河南大学《计算力学》2023-2024学年第二学期期末试卷

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《计算力学》2023-2024学年第二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15个小题，每小题2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、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'2、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3、考虑一个由D触发器构成的移位寄存器，若要实现串行输入并行输出，至少需要几个D触发器？（）A.2个B.4个C.8个D.16个4、D触发器是一种常见的触发器，其特点是在时钟脉冲作用下，输出跟随输入变化。对于D触发器，以下描述错误的是（）A.D触发器可以由JK触发器转换而来B.D触发器的逻辑功能比JK触发器简单C.D触发器常用于数据的锁存和同步D.D触发器的输出状态在每个时钟脉冲到来时都一定会翻转5、在数字逻辑电路的实现中，可编程逻辑器件（PLD）如CPLD和FPGA得到了广泛的应用。以下关于可编程逻辑器件的描述，错误的是（）A.CPLD结构简单，适合实现规模较小的逻辑电路B.FPGA具有更高的灵活性和集成度，适合复杂的数字系统设计C.可编程逻辑器件在使用前需要进行编程，可以通过硬件描述语言或原理图输入等方式D.一旦可编程逻辑器件被编程，就不能再进行修改，除非更换器件6、对于一个由多个D触发器组成的移位寄存器，若要实现循环左移功能，需要如何修改电路？（）A.改变时钟信号B.改变输入信号C.增加反馈回路D.以上都不对7、在数字系统中，能够将输入的二进制代码转换为特定输出信号的电路称为？（）A.编码器B.译码器C.数据选择器D.数值比较器8、对于一个由与非门组成的基本逻辑电路，若输入为A=1，B=0，则输出为：（）A.1B.0C.不确定D.取决于其他输入9、对于一个同步时序电路，如果时钟脉冲的占空比发生变化，对电路的工作会产生什么影响？（）A.可能导致误动作B.不会有任何影响C.影响输出的稳定性D.以上都不对10、若要将一个8位的二进制数扩展为16位，同时保持数值不变，应该进行什么操作？（）A.在高位补0B.在高位补1C.在低位补0D.在低位补111、数字逻辑中的编码器可以分为多种类型，如二进制编码器、十进制编码器等。一个十进制-二进制编码器，当输入为十进制数7时，输出的二进制编码是什么？（）A.0111B.1110C.不确定D.根据编码器的类型判断12、考虑一个由与非门组成的基本RS触发器，当R=0，S=1时，触发器的输出状态为：（）A.置0B.置1C.保持不变D.不确定13、数字逻辑中的PAL（可编程阵列逻辑）具有固定的或阵列和可编程的与阵列。假设设计一个PAL实现一个特定的逻辑功能，以下哪个步骤对于确保功能的正确性最为关键？（）A.确定或阵列的连接B.编程与阵列的连接C.选择合适的PAL芯片D.测试PAL的输出14、在数字电路中，对于一个上升沿触发的D触发器，当D输入在时钟上升沿到来之前为0，在上升沿时变为1，则触发器的输出Q将：（）A.保持为0B.变为1C.不确定D.先变为1然后回到015、在数字逻辑中，若要实现一个能产生周期为1ms脉冲信号的电路，时钟频率至少需要多少？（）A.1kHzB.1MHzC.1000HzD.1000MHz二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）详细说明数字逻辑中异步时序电路和同步时序电路的区别，举例说明它们在不同应用场景中的优缺点。2、（本题5分）深入解释在数字电路的可靠性设计中，如何考虑噪声、干扰和温度等因素对电路性能的影响。3、（本题5分）深入分析在数字电路设计中，如何使用卡诺图来化简逻辑函数，给出具体的化简步骤，并举例说明其优势。三、分析题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）给定一个数字系统中的状态机，具有多个状态和状态转换条件。详细分析状态机的状态图和转换逻辑，设计相应的数字电路实现状态的存储和转换。探讨如何避免状态机的死锁和不稳定状态。2、（本题5分）设计一个同步时序电路，用于实现一个有限脉冲响应（FIR）滤波器。分析滤波器的系数计算和电路实现，考虑如何在数字电路中高效地完成乘法和累加操作，以及如何保证滤波器的稳定性和性能。3、（本题5分）有一个数字电路，使用JK触发器和与非门实现状态机。分析状态机的状态转换和输出逻辑，给出状态图和逻辑表达式。通过具体的输入序列，验证状态机的功能和性能。4、（本题5分）设计一个数字电路，能够将输入的8位格雷码转换为二进制码。详细分析格雷码和二进制码之间的转换规则，以及在电路中实现这种转换所需要的逻辑运算和门电路的连接方式。5、（本题5分）设计一个数字逻辑电路，用于将格雷码转换为二进制码。详细阐述转换的方法和逻辑过程，通过真值表和逻辑表达式进行分析，并画出逻辑电路图。探讨格雷码与二进制码相互转换在数字系统中的意义和应用。四、设计题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）设计一个译码