連云港師范高等?？茖W(xué)?！稊?shù)字邏輯實(shí)踐》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷

自覺遵守考場(chǎng)紀(jì)律如考試作弊此答卷無效密自覺遵守考場(chǎng)紀(jì)律如考試作弊此答卷無效密封線第1頁，共3頁連云港師范高等?？茖W(xué)校

《數(shù)字邏輯實(shí)踐》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷院(系)_______班級(jí)_______學(xué)號(hào)_______姓名_______題號(hào)一二三四總分得分一、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、對(duì)于一個(gè)由或非門組成的基本RS觸發(fā)器，當(dāng)R=1，S=0時(shí)，觸發(fā)器的狀態(tài)為？（）A.置0B.置1C.不確定D.保持不變2、計(jì)數(shù)器是一種常見的時(shí)序邏輯電路，用于對(duì)脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)。有同步計(jì)數(shù)器和異步計(jì)數(shù)器之分。同步計(jì)數(shù)器的所有觸發(fā)器共用同一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)，而異步計(jì)數(shù)器的觸發(fā)器則不是。對(duì)于一個(gè)4位異步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器，從初始狀態(tài)0000開始計(jì)數(shù)，經(jīng)過8個(gè)時(shí)鐘脈沖后，計(jì)數(shù)器的狀態(tài)為：（）A.1000B.0111C.1001D.11003、數(shù)字邏輯中的譯碼器可以將輸入的二進(jìn)制代碼轉(zhuǎn)換為特定的輸出信號(hào)。一個(gè)3線-8線譯碼器，當(dāng)輸入為特定的二進(jìn)制代碼時(shí)，有幾個(gè)輸出為高電平？（）A.一個(gè)B.兩個(gè)C.不確定D.根據(jù)具體情況判斷4、在數(shù)字邏輯電路中，時(shí)序邏輯電路與組合邏輯電路的主要區(qū)別是什么？時(shí)序邏輯電路的輸出除了取決于當(dāng)前輸入還與什么有關(guān)？（）A.時(shí)序邏輯電路的輸出還與過去的輸入有關(guān)B.時(shí)序邏輯電路的輸出還與電路的結(jié)構(gòu)有關(guān)C.不確定D.時(shí)序邏輯電路的輸出還與邏輯門的數(shù)量有關(guān)5、假設(shè)要實(shí)現(xiàn)一個(gè)數(shù)字電路，能夠?qū)⑤斎氲?位二進(jìn)制數(shù)乘以2。在不使用乘法器芯片的情況下，以下哪種方法可能是可行的？（）A.將二進(jìn)制數(shù)左移一位，低位補(bǔ)0B.通過加法運(yùn)算實(shí)現(xiàn)乘法，需要多次加法操作C.使用邏輯門構(gòu)建乘法運(yùn)算電路，復(fù)雜且效率低D.無法通過簡(jiǎn)單的邏輯操作實(shí)現(xiàn)乘以2的功能6、已知一個(gè)數(shù)字電路的輸入信號(hào)頻率為10kHz，經(jīng)過一個(gè)2分頻電路后，輸出信號(hào)的頻率是多少？（）A.5kHzB.10kHzC.20kHzD.40kHz7、對(duì)于一個(gè)同步時(shí)序邏輯電路，其輸出不僅取決于當(dāng)前輸入，還取決于：（）A.上一時(shí)刻的輸入B.上一時(shí)刻的輸出C.內(nèi)部狀態(tài)D.時(shí)鐘脈沖頻率8、在數(shù)字系統(tǒng)中，若要將一個(gè)頻率為200kHz的方波信號(hào)進(jìn)行三分頻，以下哪種電路可以實(shí)現(xiàn)？（）A.計(jì)數(shù)器B.分頻器C.加法器D.乘法器9、考慮一個(gè)數(shù)字系統(tǒng)，其中的時(shí)序邏輯電路出現(xiàn)了不穩(wěn)定的輸出。經(jīng)過檢查，發(fā)現(xiàn)是由于時(shí)鐘信號(hào)的抖動(dòng)導(dǎo)致的。為了減少時(shí)鐘抖動(dòng)的影響，以下哪種方法是可行的？（）A.使用更穩(wěn)定的時(shí)鐘源B.增加時(shí)鐘的緩沖級(jí)數(shù)C.對(duì)時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行濾波處理D.以上方法都可以有效地減少時(shí)鐘抖動(dòng)的影響10、在數(shù)字邏輯電路的面積優(yōu)化中，假設(shè)給定一個(gè)功能需求，需要在滿足性能要求的前提下盡量減小芯片面積?？梢酝ㄟ^邏輯化簡(jiǎn)、資源共享和架構(gòu)優(yōu)化等方法來實(shí)現(xiàn)。以下哪種方法在面積優(yōu)化中通常能夠帶來最大的節(jié)??？（）A.邏輯門級(jí)的優(yōu)化B.功能模塊的復(fù)用C.算法層面的改進(jìn)D.選擇更小尺寸的晶體管11、在數(shù)字通信系統(tǒng)中，數(shù)字邏輯也發(fā)揮著重要的作用。以下關(guān)于數(shù)字通信中數(shù)字邏輯的描述，錯(cuò)誤的是（）A.數(shù)字調(diào)制和解調(diào)可以通過數(shù)字邏輯電路來實(shí)現(xiàn)B.糾錯(cuò)編碼和解碼需要用到數(shù)字邏輯的運(yùn)算C.數(shù)字通信中的信號(hào)處理和傳輸都離不開數(shù)字邏輯D.數(shù)字邏輯在數(shù)字通信中的應(yīng)用非常簡(jiǎn)單，不需要深入研究12、在數(shù)字電路中，異步時(shí)序電路與同步時(shí)序電路相比，具有一些不同的特點(diǎn)。假設(shè)一個(gè)異步計(jì)數(shù)器，其計(jì)數(shù)速度可能會(huì)受到以下哪個(gè)因素的影響？（）A.時(shí)鐘信號(hào)的頻率B.觸發(fā)器的類型C.各觸發(fā)器之間的延遲差異D.計(jì)數(shù)器的初始值13、對(duì)于一個(gè)JK觸發(fā)器，若J=1，K=0，在時(shí)鐘脈沖作用下，其輸出狀態(tài)為？（）A.置0B.置1C.保持不變D.翻轉(zhuǎn)14、考慮到一個(gè)數(shù)字圖像處理系統(tǒng)，需要對(duì)圖像進(jìn)行邊緣檢測(cè)、特征提取等操作。這些操作通?；谔囟ǖ倪壿嬤\(yùn)算和算法實(shí)現(xiàn)。為了提高圖像處理的速度和精度，以下哪種數(shù)字邏輯架構(gòu)最適合用于圖像的并行處理？（）A.多核處理器架構(gòu)B.圖形處理單元（GPU）架構(gòu)C.專用數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）架構(gòu)D.以上都是15、在數(shù)字系統(tǒng)中，經(jīng)常需要進(jìn)行數(shù)值的比較和判斷。比較器可以用于比較兩個(gè)數(shù)字的大小。一個(gè)4位數(shù)值比較器，當(dāng)輸入A=1010，B=1100時(shí)，輸出的結(jié)果為：（）A.A>BB.A<BC.A=BD.無法確定16、對(duì)于一個(gè)同步時(shí)序邏輯電路，若狀態(tài)方程和驅(qū)動(dòng)方程已知，能否確定其輸出方程？（）A.能B.不能C.不確定D.以上都有可能17、若要實(shí)現(xiàn)一個(gè)能將4位二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為格雷碼的電路，以下哪種集成電路可能會(huì)被用到？（）A.加法器B.編碼器C.譯碼器D.數(shù)據(jù)選擇器18、若一個(gè)數(shù)字電路的輸入信號(hào)為連續(xù)變化的模擬信號(hào)，需要經(jīng)過什么處理才能被數(shù)字電路識(shí)別？（）A.濾波B.放大C.量化D.編碼19、若一個(gè)數(shù)字系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率為50MHz，經(jīng)過一個(gè)四分頻電路后，輸出信號(hào)的周期是多少？（）A.80nsB.40nsC.20nsD.10ns20、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）在數(shù)字電路設(shè)計(jì)中，解釋如何進(jìn)行數(shù)字邏輯電路的可靠性設(shè)計(jì)，包括容錯(cuò)技術(shù)和錯(cuò)誤檢測(cè)與糾正碼的應(yīng)用。2、（本題5分）解釋在數(shù)字系統(tǒng)中什么是異步FIFO（先入先出隊(duì)列），以及它的工作原理和應(yīng)用場(chǎng)景。3、（本題5分）詳細(xì)說明數(shù)字邏輯中加法器和減法器的低電壓設(shè)計(jì)技術(shù)，分析其在降低功耗和提高集成度方面的優(yōu)勢(shì)。4、（本題5分）在數(shù)字電路中，解釋如何分析數(shù)字邏輯電路的定時(shí)特性，包括傳播延遲、時(shí)鐘偏移和時(shí)鐘抖動(dòng)等對(duì)電路性能的影響。5、（本題5分）解釋什么是數(shù)字邏輯中的異步電路的metastabilitywindow（亞穩(wěn)態(tài)窗口），以及如何減小其影響。三、設(shè)計(jì)題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)能對(duì)輸入的7位二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行格雷碼編碼的邏輯電路，給出邏輯函數(shù)表達(dá)式和電路實(shí)現(xiàn)。2、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)能對(duì)輸入的6位二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行反碼操作的邏輯電路，列出真值表和邏輯函數(shù)表達(dá)式。3、（本題5分）利用邏輯門設(shè)計(jì)一個(gè)同或門。4、（本題5分）使用門電路設(shè)計(jì)一個(gè)一位全加器，要求畫出邏輯電路圖，并列出其真值表，分析其功能。5、（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。四、分析題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題10分）使用觸發(fā)器和邏輯門構(gòu)建一個(gè)有限狀態(tài)機(jī)（FSM），實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡(jiǎn)單的交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)。規(guī)定不同的狀態(tài)表示紅燈、綠燈和黃燈的亮滅情況，并分析狀態(tài)轉(zhuǎn)換的條件和邏輯，探討如何增強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性和可擴(kuò)展性。2、（本題10分）設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電路，能夠檢測(cè)一個(gè)