廣州幼兒師范高等?？茖W(xué)?！稊?shù)字邏輯與計(jì)算機(jī)組成原理》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷院(系)_______班級_______學(xué)號_______姓名_______題號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、已知一個(gè)JK觸發(fā)器的特性方程為Q*=JQ'+K'Q，當(dāng)J=1，K=1時(shí)，在時(shí)鐘脈沖作用下，觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)什么功能？（）A.置0B.置1C.翻轉(zhuǎn)D.保持2、對于一個(gè)T觸發(fā)器，當(dāng)T=1時(shí)，在時(shí)鐘脈沖作用下，其輸出狀態(tài)？（）A.置0B.置1C.保持不變D.翻轉(zhuǎn)3、在數(shù)字邏輯中，若要將一個(gè)格雷碼轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制碼，以下哪種方法是正確的？（）A.直接轉(zhuǎn)換B.通過中間編碼轉(zhuǎn)換C.無法直接轉(zhuǎn)換D.以上都不對4、假設(shè)要設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電路來實(shí)現(xiàn)一個(gè)乘法器，能夠?qū)蓚€(gè)4位二進(jìn)制數(shù)相乘。以下哪種乘法算法的實(shí)現(xiàn)可能是最有效的？（）A.移位相加乘法算法，通過多次移位和加法實(shí)現(xiàn)乘法B.陣列乘法器，使用大量的與門和加法器實(shí)現(xiàn)并行乘法C.查找表乘法器，預(yù)先計(jì)算并存儲(chǔ)乘法結(jié)果，通過查找表獲取D.以上乘法算法的效率相同，可以任意選擇5、在數(shù)字圖像處理中，數(shù)字邏輯可以用于圖像的增強(qiáng)、壓縮等操作。以下關(guān)于數(shù)字圖像處理中數(shù)字邏輯的描述，錯(cuò)誤的是（）A.可以使用數(shù)字邏輯電路對圖像的像素值進(jìn)行運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)圖像增強(qiáng)B.圖像壓縮算法可以通過數(shù)字邏輯電路來實(shí)現(xiàn)，提高壓縮效率C.數(shù)字邏輯在數(shù)字圖像處理中的應(yīng)用效果不如傳統(tǒng)的圖像處理方法D.數(shù)字邏輯的高速處理能力有助于實(shí)時(shí)處理圖像數(shù)據(jù)6、計(jì)數(shù)器在數(shù)字系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用。以下關(guān)于計(jì)數(shù)器的描述，不準(zhǔn)確的是（）A.計(jì)數(shù)器可以按照遞增或遞減的方式計(jì)數(shù)B.異步計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)速度比同步計(jì)數(shù)器快C.計(jì)數(shù)器的模值決定了其計(jì)數(shù)的范圍D.可以通過觸發(fā)器和邏輯門來構(gòu)建計(jì)數(shù)器7、在數(shù)字系統(tǒng)中，數(shù)字信號具有離散的數(shù)值和特定的時(shí)間間隔。以下關(guān)于數(shù)字信號特點(diǎn)的描述中，正確的是（）A.抗干擾能力強(qiáng)B.便于存儲(chǔ)和處理C.精度高D.以上都是8、在數(shù)字邏輯電路的功耗優(yōu)化中，假設(shè)一個(gè)移動(dòng)設(shè)備中的數(shù)字電路需要降低功耗以延長電池壽命?？梢詮碾娐方Y(jié)構(gòu)、工作電壓和時(shí)鐘管理等多個(gè)方面進(jìn)行優(yōu)化。以下哪種功耗優(yōu)化策略在移動(dòng)設(shè)備中通常能夠帶來最顯著的效果？（）A.電源門控B.多閾值電壓技術(shù)C.動(dòng)態(tài)時(shí)鐘門控D.以上都是9、對于一個(gè)同步時(shí)序邏輯電路，若輸入信號在時(shí)鐘脈沖有效沿之后發(fā)生變化，對輸出有影響嗎？（）A.有B.沒有C.不確定D.以上都有可能10、在數(shù)字邏輯中，奇偶發(fā)生器和奇偶校驗(yàn)器用于處理數(shù)據(jù)的奇偶性。假設(shè)我們正在使用奇偶發(fā)生器和校驗(yàn)器。以下關(guān)于奇偶發(fā)生器和校驗(yàn)器的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.奇偶發(fā)生器根據(jù)輸入數(shù)據(jù)生成相應(yīng)的奇偶位，使整個(gè)數(shù)據(jù)的奇偶性符合要求B.奇偶校驗(yàn)器檢查輸入數(shù)據(jù)的奇偶性是否正確，如果不正確則輸出錯(cuò)誤信號C.奇偶發(fā)生器和校驗(yàn)器可以使用邏輯門電路實(shí)現(xiàn)D.奇偶發(fā)生器和校驗(yàn)器在任何情況下都能保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕^對正確性，不會(huì)出現(xiàn)誤判11、在數(shù)字邏輯中，對于一個(gè)時(shí)序邏輯電路，其狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖是分析和設(shè)計(jì)的重要工具。假設(shè)給定一個(gè)狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖，以下哪種方法可以最準(zhǔn)確地判斷該電路的功能是否正確？（）A.對照輸入輸出關(guān)系表進(jìn)行檢查B.進(jìn)行數(shù)學(xué)推導(dǎo)和計(jì)算C.通過硬件實(shí)現(xiàn)并實(shí)際測試D.憑借經(jīng)驗(yàn)和直覺判斷12、在組合邏輯電路設(shè)計(jì)中，若要實(shí)現(xiàn)兩個(gè)兩位二進(jìn)制數(shù)相加，并產(chǎn)生進(jìn)位輸出，以下哪種邏輯門組合是最合適的？（）A.與門和或門B.異或門和與門C.或門和非門D.同或門和或門13、假設(shè)在一個(gè)數(shù)字控制系統(tǒng)中，需要根據(jù)輸入的數(shù)字信號產(chǎn)生相應(yīng)的控制脈沖。脈沖的寬度和周期需要精確控制以滿足系統(tǒng)要求。為了實(shí)現(xiàn)這種精確的脈沖生成，以下哪種數(shù)字邏輯器件是最合適的？（）A.計(jì)數(shù)器B.定時(shí)器C.移位寄存器D.譯碼器14、對于一個(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15、在數(shù)字邏輯電路的競爭冒險(xiǎn)現(xiàn)象中，當(dāng)輸入信號發(fā)生變化時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致輸出出現(xiàn)短暫的錯(cuò)誤脈沖。假設(shè)一個(gè)邏輯電路存在競爭冒險(xiǎn)，以下哪種方法可以有效地消除這種現(xiàn)象（）A.增加冗余項(xiàng)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(xiǎn)16、在數(shù)字邏輯的應(yīng)用中，數(shù)字系統(tǒng)的可靠性是一個(gè)重要的考慮因素。以下關(guān)于提高數(shù)字系統(tǒng)可靠性的方法描述中，不正確的是（）A.使用冗余技術(shù)B.優(yōu)化電路設(shè)計(jì)C.降低工作頻率D.減少邏輯門的數(shù)量17、在數(shù)字電路中，需要存儲(chǔ)一位二進(jìn)制信息。以下哪種存儲(chǔ)元件可以實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能，并且具有簡單可靠的特點(diǎn)？（）A.觸發(fā)器，能夠保持狀態(tài)B.寄存器，多位存儲(chǔ)單元C.計(jì)數(shù)器，用于計(jì)數(shù)操作D.譯碼器，將輸入編碼轉(zhuǎn)換為輸出18、數(shù)字邏輯中的競爭冒險(xiǎn)現(xiàn)象是指什么？在一個(gè)組合邏輯電路中，如何判斷是否存在競爭冒險(xiǎn)現(xiàn)象？（）A.競爭冒險(xiǎn)是指由于邏輯門的延遲導(dǎo)致輸出出現(xiàn)錯(cuò)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(xiǎn)是指由于輸入信號的變化導(dǎo)致輸出出現(xiàn)錯(cuò)誤的現(xiàn)象，可以通過分析邏輯表達(dá)式判斷是否存在C.不確定D.競爭冒險(xiǎn)現(xiàn)象很難判斷19、想象一個(gè)數(shù)字系統(tǒng)中，需要對輸入的模擬信號進(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，去除模擬信號中的噪聲20、在數(shù)字邏輯中，要用PAL（可編程陣列邏輯）實(shí)現(xiàn)一個(gè)3輸入3輸出的邏輯函數(shù)，需要多少個(gè)可編程的或陣列單元？（）A.3B.6C.9D.18二、簡答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（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(jī)。2、（本題5分）在數(shù)字系統(tǒng)中，解釋如何利用數(shù)字邏輯實(shí)現(xiàn)通信協(xié)議中的幀同步和碼元同步，分析其原理和實(shí)現(xiàn)方法。3、（本題5分）說明在數(shù)字電路中如何利用時(shí)鐘使能信號控制電路的工作狀態(tài)，節(jié)省功耗。4、（本題5分）深入分析在數(shù)字邏輯電路的信號傳輸延遲計(jì)算中，考慮的因素和計(jì)算方法。5、（本題5分）闡述數(shù)字邏輯中數(shù)據(jù)選擇器和數(shù)據(jù)分配器的故障檢測和自診斷方法，分析其在提高系統(tǒng)可靠性中的作用。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)將2位十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)的組合邏輯電路，列出真值表，寫出邏輯表達(dá)式。2、（本題5分）使用T觸發(fā)器設(shè)計(jì)一個(gè)同步時(shí)序邏輯電路，實(shí)現(xiàn)一個(gè)模8的環(huán)形計(jì)數(shù)器，畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖和電路原理圖。3、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電路，能夠判斷輸入的19位二進(jìn)制數(shù)是否為對稱數(shù)（如10101010101010101），輸出結(jié)果為1表示是，0表示否，給出邏輯表達(dá)式和電路連接。4、（本題5分）利用邏輯門設(shè)計(jì)一個(gè)邏輯電路，用于實(shí)現(xiàn)特定的糾錯(cuò)功能。5、（本題5分）利用計(jì)數(shù)器74LS161設(shè)計(jì)一個(gè)模6的計(jì)數(shù)器，畫出邏輯電路圖和狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。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?qū)崿F(xiàn)一個(gè)16位的并行加法器/減法器，通過一個(gè)控制信號切換運(yùn)算模式。詳細(xì)分析加法器和減法器的共用邏輯和差異部分，說明如何通過控制信號實(shí)現(xiàn)模式切換和正確的運(yùn)算結(jié)果輸出。2、（本題10分）設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電路，能夠?qū)崿F(xiàn)一個(gè)8位的加法器/減法器，通過一個(gè)控制信號選擇執(zhí)行加法或減法運(yùn)算。深入探討加法和