4C.8D.166、对于一个D触发器，若要使其输出在时钟脉冲的下降沿发生变化，应如何修改？（）A.无法实现B.增加一个反相器C.改变触发器的结构D.以上都不对7、对于一个异步计数器，若低位触发器的输出作为高位触发器的时钟输入，那么在计数过程中可能会出现什么问题？（）A.竞争冒险B.时序混乱C.无法计数D.以上都不是8、组合逻辑电路的输出仅仅取决于当前的输入，不存在存储元件。以下关于组合逻辑电路的特点描述，准确的是（）A.组合逻辑电路的输出与电路的过去状态无关B.组合逻辑电路中可以包含反馈回路C.由于没有存储元件，组合逻辑电路的输出响应速度较慢D.组合逻辑电路的设计比时序逻辑电路简单，不需要考虑时钟信号9、在数字逻辑中，要用Verilog语言实现一个3位的加法器，以下哪种方式是常见的？（）A.使用模块B.使用任务C.使用函数D.以上都可以10、在数字逻辑中，若要设计一个能判断两个4位二进制数是否相等的电路，最少需要使用几个异或门？（）A.4个B.8个C.12个D.16个11、在数字逻辑中，三态门有着特殊的应用。假设我们正在使用三态门构建电路。以下关于三态门的描述，哪一项是不正确的？（）A.三态门有高电平、低电平、高阻态三种输出状态B.三态门常用于实现总线结构，允许多个设备共享数据总线C.当三态门处于高阻态时，相当于与总线断开连接D.三态门的控制信号只有一个，用于控制输出状态的切换12、移位寄存器在数字电路中用于数据的存储和移位操作。假设我们正在使用移位寄存器。以下关于移位寄存器的描述，哪一项是不准确的？（）A.移位寄存器可以实现串行输入并行输出、并行输入串行输出等多种工作方式B.环形移位寄存器和扭环形移位寄存器在功能上没有本质区别C.移位寄存器可以用于数据的存储、延迟和串行-并行转换D.移位寄存器中的数据可以在时钟信号的控制下向左或向右移位13、已知一个JK触发器的J=0，K=1，在时钟脉冲的下降沿到来时，触发器的输出状态会如何变化？（）A.置1B.置0C.保持不变D.翻转14、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15、逻辑函数的化简方法有多种。假设我们正在尝试化简一个复杂的逻辑函数。以下关于逻辑函数化简的描述，哪一项是不准确的？（）A.公式法化简逻辑函数需要熟练掌握布尔代数的定律和规则B.卡诺图化简法直观形象，适用于变量较少的逻辑函数化简C.无论使用哪种化简方法，得到的最简逻辑表达式都是唯一的D.逻辑函数的化简可以降低电路成本，提高电路的可靠性和稳定性16、在一个同步时序逻辑电路中，若时钟脉冲的频率为50MHz，一个状态持续的时间为20ns，那么该电路的状态数为：（）A.5B.10C.20D.5017、在数字逻辑的组合逻辑电路分析中，假设给定一个复杂的组合逻辑电路的真值表。以下哪种方法可以帮助快速确定其逻辑表达式（）A.观察法B.卡诺图法C.试错法D.以上方法都不可靠18、在数字电路中，若要存储8位的数据，以下哪种存储器件是合适的选择？（）A.SRAMB.DRAMC.ROMD.以上都是19、已知逻辑函数F=A'B+AB'+A'C，其最简或与表达式为？（）A.(A'+B')(A+B)(A'+C)B.(A+B')(A'+B)(A+C')C.(A'+B)(A+B')(A'+C')D.(A+B)(A'+B')(A+C')20、在数字逻辑设计中，若要使用PLA（可编程逻辑阵列）实现一个特定的逻辑功能，首先需要进行什么操作？（）A.编程B.布线C.绘制逻辑图D.以上都不是21、对于一个6位的二进制加法计数器，从0开始计数，当计到第60个脉冲时，计数器的状态为：（）A.010110B.101100C.111100D.00110022、在数字系统中，有限状态机（FSM）是一种重要的设计方法。假设我们正在设计一个基于FSM的系统。以下关于有限状态机的描述，哪一项是不准确的？（）A.有限状态机由状态、输入、输出和状态转移函数组成B.摩尔型有限状态机的输出只取决于当前状态，米利型有限状态机的输出取决于当前状态和输入C.可以使用状态图和状态表来描述有限状态机的行为D.有限状态机的状态数量是固定的，不能根据实际需求动态增加或减少23、已知逻辑函数F=(A+B')(C+D')，用摩根定律展开后为？（）A.A'C+A'D'+B'C+B'D'B.A'C+A'D'+BC+BDC.AC'+AD'+B'C'+B'D'D.AC'+AD'+BC'+BD'24、在数字逻辑中，数制转换是基本的操作。将二进制数转换为十进制数时，以下方法错误的是（）A.按位权展开相加B.先转换为十六进制，再转换为十进制C.直接将每一位乘以2的相应幂次然后相加D.利用特定的转换公式进行计算25、当研究数字逻辑中的计数器时，假设需要设计一个能够从0计数到9然后再回到0循环的十进制计数器。以下哪种计数器类型和编码方式可能是最合适的选择（）A.异步计数器，8421BCD码B.同步计数器，余3码C.异步计数器，格雷码D.同步计数器，5421BCD码26、想象一个数字系统中，需要对输入的数字信号进行编码，以提高数据传输的效率和可靠性。以下哪种编码方式可能是最优的考虑？（）A.曼彻斯特编码，每个时钟周期都有跳变，便于同步但效率较低B.差分曼彻斯特编码，解决了曼彻斯特编码的部分缺点，但实现复杂C.NRZ编码，简单直接但同步困难D.以上编码方式各有优缺点，需要根据具体应用选择27、在数字逻辑中，竞争冒险是一种可能出现的现象，会导致电路输出出现不正确的尖峰脉冲。以下关于竞争冒险的描述，错误的是（）A.竞争冒险通常发生在组合逻辑电路中，由于信号传输延迟不一致导致B.可以通过增加冗余项、引入选通脉冲等方法消除竞争冒险C.竞争冒险只会影响电路的输出信号，不会对整个系统的功能造成严重影响D.所有的数字逻辑电路都存在竞争冒险现象，无法完全避免28、数字逻辑中的全加器可以实现两个二进制数和一个进位的相加。一个全加器的输入为A=1，B=1，进位C_in=1，那么输出的和S和进位C_out分别是多少？（）A.S=1，C_out=1B.S=0，C_out=1C.不确定D.根据其他因素判断29、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30、在数字逻辑的逻辑函数化简中，假设给定一个复杂的逻辑函数，需要使用卡诺图进行化简。以下哪种情况可能会导致卡诺图化简的难度增加？（）A.变量数量较多B.无关项较多C.逻辑函数的表达式复杂D.以上情况都可能二、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面积约束条件，分析如何通过逻辑化简、资源共享和模块复用等方法来减少电路的硬件面积。探讨面积优化对系统性能和成本的影响。2、（本题5分）设计一个数字电路，能够实现一个8位的计数器，具有计数、清零和预置数功能。详细分析计数器的工作模式和控制逻辑，说明如何通过外部信号实现这些功能。考虑如何优化计数器的计数速度和稳定性。3、（本题5分）使用编码器和数据选择器设计一个数字电路，能够实现对多个模拟信号的数字化和选择输出。分析模拟信号数字化的过程和精度要求，以及如何根据输入信号的特点选择合适的数据选择器和编码方式。4、（本题5分）设计一个编码器，将8个输入信号编码为3位二进制输出。详细描述编码规则，分析其逻辑功能，并画出逻辑电路图。探讨这种编码器在数据压缩和通信系统中的应用，以及如何提高编码效率和减少编码误差。5、（本题5分）设计一个数字逻辑电路，用于将BCD码转换为二进制码。仔细分析转换过程中的算法和逻辑操作，解释电路中各个模块的功能和相互关系，研究不同BCD编码方式对转换电路的影响。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只读存储器（ROM）和随机存取存储器（RAM）的区别和特点，举例说明它们在不同应用中的选择。2、（本题5分）说明在数字电路中如何利用同步电路实现可靠的数据传输，避免数据丢失。3、（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。4、（本