四川輕化工大學(xué)《數(shù)字邏輯》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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《數(shù)字邏輯》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號(hào)一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共15個(gè)小題，每小題1分，共15分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的．）1、數(shù)字邏輯中的ROM（只讀存儲(chǔ)器）可以存儲(chǔ)固定的數(shù)據(jù)。假設(shè)一個(gè)8×4的ROM，其地址線(xiàn)有3條，數(shù)據(jù)線(xiàn)有4條。當(dāng)輸入地址為010時(shí)，輸出的數(shù)據(jù)可能是什么？（）A.0000B.0101C.1111D.以上都有可能2、在數(shù)字邏輯中，要用PLA（可編程邏輯陣列）實(shí)現(xiàn)一個(gè)4輸入2輸出的邏輯函數(shù)，需要多少個(gè)可編程的與陣列單元？（）A.4B.8C.16D.323、考慮一個(gè)同步時(shí)序邏輯電路，若其狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖中存在自循環(huán)的狀態(tài)，這意味著：（）A.電路存在故障B.電路可以保持在該狀態(tài)C.狀態(tài)轉(zhuǎn)換不穩(wěn)定D.無(wú)法確定電路的行為4、在數(shù)字電路設(shè)計(jì)中，需要對(duì)一個(gè)復(fù)雜的邏輯函數(shù)進(jìn)行化簡(jiǎn)，以減少門(mén)電路的數(shù)量和降低成本。假設(shè)給定的邏輯函數(shù)為F=AB'C+A'BC+ABC'+A'B'C'，以下哪種方法可能是最有效的化簡(jiǎn)途徑？（）A.運(yùn)用卡諾圖進(jìn)行化簡(jiǎn)B.通過(guò)邏輯代數(shù)的基本定律和公式進(jìn)行化簡(jiǎn)C.采用真值表分析化簡(jiǎn)D.隨機(jī)嘗試不同的運(yùn)算組合進(jìn)行化簡(jiǎn)5、假設(shè)要設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電路來(lái)實(shí)現(xiàn)一個(gè)計(jì)數(shù)器，能夠從0計(jì)數(shù)到15并循環(huán)。以下哪種計(jì)數(shù)器類(lèi)型可能是最合適的？（）A.異步計(jì)數(shù)器，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單但速度較慢，可能存在計(jì)數(shù)誤差B.同步計(jì)數(shù)器，速度快，計(jì)數(shù)準(zhǔn)確，但電路復(fù)雜C.可逆計(jì)數(shù)器，能夠?qū)崿F(xiàn)正反向計(jì)數(shù)，但控制邏輯復(fù)雜D.以上計(jì)數(shù)器類(lèi)型都可以，效果相同6、數(shù)字邏輯中的狀態(tài)機(jī)有多種類(lèi)型，如摩爾型和米利型。假設(shè)一個(gè)狀態(tài)機(jī)用于檢測(cè)輸入序列中連續(xù)的1，以下哪種類(lèi)型的狀態(tài)機(jī)更適合？（）A.摩爾型B.米利型C.兩者都可以D.兩者都不適合7、在數(shù)字邏輯的運(yùn)算中，補(bǔ)碼是一種重要的表示方法。以下關(guān)于補(bǔ)碼的描述，錯(cuò)誤的是（）A.正數(shù)的補(bǔ)碼與原碼相同，負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼是原碼的各位取反，末位加1B.補(bǔ)碼可以方便地進(jìn)行加法和減法運(yùn)算，無(wú)需考慮符號(hào)位C.補(bǔ)碼的表示范圍比原碼和反碼更廣D.補(bǔ)碼的轉(zhuǎn)換過(guò)程非常復(fù)雜，在實(shí)際應(yīng)用中很少使用8、時(shí)序邏輯電路與組合邏輯電路的主要區(qū)別在于時(shí)序邏輯電路包含存儲(chǔ)元件，其輸出不僅取決于當(dāng)前輸入，還與電路的過(guò)去狀態(tài)有關(guān)。以下關(guān)于時(shí)序邏輯電路的特點(diǎn)，不正確的是（）A.時(shí)序邏輯電路需要時(shí)鐘信號(hào)來(lái)同步操作B.時(shí)序邏輯電路的分析和設(shè)計(jì)比組合邏輯電路更復(fù)雜C.由于存在存儲(chǔ)元件，時(shí)序邏輯電路的功耗通常比組合邏輯電路低D.時(shí)序邏輯電路可以實(shí)現(xiàn)具有記憶功能的邏輯操作9、對(duì)于數(shù)字邏輯中的可編程邏輯器件（PLD），假設(shè)需要實(shí)現(xiàn)一個(gè)復(fù)雜的數(shù)字邏輯功能。以下哪種PLD類(lèi)型在靈活性和集成度方面具有優(yōu)勢(shì)？（）A.PALB.GALC.CPLDD.FPGA10、對(duì)于一個(gè)16進(jìn)制計(jì)數(shù)器，要實(shí)現(xiàn)從0計(jì)數(shù)到F，需要多少個(gè)時(shí)鐘脈沖？（）A.15B.16C.31D.3211、想象一個(gè)數(shù)字系統(tǒng)中，需要實(shí)現(xiàn)一個(gè)有限脈沖響應(yīng)（FIR）濾波器。以下哪種實(shí)現(xiàn)方式可能是最常見(jiàn)的？（）A.使用乘法器和加法器構(gòu)建直接型FIR濾波器B.采用遞歸結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)FIR濾波器，節(jié)省硬件資源C.利用查找表實(shí)現(xiàn)FIR濾波器，提高速度D.以上方式都不常用于實(shí)現(xiàn)FIR濾波器12、在數(shù)字邏輯中，數(shù)字集成電路按照集成度可以分為不同的類(lèi)型。假設(shè)我們正在了解數(shù)字集成電路。以下關(guān)于數(shù)字集成電路的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.小規(guī)模集成電路（SSI）通常包含幾個(gè)到十幾個(gè)邏輯門(mén)B.中規(guī)模集成電路（MSI）包含幾十個(gè)到幾百個(gè)邏輯門(mén)C.大規(guī)模集成電路（LSI）包含幾百個(gè)到幾千個(gè)邏輯門(mén)D.隨著集成度的提高，數(shù)字集成電路的性能和可靠性會(huì)逐漸降低13、在數(shù)字邏輯電路中，若要將一個(gè)正弦波信號(hào)轉(zhuǎn)換為方波信號(hào)，可以使用：（）A.計(jì)數(shù)器B.編碼器C.施密特觸發(fā)器D.數(shù)據(jù)選擇器14、在數(shù)字邏輯電路中，信號(hào)的傳輸會(huì)存在延遲，這會(huì)對(duì)電路的性能產(chǎn)生影響。以下關(guān)于信號(hào)傳輸延遲的描述，不正確的是（）A.信號(hào)傳輸延遲包括門(mén)延遲和布線(xiàn)延遲B.門(mén)延遲是由于邏輯門(mén)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的，通常是固定的C.布線(xiàn)延遲與電路的布局和連線(xiàn)長(zhǎng)度有關(guān)，可以通過(guò)優(yōu)化布線(xiàn)來(lái)減小D.信號(hào)傳輸延遲對(duì)數(shù)字電路的影響可以忽略不計(jì)，不需要在設(shè)計(jì)中考慮15、在數(shù)字邏輯中，利用中規(guī)模集成電路（MSI）可以構(gòu)建更復(fù)雜的邏輯電路。例如，使用計(jì)數(shù)器和譯碼器可以構(gòu)建順序脈沖發(fā)生器。以下關(guān)于順序脈沖發(fā)生器的描述，正確的是：（）A.可以產(chǎn)生固定頻率的脈沖序列B.輸出脈沖的寬度是固定的C.輸出脈沖的順序是隨機(jī)的D.可以根據(jù)需要產(chǎn)生特定順序的脈沖二、簡(jiǎn)答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）說(shuō)明在數(shù)字系統(tǒng)中如何進(jìn)行時(shí)鐘樹(shù)綜合，優(yōu)化時(shí)鐘信號(hào)的分布。2、（本題5分）深入解釋在數(shù)字邏輯中，編碼器和譯碼器的工作原理和功能，它們?cè)谛畔⑻幚碇械闹匾泽w現(xiàn)在哪里。3、（本題5分）深入分析在數(shù)字邏輯電路的信號(hào)噪聲抑制技術(shù)中，除了濾波還有哪些方法。4、（本題5分）詳細(xì)說(shuō)明在數(shù)字邏輯電路的板級(jí)設(shè)計(jì)中，如何進(jìn)行布局布線(xiàn)以提高電路的性能和可靠性。三、分析題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）使用觸發(fā)器和組合邏輯構(gòu)建一個(gè)數(shù)字鎖存器和寄存器，分析它們?cè)跀?shù)據(jù)存儲(chǔ)和傳輸中的作用和區(qū)別。探討如何在電路設(shè)計(jì)中正確選擇使用鎖存器和寄存器，以滿(mǎn)足不同的需求。2、（本題5分）使用加法器和減法器設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電路，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)浮點(diǎn)數(shù)的加減運(yùn)算。分析浮點(diǎn)數(shù)的表示格式和運(yùn)算規(guī)則，以及在硬件實(shí)現(xiàn)中需要考慮的特殊情況，如舍入和溢出處理。3、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電路，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)一個(gè)16位二進(jìn)制數(shù)的奇偶校驗(yàn)。深入分析奇偶校驗(yàn)的原理和算法，說(shuō)明如何在電路中檢測(cè)數(shù)據(jù)位中1的個(gè)數(shù)是奇數(shù)還是偶數(shù)，并給出相應(yīng)的輸出信號(hào)。同時(shí)考慮如何優(yōu)化電路以提高校驗(yàn)效率。4、（本題5分）有一個(gè)數(shù)字電路，使用JK觸發(fā)器和與非門(mén)實(shí)現(xiàn)狀態(tài)機(jī)。分析狀態(tài)機(jī)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換和輸出邏輯，給出狀態(tài)圖和邏輯表達(dá)式。通過(guò)具體的輸入序列，驗(yàn)證狀態(tài)機(jī)的功能和性能。5、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字邏輯電路，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)觸摸屏輸入信號(hào)的處理和坐標(biāo)計(jì)算。仔細(xì)分析觸摸屏的工作原理和信號(hào)特點(diǎn)，解釋電路中各個(gè)模塊的功能和計(jì)算邏輯，研究如何提高坐標(biāo)計(jì)算的精度和響應(yīng)速度。四、設(shè)計(jì)題（本大題共4個(gè)小題，共40分)1、（本題10分）使用計(jì)數(shù)器和譯碼器設(shè)計(jì)一個(gè)能顯示0-99數(shù)字的電路，畫(huà)出邏輯圖和說(shuō)明工作原理。2、（本題10分）用VerilogHDL描述一個(gè)能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)