中國美術(shù)學(xué)院《數(shù)字邏輯基礎(chǔ)》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

站名：站名：年級專業(yè)：姓名：學(xué)號：凡年級專業(yè)、姓名、學(xué)號錯寫、漏寫或字跡不清者，成績按零分記?！堋狻€…………第1頁，共1頁中國美術(shù)學(xué)院《數(shù)字邏輯基礎(chǔ)》

2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共15個小題，每小題1分，共15分．在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的．）1、對于一個由多個觸發(fā)器組成的同步時序電路，若其中一個觸發(fā)器出現(xiàn)故障，會對整個電路的工作產(chǎn)生怎樣的影響？（）A.部分功能失效B.完全停止工作C.輸出錯誤結(jié)果D.以上都有可能2、乘法器在數(shù)字運(yùn)算中也有重要應(yīng)用。假設(shè)我們正在分析乘法器的工作原理。以下關(guān)于乘法器的描述，哪一項是不準(zhǔn)確的？（）A.移位相加乘法器通過逐位相乘和移位相加來實現(xiàn)乘法運(yùn)算B.陣列乘法器通過多個乘法單元并行工作，提高了乘法運(yùn)算的速度C.乘法器的設(shè)計需要考慮速度、面積和功耗等因素D.所有的乘法器都具有相同的結(jié)構(gòu)和性能，只是在實現(xiàn)細(xì)節(jié)上有所不同3、在數(shù)字邏輯設(shè)計中，編碼器的作用是什么？一個8線-3線編碼器，當(dāng)輸入為某一特定組合時，輸出的二進(jìn)制編碼是唯一的嗎？（）A.編碼器將多個輸入信號編碼為較少的輸出信號，輸出編碼是唯一的B.編碼器將多個輸入信號編碼為較多的輸出信號，輸出編碼是唯一的C.不確定D.編碼器的輸出編碼不一定是唯一的4、對于一個5位的格雷碼計數(shù)器，從00000開始計數(shù)，經(jīng)過10個時鐘脈沖后，計數(shù)器的狀態(tài)為：（）A.10101B.11001C.10110D.110105、已知一個8位的D/A轉(zhuǎn)換器，輸入數(shù)字量為10000000，參考電壓為5V，那么輸出的模擬電壓大約是多少？（）A.0.39VB.1.25VC.2.5VD.5V6、計數(shù)器是一種常見的時序邏輯電路，用于對脈沖進(jìn)行計數(shù)。有同步計數(shù)器和異步計數(shù)器之分。同步計數(shù)器的所有觸發(fā)器共用同一個時鐘信號，而異步計數(shù)器的觸發(fā)器則不是。對于一個4位異步二進(jìn)制加法計數(shù)器，從初始狀態(tài)0000開始計數(shù)，經(jīng)過8個時鐘脈沖后，計數(shù)器的狀態(tài)為：（）A.1000B.0111C.1001D.11007、在數(shù)字邏輯的應(yīng)用場景中，以下關(guān)于計算機(jī)存儲系統(tǒng)的描述，錯誤的是（）A.內(nèi)存和外存都使用數(shù)字邏輯來實現(xiàn)存儲和讀寫操作B.閃存是一種非易失性存儲介質(zhì)，基于數(shù)字邏輯原理工作C.存儲系統(tǒng)的性能主要取決于存儲容量，與數(shù)字邏輯無關(guān)D.數(shù)字邏輯在存儲系統(tǒng)的地址譯碼和數(shù)據(jù)傳輸中發(fā)揮重要作用8、在數(shù)字電路中，半導(dǎo)體存儲器起著重要的存儲作用。假設(shè)我們正在研究半導(dǎo)體存儲器。以下關(guān)于半導(dǎo)體存儲器的描述，哪一項是不正確的？（）A.隨機(jī)存取存儲器（RAM）可以隨時讀寫數(shù)據(jù)，但斷電后數(shù)據(jù)會丟失B.只讀存儲器（ROM）中的數(shù)據(jù)在制造時就被固化，無法修改C.靜態(tài)隨機(jī)存儲器（SRAM）和動態(tài)隨機(jī)存儲器（DRAM）的讀寫速度相同D.半導(dǎo)體存儲器的容量和存儲速度是選擇存儲器時需要考慮的重要因素9、在數(shù)字電路中，若要實現(xiàn)一個能將輸入的10位二進(jìn)制數(shù)的高5位和低5位交換位置的電路，以下哪種方法較為簡單？（）A.使用多個數(shù)據(jù)選擇器B.通過邏輯運(yùn)算C.利用移位寄存器D.以上都不是10、在數(shù)字電路中，若要對一個16位的二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行取反操作，以下哪種方法是最有效的？（）A.逐位取反B.使用反相器芯片C.通過邏輯運(yùn)算D.以上都不是11、若一個邏輯函數(shù)的最簡與或表達(dá)式為F=A+B'C，則其對偶式為？（）A.F'=(A'+B)C'B.F'=A'(B+C')C.F'=(A'+B')CD.F'=A(B'+C)12、時序邏輯電路與組合邏輯電路不同，它具有記憶功能，能夠存儲過去的輸入信息。以下關(guān)于時序邏輯電路的描述，錯誤的是（）A.觸發(fā)器是時序邏輯電路的基本存儲單元，常見的有D觸發(fā)器、JK觸發(fā)器等B.時序邏輯電路的輸出不僅取決于當(dāng)前的輸入，還與電路的過去狀態(tài)有關(guān)C.時序邏輯電路可以用狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖、狀態(tài)表等方式進(jìn)行描述D.時序邏輯電路的設(shè)計比組合邏輯電路簡單，不需要考慮復(fù)雜的時序關(guān)系13、在數(shù)字邏輯設(shè)計中，若要實現(xiàn)邏輯函數(shù)F=AB+AC，最簡的與非-與非表達(dá)式為：（）A.((AB)'(AC)')'B.((A+B)'(A+C)')'C.((A'B')(A'C'))'D.((A+B)(A+C))'14、數(shù)字邏輯中的CPLD（復(fù)雜可編程邏輯器件）由多個可編程的邏輯塊組成。假設(shè)設(shè)計一個邏輯功能，使用CPLD實現(xiàn)，以下哪個因素對于資源利用效率影響較大？（）A.邏輯塊的數(shù)量B.邏輯塊之間的連接方式C.輸入輸出引腳的數(shù)量D.以上因素都很重要15、已知一個數(shù)字系統(tǒng)的時鐘周期為20ns，若要傳輸一個16位的數(shù)據(jù)，需要多長時間？（）A.320nsB.160nsC.80nsD.40ns二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）深入分析在時序邏輯電路的分析中，如何根據(jù)給定的電路寫出狀態(tài)方程、輸出方程和狀態(tài)轉(zhuǎn)換表。2、（本題5分）闡述數(shù)字邏輯中復(fù)雜可編程邏輯器件（CPLD）和現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）的結(jié)構(gòu)和特點，比較它們在應(yīng)用中的適用范圍。3、（本題5分）詳細(xì)闡述如何用硬件描述語言實現(xiàn)一個狀態(tài)機(jī)的狀態(tài)跳轉(zhuǎn)條件判斷。4、（本題5分）詳細(xì)闡述在數(shù)字電路的可靠性驗證試驗中，試驗方案的制定和結(jié)果評估。三、分析題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）有一個數(shù)字電路，使用JK觸發(fā)器和與非門實現(xiàn)有限狀態(tài)機(jī)（FSM），用于控制一個簡單的自動售貨機(jī)系統(tǒng)。分析FSM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。通過具體的購買操作，驗證FSM的功能和正確性。2、（本題5分）利用數(shù)字邏輯設(shè)計一個數(shù)字圖像縮放電路，能夠?qū)D像進(jìn)行放大或縮小處理。詳細(xì)闡述圖像縮放的算法和邏輯實現(xiàn)，分析圖像質(zhì)量的保持和優(yōu)化方法。3、（本題5分）給定一個復(fù)雜的數(shù)字系統(tǒng)，其中包含多個輸入信號和多個輸出信號。輸入信號包括傳感器數(shù)據(jù)、控制指令等，輸出信號用于驅(qū)動執(zhí)行器和顯示設(shè)備。請詳細(xì)分析系統(tǒng)的功能和邏輯關(guān)系，設(shè)計相應(yīng)的數(shù)字電路，并說明如何保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。4、（本題5分）有一個數(shù)字系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)緩存模塊，需要實現(xiàn)數(shù)據(jù)的暫存和讀取功能。分析緩存的工作原理和讀寫控制邏輯，設(shè)計相應(yīng)的數(shù)字電路實現(xiàn)緩存功能。探討如何優(yōu)化緩存的容量和讀寫速度以滿足系統(tǒng)的性能要求。5、（本題5分）設(shè)計一個數(shù)字邏輯電路，用于實現(xiàn)對以太網(wǎng)幀的解析和處理。仔細(xì)分析以太網(wǎng)幀的格式和協(xié)議要求，解釋電路中各個模塊的功能和處理流程，研究如何提高幀處理的效率和準(zhǔn)確性。四、設(shè)計題（本大題共4個小題，共40分)1、（本題10分）使用D觸發(fā)器設(shè)計一個同步時序邏輯電路，實現(xiàn)一個模17的計數(shù)器，畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖和電路原理圖。2、（本題10分）利用譯碼器和數(shù)據(jù)選