福州大學(xué)至誠(chéng)學(xué)院《數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場(chǎng)____________準(zhǔn)考證號(hào)學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場(chǎng)____________準(zhǔn)考證號(hào)…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁(yè)，共3頁(yè)福州大學(xué)至誠(chéng)學(xué)院《數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)》

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20個(gè)小題，每小題1分，共20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、想象一個(gè)數(shù)字系統(tǒng)中，需要對(duì)輸入的模擬信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化處理。以下哪個(gè)步驟可能是最先需要進(jìn)行的？（）A.采樣，按照一定的時(shí)間間隔獲取模擬信號(hào)的樣本值B.量化，將采樣得到的模擬值轉(zhuǎn)換為離散的數(shù)字值C.編碼，對(duì)量化后的數(shù)字值進(jìn)行編碼，以便存儲(chǔ)和傳輸D.濾波，去除模擬信號(hào)中的噪聲2、在數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)中，若要實(shí)現(xiàn)一個(gè)能檢測(cè)輸入的4位二進(jìn)制數(shù)中是否有奇數(shù)個(gè)1的電路，最少需要使用幾個(gè)異或門？（）A.1B.2C.3D.43、數(shù)字邏輯中的編碼器可以將多個(gè)輸入信號(hào)編碼為較少的輸出信號(hào)。一個(gè)16線-4線編碼器，當(dāng)輸入為特定值時(shí)，輸出的二進(jìn)制編碼是什么？（）A.根據(jù)編碼器的編碼規(guī)則確定輸出編碼B.輸出編碼是隨機(jī)的C.不確定D.根據(jù)編碼器的類型判斷4、在數(shù)字系統(tǒng)中，異步復(fù)位和同步復(fù)位是兩種常見的復(fù)位方式。異步復(fù)位不受時(shí)鐘信號(hào)的控制，而同步復(fù)位在時(shí)鐘信號(hào)的有效沿進(jìn)行復(fù)位操作。以下關(guān)于異步復(fù)位和同步復(fù)位的比較，正確的是：（）A.異步復(fù)位的可靠性高于同步復(fù)位B.同步復(fù)位更容易產(chǎn)生毛刺C.異步復(fù)位可能會(huì)導(dǎo)致亞穩(wěn)態(tài)D.同步復(fù)位的設(shè)計(jì)更簡(jiǎn)單5、已知邏輯函數(shù)F=(A+B)(C+D)(E+F)，用卡諾圖化簡(jiǎn)后，最簡(jiǎn)表達(dá)式為？（）A.A+C+EB.B+D+FC.A+D+ED.以上都不對(duì)6、考慮一個(gè)數(shù)字系統(tǒng)，需要對(duì)一個(gè)8位二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行加法運(yùn)算。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能，可以使用多種加法器結(jié)構(gòu)，如半加器、全加器等。如果要設(shè)計(jì)一個(gè)快速的8位并行加法器，以下哪種方法是最有效的？（）A.依次使用8個(gè)半加器串聯(lián)B.依次使用8個(gè)全加器串聯(lián)C.使用多個(gè)全加器并行連接，構(gòu)成超前進(jìn)位加法器D.先使用半加器，再使用全加器，混合串聯(lián)7、在數(shù)字邏輯電路的競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)現(xiàn)象中，假設(shè)一個(gè)電路在輸入信號(hào)發(fā)生變化時(shí)，由于不同路徑的延遲差異，可能會(huì)導(dǎo)致輸出出現(xiàn)短暫的錯(cuò)誤脈沖。這種現(xiàn)象可能會(huì)影響電路的穩(wěn)定性和可靠性。為了避免或減少競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)的影響，以下哪種措施是最為有效的？（）A.增加冗余項(xiàng)B.引入同步時(shí)鐘C.優(yōu)化電路布局D.降低電源電壓8、在數(shù)字系統(tǒng)中，一個(gè)能夠存儲(chǔ)8位二進(jìn)制信息的寄存器，至少需要：（）A.8個(gè)觸發(fā)器B.4個(gè)觸發(fā)器C.16個(gè)觸發(fā)器D.2個(gè)觸發(fā)器9、對(duì)于一個(gè)T觸發(fā)器，當(dāng)T=1時(shí)，在時(shí)鐘脈沖作用下，觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)的功能是：（）A.保持B.置0C.置1D.翻轉(zhuǎn)10、JK觸發(fā)器是一種功能較為強(qiáng)大的觸發(fā)器，具有置0、置1、保持和翻轉(zhuǎn)的功能。以下關(guān)于JK觸發(fā)器的描述，錯(cuò)誤的是（）A.JK觸發(fā)器的邏輯功能可以通過輸入J和K的不同組合來實(shí)現(xiàn)B.JK觸發(fā)器在時(shí)鐘脈沖的作用下，根據(jù)J和K的輸入進(jìn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換C.JK觸發(fā)器可以由D觸發(fā)器和其他邏輯門組合而成D.JK觸發(fā)器的功能相對(duì)復(fù)雜，在實(shí)際應(yīng)用中不如D觸發(fā)器方便11、在數(shù)字邏輯電路中，組合邏輯電路的輸出僅取決于當(dāng)前的輸入值。假設(shè)設(shè)計(jì)一個(gè)組合邏輯電路，用于判斷一個(gè)三位二進(jìn)制數(shù)是否能被3整除。輸入為A、B、C分別表示三位二進(jìn)制數(shù)的個(gè)位、十位和百位。以下哪種邏輯表達(dá)式能夠正確實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能？（）A.(A+B+C)%3==0B.(A^B^C)%3==0C.(A&B&C)%3==0D.(A|B|C)%3==012、組合邏輯電路的輸出僅僅取決于當(dāng)前的輸入，不存在記憶功能。以下關(guān)于組合邏輯電路的描述，錯(cuò)誤的是（）A.加法器、編碼器、譯碼器等都屬于組合邏輯電路B.組合邏輯電路可以用邏輯表達(dá)式、真值表、邏輯電路圖等多種方式來描述C.由于沒有記憶功能，組合邏輯電路的輸出在輸入不變的情況下不會(huì)發(fā)生改變D.組合邏輯電路的設(shè)計(jì)過程中，不需要考慮電路的時(shí)序問題13、在數(shù)字邏輯電路的故障診斷中，假設(shè)一個(gè)復(fù)雜的電路出現(xiàn)了異常輸出，但輸入信號(hào)看起來是正常的。為了找出故障的位置和原因，需要運(yùn)用各種測(cè)試方法和邏輯推理。以下哪種測(cè)試方法對(duì)于定位這種隱藏的電路故障最為有效？（）A.功能測(cè)試B.時(shí)序測(cè)試C.邏輯分析儀測(cè)試D.替換部件測(cè)試14、時(shí)序邏輯電路與組合邏輯電路不同，其輸出不僅取決于當(dāng)前輸入，還與之前的狀態(tài)有關(guān)。以下關(guān)于時(shí)序邏輯電路的描述，不正確的是（）A.觸發(fā)器是時(shí)序邏輯電路的基本存儲(chǔ)單元B.計(jì)數(shù)器和寄存器都是常見的時(shí)序邏輯電路C.時(shí)序邏輯電路在時(shí)鐘信號(hào)的控制下進(jìn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換D.時(shí)序邏輯電路的輸出變化與輸入的變化是完全同步的15、在數(shù)字邏輯電路中，組合邏輯電路的輸出僅僅取決于當(dāng)前的輸入。假設(shè)設(shè)計(jì)一個(gè)用于判斷一個(gè)三位二進(jìn)制數(shù)是否能被3整除的組合邏輯電路。以下哪種方法可能是實(shí)現(xiàn)該電路的有效途徑（）A.使用卡諾圖進(jìn)行邏輯化簡(jiǎn)B.直接通過邏輯門搭建，不進(jìn)行任何化簡(jiǎn)C.采用中規(guī)模集成電路，如譯碼器D.以上方法都不可行16、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM）在數(shù)字系統(tǒng)中也有廣泛應(yīng)用。以下關(guān)于RAM特點(diǎn)的描述中，正確的是（）A.讀寫速度比ROM快B.存儲(chǔ)的內(nèi)容在斷電后不會(huì)丟失C.可以隨機(jī)地進(jìn)行讀寫操作D.容量通常比ROM大17、在數(shù)字電路的邏輯門延遲分析中，假設(shè)一個(gè)組合邏輯電路由多個(gè)邏輯門組成，輸入信號(hào)經(jīng)過這些門的傳播延遲會(huì)影響電路的性能。以下哪種因素對(duì)邏輯門延遲的影響最大？（）A.邏輯門的類型B.輸入信號(hào)的變化頻率C.電路的復(fù)雜度D.電源電壓的穩(wěn)定性18、在一個(gè)數(shù)字電路中，需要實(shí)現(xiàn)一個(gè)邏輯函數(shù)，通過使用硬件描述語言（HDL）進(jìn)行描述。以下哪種HDL可能是最常用的？（）A.VHDL（VeryHighSpeedIntegratedCircuitHardwareDescriptionLanguage），語法嚴(yán)格，適合大型設(shè)計(jì)B.Verilog，語法簡(jiǎn)潔，應(yīng)用廣泛C.SystemVerilog，是Verilog的擴(kuò)展，功能更強(qiáng)大但學(xué)習(xí)難度大D.以上HDL都很常用，選擇取決于個(gè)人偏好和項(xiàng)目需求19、已知一個(gè)邏輯函數(shù)的真值表，用最小項(xiàng)之和的形式表示該函數(shù)，其中最小項(xiàng)的個(gè)數(shù)取決于？（）A.輸入變量的個(gè)數(shù)B.輸出變量的個(gè)數(shù)C.函數(shù)的復(fù)雜程度D.以上都不是20、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類型在靈活性和集成度方面具有優(yōu)勢(shì)？（）A.PALB.GALC.CPLDD.FPGA二、簡(jiǎn)答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）詳細(xì)說明數(shù)字邏輯中移位寄存器的并行加載和串行加載的特點(diǎn)和應(yīng)用場(chǎng)景，舉例說明其數(shù)據(jù)輸入方式的選擇。2、（本題5分）詳細(xì)闡述如何用硬件描述語言實(shí)現(xiàn)一個(gè)狀態(tài)機(jī)的狀態(tài)跳轉(zhuǎn)的優(yōu)先級(jí)設(shè)置。3、（本題5分）詳細(xì)說明在譯碼器的地址譯碼應(yīng)用中，如何將地址信號(hào)轉(zhuǎn)換為片選信號(hào)。4、（本題5分）詳細(xì)解釋數(shù)字邏輯中比較器的工作原理和實(shí)現(xiàn)方法，分析其在數(shù)據(jù)排序和判斷中的應(yīng)用。5、（本題5分）闡述數(shù)字邏輯中只讀存儲(chǔ)器（ROM）和隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM）的刷新機(jī)制和存儲(chǔ)單元的可靠性，分析其對(duì)系統(tǒng)性能的影響。三、設(shè)計(jì)題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）用D觸發(fā)器和加法器設(shè)計(jì)一個(gè)能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)累減并判斷借位的電路，給出邏輯圖和功能描述。2、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)能對(duì)輸入的兩個(gè)四位格雷碼進(jìn)行加法運(yùn)算的電路，使用邏輯門，畫出邏輯圖和運(yùn)算方法。3、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)能對(duì)輸入的9位二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行海明碼編碼的邏輯電路，給出邏輯函數(shù)表達(dá)式和電路連接。4、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)能檢測(cè)輸入的八位二進(jìn)制數(shù)中是否存在連續(xù)的01序列的電路，用邏輯門實(shí)現(xiàn)，畫出邏輯圖。5、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電路，能夠?qū)斎氲?位二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行加密，加密規(guī)則為每個(gè)位與相鄰的位進(jìn)行異或操作，輸出加密后的7位二進(jìn)制數(shù)，畫出邏輯電路圖。四、分析題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題10分）設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電路，能夠檢測(cè)一個(gè)64位二進(jìn)制數(shù)中是否存在連續(xù)的4個(gè)1。詳細(xì)分析檢測(cè)的邏輯思路和算法，說明電路中如何實(shí)現(xiàn)高效的連續(xù)位