北京理工大學(xué)《數(shù)字邏輯》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

自覺(jué)遵守考場(chǎng)紀(jì)律如考試作弊此答卷無(wú)效密自覺(jué)遵守考場(chǎng)紀(jì)律如考試作弊此答卷無(wú)效密封線第1頁(yè)，共3頁(yè)北京理工大學(xué)《數(shù)字邏輯》

2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷院(系)_______班級(jí)_______學(xué)號(hào)_______姓名_______題號(hào)一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共30個(gè)小題，每小題1分，共30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、在數(shù)字邏輯中，奇偶校驗(yàn)碼常用于檢測(cè)數(shù)據(jù)傳輸中的錯(cuò)誤。以下關(guān)于奇偶校驗(yàn)碼的描述中，錯(cuò)誤的是（）A.奇偶校驗(yàn)碼可以檢測(cè)出奇數(shù)位錯(cuò)誤B.奇校驗(yàn)碼中1的個(gè)數(shù)為奇數(shù)，偶校驗(yàn)碼中1的個(gè)數(shù)為偶數(shù)C.奇偶校驗(yàn)碼不能糾正錯(cuò)誤，只能檢測(cè)錯(cuò)誤D.奇偶校驗(yàn)碼增加的校驗(yàn)位越多，檢測(cè)錯(cuò)誤的能力越強(qiáng)2、在數(shù)字邏輯的教學(xué)和學(xué)習(xí)中，實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)是非常重要的。以下關(guān)于數(shù)字邏輯實(shí)驗(yàn)的描述，正確的是（）A.數(shù)字邏輯實(shí)驗(yàn)可以幫助學(xué)生更好地理解理論知識(shí)，提高動(dòng)手能力B.實(shí)驗(yàn)中只需要按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)的步驟進(jìn)行操作，不需要思考和創(chuàng)新C.數(shù)字邏輯實(shí)驗(yàn)的結(jié)果一定是準(zhǔn)確無(wú)誤的，不會(huì)出現(xiàn)任何問(wèn)題D.數(shù)字邏輯實(shí)驗(yàn)設(shè)備的先進(jìn)程度決定了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量和效果3、在數(shù)字邏輯中，若要實(shí)現(xiàn)將輸入的4位二進(jìn)制數(shù)擴(kuò)大兩倍的功能，以下哪種電路設(shè)計(jì)是可行的？（）A.在原數(shù)左邊添加兩個(gè)0B.將原數(shù)左移一位C.將原數(shù)與自身相加D.對(duì)原數(shù)進(jìn)行取反操作4、對(duì)于一個(gè)同步置數(shù)的計(jì)數(shù)器，在置數(shù)信號(hào)有效時(shí)，計(jì)數(shù)器的狀態(tài)會(huì)立即變?yōu)轭A(yù)置的數(shù)值嗎？（）A.會(huì)B.不會(huì)C.取決于時(shí)鐘信號(hào)D.以上都不對(duì)5、在數(shù)字邏輯中，奇偶校驗(yàn)碼可以用于檢測(cè)數(shù)據(jù)傳輸中的錯(cuò)誤。奇校驗(yàn)碼是指數(shù)據(jù)中1的個(gè)數(shù)加上校驗(yàn)位后為奇數(shù)，偶校驗(yàn)碼則相反。對(duì)于一個(gè)8位的數(shù)據(jù)10101100，采用偶校驗(yàn)碼時(shí)，校驗(yàn)位應(yīng)為：（）A.0B.1C.無(wú)法確定D.取決于傳輸方式6、在數(shù)字電路中，使用加法器實(shí)現(xiàn)兩個(gè)8位有符號(hào)數(shù)的加法運(yùn)算，若最高位產(chǎn)生進(jìn)位，那么這個(gè)進(jìn)位表示什么？（）A.溢出B.正常進(jìn)位C.錯(cuò)誤D.以上都不對(duì)7、對(duì)于一個(gè)用VerilogHDL描述的數(shù)字邏輯電路，以下哪種語(yǔ)句通常用于描述組合邏輯？（）A.alwaysB.initialC.assignD.module8、在數(shù)字電路中，能夠?qū)⑤斎氲母?、低電平編碼為二進(jìn)制代碼的電路是？（）A.優(yōu)先編碼器B.普通編碼器C.七段顯示譯碼器D.以上都不是9、在數(shù)字邏輯電路的測(cè)試和故障診斷中，邏輯分析儀是一種常用的工具。它可以同時(shí)監(jiān)測(cè)多個(gè)信號(hào)，并以圖形的方式顯示信號(hào)的變化。邏輯分析儀的主要優(yōu)點(diǎn)包括：（）A.只能處理低速信號(hào)B.不能存儲(chǔ)大量的數(shù)據(jù)C.能夠快速準(zhǔn)確地捕捉和分析信號(hào)D.價(jià)格昂貴，不適合一般應(yīng)用10、數(shù)字邏輯中的加法器可以分為串行加法器和并行加法器。串行加法器和并行加法器的主要區(qū)別是什么？（）A.串行加法器逐位進(jìn)行加法運(yùn)算，并行加法器同時(shí)對(duì)多位進(jìn)行加法運(yùn)算B.串行加法器的運(yùn)算速度快，并行加法器的運(yùn)算速度慢C.不確定D.串行加法器和并行加法器沒(méi)有區(qū)別11、在數(shù)字電路中，下列哪種邏輯門的輸出不僅取決于當(dāng)前的輸入，還取決于之前的輸出狀態(tài)？（）A.與門B.或門C.非門D.觸發(fā)器12、在數(shù)字邏輯電路中，假設(shè)我們要設(shè)計(jì)一個(gè)加法器來(lái)計(jì)算兩個(gè)4位二進(jìn)制數(shù)的和。考慮到速度和復(fù)雜度的平衡，以下哪種加法器結(jié)構(gòu)通常是較為理想的選擇？（）A.半加器級(jí)聯(lián)B.全加器級(jí)聯(lián)C.并行加法器D.串行加法器13、用2輸入與非門實(shí)現(xiàn)邏輯函數(shù)F=AB+CD，至少需要幾個(gè)與非門？（）A.2B.3C.4D.514、假設(shè)正在設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電路，用于將一個(gè)4位二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的格雷碼。格雷碼是一種相鄰數(shù)值只有一位變化的編碼方式。要實(shí)現(xiàn)這個(gè)轉(zhuǎn)換功能，以下哪種邏輯門的組合是最合適的？（）A.僅使用與門和或門B.僅使用非門和與非門C.使用多種邏輯門，包括與門、或門、非門等的組合D.無(wú)法通過(guò)邏輯門實(shí)現(xiàn)，需要使用特殊的集成電路15、在數(shù)字邏輯電路中，數(shù)據(jù)選擇器可以根據(jù)控制信號(hào)選擇不同的輸入數(shù)據(jù)作為輸出。一個(gè)4選1數(shù)據(jù)選擇器，當(dāng)控制信號(hào)為特定值時(shí)，如何確定輸出是哪個(gè)輸入數(shù)據(jù)？（）A.根據(jù)控制信號(hào)的二進(jìn)制值確定輸出B.根據(jù)輸入數(shù)據(jù)的大小確定輸出C.不確定D.根據(jù)其他因素判斷16、在數(shù)字邏輯電路的設(shè)計(jì)中，需要進(jìn)行邏輯綜合，將高級(jí)描述轉(zhuǎn)換為門級(jí)電路。邏輯綜合工具可以根據(jù)約束條件進(jìn)行優(yōu)化。以下關(guān)于邏輯綜合的描述，錯(cuò)誤的是：（）A.可以自動(dòng)完成邏輯化簡(jiǎn)B.不能考慮時(shí)序約束C.可以優(yōu)化電路的面積和速度D.可以根據(jù)不同的工藝庫(kù)進(jìn)行映射17、在數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，需要對(duì)電路的性能進(jìn)行評(píng)估和優(yōu)化。性能指標(biāo)包括延遲、功耗、面積等。為了降低延遲，可以采用流水線技術(shù)。以下關(guān)于流水線技術(shù)的描述，錯(cuò)誤的是：（）A.可以提高系統(tǒng)的吞吐量B.會(huì)增加系統(tǒng)的硬件復(fù)雜度C.每個(gè)階段的處理時(shí)間必須相同D.可以減少每個(gè)指令的執(zhí)行時(shí)間18、在數(shù)字邏輯中，若要實(shí)現(xiàn)一個(gè)能產(chǎn)生100kHz方波信號(hào)的電路，以下哪種集成電路可以考慮使用？（）A.555定時(shí)器B.74LS138C.74LS04D.74LS8519、考慮一個(gè)數(shù)字電路中的乘法器，需要實(shí)現(xiàn)兩個(gè)4位二進(jìn)制數(shù)的乘法運(yùn)算。以下哪種乘法器的實(shí)現(xiàn)方式在速度和面積上可能取得較好的平衡？（）A.基于加法器和移位操作的乘法器B.陣列乘法器，通過(guò)硬件陣列實(shí)現(xiàn)C.利用軟件算法在數(shù)字電路中實(shí)現(xiàn)乘法D.以上方式在速度和面積上無(wú)法平衡20、在數(shù)字系統(tǒng)中，需要對(duì)一個(gè)脈沖信號(hào)進(jìn)行整形和濾波，以得到更清晰穩(wěn)定的信號(hào)。以下哪種電路可以實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能？（）A.施密特觸發(fā)器，對(duì)輸入進(jìn)行整形B.低通濾波器，濾除高頻噪聲C.積分電路，平滑信號(hào)D.以上電路都可以用于信號(hào)整形和濾波21、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(guò)數(shù)字邏輯電路來(lái)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(kāi)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22、考慮一個(gè)數(shù)字系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)選擇器，它需要根據(jù)控制信號(hào)從多個(gè)輸入數(shù)據(jù)中選擇一個(gè)輸出。假設(shè)有4個(gè)輸入數(shù)據(jù)和2位的控制信號(hào)，以下哪種數(shù)據(jù)選擇器能夠?qū)崿F(xiàn)這個(gè)功能？（）A.4選1數(shù)據(jù)選擇器B.8選1數(shù)據(jù)選擇器C.16選1數(shù)據(jù)選擇器D.無(wú)法通過(guò)現(xiàn)有的數(shù)據(jù)選擇器實(shí)現(xiàn)，需要自行設(shè)計(jì)23、邏輯門是數(shù)字電路的基本單元。與門、或門和非門是三種常見(jiàn)的基本邏輯門。以下關(guān)于與門邏輯功能的描述中，不正確的是（）A.只有當(dāng)所有輸入都為1時(shí)，輸出才為1B.輸入中有0，則輸出為0C.可以用“乘”運(yùn)算來(lái)表示與門的邏輯D.與門的輸出與輸入的順序無(wú)關(guān)24、數(shù)字邏輯中的FPGA（現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列）具有可編程的特性。假設(shè)在一個(gè)FPGA設(shè)計(jì)中，需要更改某個(gè)邏輯功能，以下哪種方式可以實(shí)現(xiàn)？（）A.重新編程B.更換芯片C.調(diào)整外部電路D.以上方式都不行25、時(shí)序邏輯電路與組合邏輯電路不同，它包含存儲(chǔ)元件，能夠記住過(guò)去的輸入信息。常見(jiàn)的時(shí)序邏輯電路有觸發(fā)器、計(jì)數(shù)器和寄存器等。在一個(gè)D觸發(fā)器中，當(dāng)時(shí)鐘脈沖上升沿到來(lái)時(shí)，如果D輸入端的值為1，那么輸出Q的值將：（）A.保持不變B.變?yōu)?C.變?yōu)?D.不確定，取決于之前的狀態(tài)26、已知邏輯函數(shù)F=A'B+AB'，若A=1，B=0，則F的值為？（）A.0B.1C.不確定D.以上都不對(duì)27、在一個(gè)數(shù)字電路中，出現(xiàn)了競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)現(xiàn)象，導(dǎo)致輸出出現(xiàn)了不應(yīng)有的尖峰脈沖。以下哪種方法可能是最有效地消除競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)？（）A.增加冗余項(xiàng)，修改邏輯表達(dá)式B.接入濾波電容，消除尖峰脈沖C.選擇速度更快的邏輯門D.以上方法結(jié)合使用28、在數(shù)字系統(tǒng)中，異步復(fù)位和同步復(fù)位是兩種常見(jiàn)的復(fù)位方式。假設(shè)我們正在設(shè)計(jì)一個(gè)具有復(fù)位功能的電路。以下關(guān)于異步復(fù)位和同步復(fù)位的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.異步復(fù)位信號(hào)不受時(shí)鐘信號(hào)的控制，在復(fù)位信號(hào)有效時(shí)立即將電路復(fù)位B.同步復(fù)位信號(hào)在時(shí)鐘上升沿或下降沿時(shí)，根據(jù)復(fù)位信號(hào)的狀態(tài)進(jìn)行復(fù)位操作C.異步復(fù)位的優(yōu)點(diǎn)是復(fù)位響應(yīng)速度快，缺點(diǎn)是可能會(huì)產(chǎn)生亞穩(wěn)態(tài)D.同步復(fù)位比異步復(fù)位更可靠，不會(huì)出現(xiàn)亞穩(wěn)態(tài)問(wèn)題，因此應(yīng)優(yōu)先使用同步復(fù)位29、數(shù)字邏輯中的加法器是重要的運(yùn)算單元。假設(shè)要設(shè)計(jì)一個(gè)4位二進(jìn)制加法器，使用全加器來(lái)實(shí)現(xiàn)。在考慮進(jìn)位傳遞時(shí)，以下哪種方法能夠有效地減少電路的延遲和復(fù)雜度？（）A.串行進(jìn)位B.并行進(jìn)位C.分組進(jìn)位D.不考慮進(jìn)位，直接相加30、用3線-8線譯碼器和與非門實(shí)現(xiàn)邏輯函數(shù)F=A'B'C+ABC'，需要幾片譯碼器？（）A.1B.2C.3D.4二、分析題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)譯碼器電路，能夠?qū)?位二進(jìn)制輸入轉(zhuǎn)換為16個(gè)輸出信號(hào)。全面分析譯碼器的邏輯功能、內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理，討論如何通過(guò)增加使能控制端來(lái)提高譯碼器的靈活性和實(shí)用性。2、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)組合邏輯電路，用于判斷一個(gè)3位二進(jìn)制數(shù)是否能被3整除。請(qǐng)?jiān)敿?xì)闡述設(shè)計(jì)思路，使用邏輯表達(dá)式和真值表進(jìn)行分析，并畫(huà)出相應(yīng)的邏輯電路圖。思考該電路在數(shù)字信號(hào)處理和編碼解碼中的應(yīng)用可能性。3、（本題5分）有一個(gè)數(shù)字圖像處理系統(tǒng)中的邊緣檢測(cè)模塊，需要檢測(cè)圖像中物體的邊緣。分析邊緣檢測(cè)的算法和原理，如Sobel算子、Canny算子等。設(shè)計(jì)相應(yīng)的數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)邊緣檢測(cè)功能，探討如何優(yōu)化電路以提高邊緣檢測(cè)的準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性。4、（本題5分）使用計(jì)數(shù)器和邏輯門構(gòu)建一個(gè)數(shù)字頻率計(jì)，能夠測(cè)量輸入信號(hào)的頻率。分析頻率測(cè)量的原理和電路實(shí)現(xiàn)，包括計(jì)數(shù)時(shí)間的選擇和精度的計(jì)算，以及如何提高頻率計(jì)的測(cè)量范圍和分辨率。5、（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。三、簡(jiǎn)答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）解釋在數(shù)字系統(tǒng)中什么是數(shù)字信號(hào)的眼圖，以及如何通過(guò)眼圖評(píng)估信號(hào)質(zhì)量。2、（本題5分）詳細(xì)闡述如何用硬件描述語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)一個(gè)計(jì)數(shù)器的異步復(fù)位功能。3、（本題5分）深入解釋在數(shù)字電路的電磁兼容性設(shè)計(jì)中，采取哪些措施來(lái)減少電磁干擾和提高抗