上海外国语大学《数字逻辑与数字系统A》2023-2024学年第一学期期末试卷

学校________________班级____________姓名____________考场____________准考证号学校________________班级____________姓名____________考场____________准考证号…………密…………封…………线…………内…………不…………要…………答…………题…………第1页，共3页上海外国语大学《数字逻辑与数字系统A》

2023-2024学年第一学期期末试卷题号一二三四总分得分一、单选题（本大题共25个小题，每小题1分，共25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、对于一个T触发器，在时钟脉冲作用下，当T=1时，触发器的输出将：（）A.翻转B.置0C.置1D.保持不变2、时序逻辑电路在数字系统中具有重要作用。假设我们正在研究一个时序逻辑电路。以下关于时序逻辑电路的描述，哪一项是不正确的？（）A.时序逻辑电路的输出不仅取决于当前的输入，还取决于电路的内部状态B.触发器是构成时序逻辑电路的基本存储单元，如D触发器、JK触发器等C.时序逻辑电路中的计数器可以用于计数脉冲信号的个数，实现定时和分频功能D.时序逻辑电路的状态转换总是稳定和可预测的，不会出现不确定的状态3、在数字逻辑中，有限状态机（FSM）是一种重要的模型。以下关于有限状态机的描述，准确的是（）A.有限状态机可以分为摩尔型和米利型两种类型，它们的输出与输入的关系不同B.有限状态机的状态转换是随机的，不受输入和当前状态的影响C.有限状态机只能用于简单的数字电路设计，不能用于复杂的系统D.设计有限状态机时，不需要考虑状态的编码方式4、假设要设计一个数字电路，用于实现一个高速的加法器，并且对面积和功耗有一定的限制。在这种情况下，以下哪种加法器结构是最合适的选择？（）A.ripplecarryadder（行波进位加法器）B.carrylookaheadadder（超前进位加法器）C.carryselectadder（进位选择加法器）D.以上加法器结构都不满足要求，需要新的设计方法5、在数字电路中，加法器是实现加法运算的重要部件。以下关于加法器的描述中，错误的是（）A.半加器不考虑低位的进位B.全加器考虑低位的进位C.可以通过多个半加器组成全加器D.加法器的运算速度与位数无关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、若一个PLA有16个输入变量，8个输出函数，那么其内部与阵列和或阵列的规模大约为：（）A.16×8B.2^16×8C.16×2^8D.2^16×2^88、在数字逻辑电路中，同步时序电路和异步时序电路有明显的区别。以下关于它们的描述，不正确的是（）A.同步时序电路使用统一的时钟信号来控制状态转换B.异步时序电路的状态转换不受统一时钟的控制C.同步时序电路的稳定性比异步时序电路好D.异步时序电路的设计比同步时序电路简单9、在数字电路中，能够实现将输入的高、低电平编码为二进制代码的电路是？（）A.优先编码器B.普通编码器C.译码器D.数据选择器10、在数字逻辑电路中，信号的传输会存在延迟，这会对电路的性能产生影响。以下关于信号传输延迟的描述，不正确的是（）A.信号传输延迟包括门延迟和布线延迟B.门延迟是由于逻辑门的内部结构导致的，通常是固定的C.布线延迟与电路的布局和连线长度有关，可以通过优化布线来减小D.信号传输延迟对数字电路的影响可以忽略不计，不需要在设计中考虑11、对于一个由或门和与门构成的组合逻辑电路，已知输入A=1，B=0，C=1，输出结果为高电平的条件是什么？（）A.A或BB.A且CC.B或CD.A或C12、在数字逻辑中，锁存器和触发器都可以存储数据，但它们在工作方式上有一定的区别。锁存器在使能信号有效时，数据可以随时写入；而触发器只有在时钟沿到来时，数据才会被写入。以下关于锁存器和触发器的描述，错误的是：（）A.锁存器的抗干扰能力比触发器强B.触发器比锁存器更适合用于同步系统C.锁存器和触发器都可以用于存储一位数据D.锁存器的功耗一般比触发器低13、对于一个4位的并行加法器，若两个加数分别为1010和0101，那么相加的结果是多少？（）A.1111B.1001C.0111D.111014、在数字逻辑中，编码器和译码器有着不同的功能。假设我们正在使用编码器和译码器。以下关于编码器和译码器的描述，哪一项是不正确的？（）A.编码器将多个输入信号编码为较少位的输出信号B.译码器将输入的二进制代码转换为对应的输出信号C.优先编码器在多个输入同时有效时，只对优先级高的输入进行编码D.编码器和译码器的输入和输出位数是固定不变的，不能根据需求进行调整15、在数字系统中，存储器是用于存储数据和程序的重要部件。关于只读存储器（ROM），以下说法错误的是（）A.ROM中的数据在断电后不会丢失B.PROM是一种可编程的ROM，但只能编程一次C.EPROM可以多次擦除和编程，使用紫外线进行擦除D.ROM的存储容量通常比随机存储器（RAM）大16、假设要设计一个数字电路来实现一个比较器，能够比较两个8位二进制数的大小。以下哪种结构可能是最直接的实现方式？（）A.使用逐位比较的方法，通过逻辑门产生比较结果B.将两个数相减，根据结果的符号判断大小C.先将两个数转换为十进制，然后进行比较D.以上方式都不适合实现比较器17、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18、数字逻辑中的CPLD（复杂可编程逻辑器件）由多个可编程的逻辑块组成。假设设计一个逻辑功能，使用CPLD实现，以下哪个因素对于资源利用效率影响较大？（）A.逻辑块的数量B.逻辑块之间的连接方式C.输入输出引脚的数量D.以上因素都很重要19、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20、用2输入与非门实现逻辑函数F=AB+CD，至少需要几个与非门？（）A.2B.3C.4D.521、在一个复杂的数字系统中，可能会包含多个时钟域。不同时钟域之间的信号传输需要进行特殊的处理，以避免出现亚稳态。亚稳态是指信号在不稳定的状态停留一段时间。以下关于亚稳态的描述，错误的是：（）A.可以通过增加同步器来减少亚稳态的影响B.亚稳态可能导致系统的错误输出C.亚稳态的持续时间是固定的D.亚稳态在高速数字系统中更容易出现22、数字逻辑是计算机科学和电子工程的重要基础，它主要研究数字信号和数字电路的设计与分析。在数字逻辑中，二进制数是最基本的数值表示形式。以下关于二进制数的描述，错误的是（）A.二进制数只有0和1两个数字B.二进制数的位权是2的幂次方C.二进制数转换为十进制数可以通过位权展开相加的方法D.二进制数在进行算术运算时，规则比十进制数简单，所以在所有情况下都更适合进行计算23、在数字逻辑中，编码器用于将一组输入信号转换为二进制编码输出。例如，一个8线-3线编码器，有8个输入信号，它会将输入的8个信号编码为3位二进制输出。如果同时有多个输入信号有效，以下关于编码器输出的描述，正确的是：（）A.输出是随机的B.输出是无效的C.输出是多个有效编码的组合D.输出是优先级最高的输入信号的编码24、在数字逻辑电路中，数据选择器可以实现多路数据的选择输出。一个8选1数据选择器，需要多少个控制信号？（）A.3个B.4个C.不确定D.根据数据选择器的类型判断25、对于一个用ROM实现的逻辑函数，若要改变其功能，需要进行什么操作？（）A.重新编程B.更换芯片C.调整输入D.以上都不是二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（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可靠性设计，包括容错技术和错误检测与纠正码的应用。2、（本题5分）详细阐述如何用硬件描述语言实现一个状态机的状态跳转的条件判断优化。3、（本题5分）详细阐述在加法器的硬件实现优化中，如使用流水线技术，其原理和效果。4、（本题5分）详细阐述在数字电路的可靠性测试计划制定中，需要包含的内容和注意事项。三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）利用译码器和比较器设计一个能根据输入数字控制多个设备不同状态的电路，画出逻辑图和控制策略。2、（本题5分）利用JK触发器和移位寄存器设计一个能实现串行数据转换为并行数据并存储的电路，画出逻辑图和状态转换图。3、（本题5分）设计一个数据选择器，根据4个控制信号从16个输入数据中选择一个输出。4、（本题5分）设计一个能将8位二进制数拆分为两个4位二进制数的逻辑电路，给出逻辑表达式和电路连接。5、（本题5分）利用比较器和数据选择器设计一个能根据输入的两个数字选择输出较大值或较小值的电路，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）有一个数字系统，包含一个8位的计数器和一个比较器。计数器从0开始计数，当计数值达到给定的8位二进制数时，比较器输出高电平。请分析计数器和比较器的工作原理，给出逻辑表达式