北京石油化工學院《數(shù)字邏輯》2022-2023學年第一學期期末試卷

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《數(shù)字邏輯》2022-2023學年第一學期期末試卷題號一二三四總分得分一、單選題（本大題共15個小題，每小題1分，共15分．在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的．）1、在數(shù)字邏輯電路的競爭冒險現(xiàn)象中，當輸入信號發(fā)生變化時，可能會導致輸出出現(xiàn)短暫的錯誤脈沖。假設(shè)一個邏輯電路存在競爭冒險，以下哪種方法可以有效地消除這種現(xiàn)象（）A.增加冗余項B.減少邏輯門的數(shù)量C.改變輸入信號的頻率D.以上方法都不能消除競爭冒險2、對于一個同步時序邏輯電路，其輸出不僅取決于當前輸入，還取決于：（）A.上一時刻的輸入B.上一時刻的輸出C.內(nèi)部狀態(tài)D.時鐘脈沖頻率3、考慮數(shù)字電路中的比較器，假設(shè)需要比較兩個8位二進制數(shù)的大小。以下哪種比較器結(jié)構(gòu)在速度和復雜度上能夠取得較好的平衡？（）A.串行比較器B.并行比較器C.分級比較器D.以上比較器均可4、在數(shù)字電路中，競爭冒險現(xiàn)象可能會導致輸出出現(xiàn)錯誤。假設(shè)我們正在分析一個存在競爭冒險的電路。以下關(guān)于競爭冒險的描述，哪一項是不正確的？（）A.競爭冒險產(chǎn)生的原因是由于信號在邏輯門電路中的傳輸延遲不同B.可以通過增加冗余項、接入濾波電容等方法消除競爭冒險C.競爭冒險只會在組合邏輯電路中出現(xiàn)，時序邏輯電路中不會出現(xiàn)D.只要邏輯電路的設(shè)計合理，就一定不會出現(xiàn)競爭冒險現(xiàn)象5、數(shù)字邏輯中的競爭冒險現(xiàn)象是指什么？在一個組合邏輯電路中，如何判斷是否存在競爭冒險現(xiàn)象？（）A.競爭冒險是指由于邏輯門的延遲導致輸出出現(xiàn)錯誤的現(xiàn)象，可以通過觀察邏輯電路圖判斷是否存在B.競爭冒險是指由于輸入信號的變化導致輸出出現(xiàn)錯誤的現(xiàn)象，可以通過分析邏輯表達式判斷是否存在C.不確定D.競爭冒險現(xiàn)象很難判斷6、在數(shù)字系統(tǒng)中，一個能夠存儲8位二進制信息的寄存器，至少需要：（）A.8個觸發(fā)器B.4個觸發(fā)器C.16個觸發(fā)器D.2個觸發(fā)器7、在數(shù)字邏輯電路中，譯碼器的輸出可以連接到其他邏輯電路。一個3線-8線譯碼器的輸出連接到一個與門的輸入，當譯碼器的輸入為特定值時，與門的輸出會怎樣？（）A.與門的輸出會根據(jù)譯碼器的輸出和與門的另一個輸入確定B.與門的輸出會始終為高電平C.不確定D.與門的輸出會始終為低電平8、在數(shù)字邏輯中，若要實現(xiàn)一個能產(chǎn)生100kHz方波信號的電路，以下哪種集成電路可以考慮使用？（）A.555定時器B.74LS138C.74LS04D.74LS859、計數(shù)器是一種常見的時序邏輯電路，用于對脈沖進行計數(shù)。以下關(guān)于計數(shù)器的描述，錯誤的是（）A.計數(shù)器可以按照計數(shù)方式分為加法計數(shù)器、減法計數(shù)器和可逆計數(shù)器B.同步計數(shù)器的計數(shù)速度比異步計數(shù)器快，因為所有觸發(fā)器同時翻轉(zhuǎn)C.計數(shù)器的計數(shù)容量取決于觸發(fā)器的個數(shù)和計數(shù)方式D.計數(shù)器在工作過程中不會出現(xiàn)誤計數(shù)的情況10、想象一個數(shù)字系統(tǒng)中，需要將并行的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為串行數(shù)據(jù)進行傳輸。以下哪種器件或模塊可能是最關(guān)鍵的？（）A.移位寄存器，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的串行移位輸出B.計數(shù)器，用于控制數(shù)據(jù)的移位順序C.編碼器，將并行數(shù)據(jù)編碼為串行格式D.譯碼器，將串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)11、在數(shù)字邏輯中，乘法器是實現(xiàn)乘法運算的重要電路。以下關(guān)于乘法器實現(xiàn)方法的描述中，不正確的是（）A.可以使用移位相加的方法B.可以通過硬件電路直接實現(xiàn)C.乘法器的速度與位數(shù)成正比D.可以使用陣列乘法器提高速度12、一個4位的并行加法器，若采用先行進位方式，其運算速度比串行進位方式：（）A.快很多B.慢很多C.差不多D.無法比較13、在數(shù)字邏輯電路的實現(xiàn)中，可編程邏輯器件（PLD）如CPLD和FPGA得到了廣泛的應用。以下關(guān)于可編程邏輯器件的描述，錯誤的是（）A.CPLD結(jié)構(gòu)簡單，適合實現(xiàn)規(guī)模較小的邏輯電路B.FPGA具有更高的靈活性和集成度，適合復雜的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計C.可編程邏輯器件在使用前需要進行編程，可以通過硬件描述語言或原理圖輸入等方式D.一旦可編程邏輯器件被編程，就不能再進行修改，除非更換器件14、在數(shù)字邏輯的加法器設(shè)計中，半加器和全加器是基礎(chǔ)組件。假設(shè)要構(gòu)建一個能對兩個4位二進制數(shù)進行加法運算的電路，以下關(guān)于半加器和全加器的使用，哪個是正確的（）A.只需要使用半加器B.只需要使用全加器C.先使用半加器，再使用全加器D.以上方法都不正確15、在一個由與非門組成的基本RS觸發(fā)器中，當R=0，S=1時，觸發(fā)器的狀態(tài)為？（）A.置0B.置1C.不確定D.保持不變二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）深入解釋在移位寄存器的同步與異步操作比較中，它們的特點和適用場景。2、（本題5分）說明在數(shù)字電路中如何利用狀態(tài)化簡技術(shù)優(yōu)化有限狀態(tài)機。3、（本題5分）闡述加法器的工作原理，包括半加器和全加器，并且說明如何用它們構(gòu)建多位加法器。4、（本題5分）詳細闡述在加法器的減法實現(xiàn)中，如何通過補碼將減法運算轉(zhuǎn)換為加法運算。三、分析題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）用數(shù)字邏輯實現(xiàn)一個序列檢測器，能夠檢測特定的二進制序列輸入。深入剖析序列檢測器的設(shè)計思路，包括狀態(tài)的定義、狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖的繪制以及邏輯電路的實現(xiàn)，探討如何提高檢測器對噪聲和干擾的抵抗能力。2、（本題5分）利用數(shù)字邏輯設(shè)計一個數(shù)字視頻編碼電路，例如MPEG或H.264編碼。詳細闡述視頻編碼的原理和算法，分析各個模塊（如運動估計、變換編碼等）的邏輯實現(xiàn)和優(yōu)化方法。3、（本題5分）設(shè)計一個組合邏輯電路，用于判斷一個3位二進制數(shù)是否能被3整除。請詳細闡述設(shè)計思路，使用邏輯表達式和真值表進行分析，并畫出相應的邏輯電路圖。思考該電路在數(shù)字信號處理和編碼解碼中的應用可能性。4、（本題5分）設(shè)計一個數(shù)字電路，能夠?qū)斎氲?位二進制數(shù)進行邏輯取反操作，并輸出結(jié)果。仔細說明邏輯取反的規(guī)則和電路實現(xiàn)方式，考慮如何處理輸入數(shù)據(jù)的位寬變化和擴展。5、（本題5分）給定一個數(shù)字圖像處理系統(tǒng)中的圖像旋轉(zhuǎn)模塊，需要將輸入的圖像按照指定的角度進行旋轉(zhuǎn)。分析圖像旋轉(zhuǎn)的算法和實現(xiàn)方法，設(shè)計相應的數(shù)字電路實現(xiàn)圖像旋轉(zhuǎn)功能。探討如何減少旋轉(zhuǎn)過程中的圖像失真和提高處理速度。四、設(shè)計題（本大題共4個小題，共40分)1、（本題10分）設(shè)計一個能檢測輸入的6位二進制數(shù)中是否存在連續(xù)的3個1的邏輯電路，給出邏輯表達