九江學(xué)院《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)九江學(xué)院

《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)一二三四總分得分一、單選題（本大題共15個(gè)小題，每小題1分，共15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、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列（FPGA）是一種大規(guī)模的可編程邏輯器件。關(guān)于FPGA的結(jié)構(gòu)，以下說(shuō)法不正確的是（）A.FPGA由可編程邏輯塊、輸入輸出塊和互連資源組成B.可編程邏輯塊是FPGA的基本邏輯單元C.FPGA的布線資源是固定的，不能重新配置D.FPGA可以通過(guò)硬件描述語(yǔ)言進(jìn)行編程2、在數(shù)字系統(tǒng)中，存儲(chǔ)器是用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和程序的重要部件。關(guān)于只讀存儲(chǔ)器（ROM），以下說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）A.ROM中的數(shù)據(jù)在斷電后不會(huì)丟失B.PROM是一種可編程的ROM，但只能編程一次C.EPROM可以多次擦除和編程，使用紫外線進(jìn)行擦除D.ROM的存儲(chǔ)容量通常比隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAM）大3、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)4、在數(shù)字邏輯中，移位寄存器不僅可以進(jìn)行數(shù)據(jù)的移位操作，還可以用于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和串行-并行轉(zhuǎn)換。一個(gè)8位移位寄存器，在時(shí)鐘脈沖的作用下，將數(shù)據(jù)10101010串行輸入，經(jīng)過(guò)4個(gè)時(shí)鐘脈沖后，寄存器中的數(shù)據(jù)為：（）A.10101010B.01010101C.10100000D.000010105、假設(shè)在一個(gè)智能家電控制系統(tǒng)中，需要根據(jù)用戶的設(shè)定和環(huán)境條件來(lái)自動(dòng)控制各種設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。例如，根據(jù)室內(nèi)溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)空調(diào)的制冷或制熱，根據(jù)光線強(qiáng)度自動(dòng)控制燈光的亮度。為了實(shí)現(xiàn)這種智能控制邏輯，以下哪種數(shù)字邏輯器件能夠提供靈活且可靠的解決方案？（）A.可編程邏輯控制器（PLC）B.復(fù)雜可編程邏輯器件（CPLD）C.現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列（FPGA）D.專用集成電路（ASIC）6、當(dāng)研究數(shù)字邏輯中的鎖存器時(shí)，假設(shè)一個(gè)鎖存器在輸入信號(hào)消失后仍然保持其輸出狀態(tài)。以下關(guān)于鎖存器的特點(diǎn)和應(yīng)用場(chǎng)景，哪個(gè)說(shuō)法是正確的（）A.常用于臨時(shí)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)B.不能用于數(shù)據(jù)的同步C.輸出狀態(tài)只能由時(shí)鐘信號(hào)改變D.以上說(shuō)法都不正確7、數(shù)字邏輯中的計(jì)數(shù)器可以實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)功能。一個(gè)異步計(jì)數(shù)器和一個(gè)同步計(jì)數(shù)器的主要區(qū)別是什么？（）A.異步計(jì)數(shù)器的各觸發(fā)器狀態(tài)變化不同步，同步計(jì)數(shù)器的各觸發(fā)器狀態(tài)變化同步B.異步計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)速度快，同步計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)速度慢C.不確定D.異步計(jì)數(shù)器和同步計(jì)數(shù)器沒(méi)有區(qū)別8、在數(shù)字邏輯電路的可靠性設(shè)計(jì)中，假設(shè)一個(gè)電路需要在惡劣的環(huán)境條件下長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行，例如高溫、高濕度和強(qiáng)電磁干擾。為了提高電路的可靠性和容錯(cuò)能力，以下哪種技術(shù)或方法是經(jīng)常采用的？（）A.冗余設(shè)計(jì)B.電磁屏蔽C.散熱優(yōu)化D.以上都是9、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)10、若一個(gè)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)容量為100，采用二進(jìn)制編碼，則至少需要多少位觸發(fā)器？（）A.5位B.6位C.7位D.8位11、在數(shù)字電路中，信號(hào)的傳輸可能會(huì)受到延遲的影響。假設(shè)一個(gè)邏輯電路中，信號(hào)經(jīng)過(guò)多個(gè)邏輯門的傳輸延遲不同，這可能會(huì)導(dǎo)致以下哪種問(wèn)題？（）A.競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)B.時(shí)序錯(cuò)誤C.功耗增加D.輸出信號(hào)失真12、對(duì)于一個(gè)JK觸發(fā)器，若J=K=1，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)13、若要設(shè)計(jì)一個(gè)能對(duì)100進(jìn)制進(jìn)行計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)器，至少需要多少個(gè)觸發(fā)器？（）A.7B.8C.9D.1014、已知一個(gè)8選1數(shù)據(jù)選擇器，地址輸入端有3位，當(dāng)輸入地址為101時(shí)，輸出的數(shù)據(jù)是哪個(gè)輸入通道的數(shù)據(jù)？（）A.第1個(gè)B.第3個(gè)C.第5個(gè)D.第7個(gè)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)其他因素判斷二、簡(jiǎn)答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）闡述數(shù)字邏輯中加法器和減法器的字長(zhǎng)擴(kuò)展方法和精度損失問(wèn)題，通過(guò)實(shí)際計(jì)算分析其影響。2、（本題5分）在數(shù)字電路設(shè)計(jì)中，解釋如何進(jìn)行數(shù)字邏輯電路的故障診斷和測(cè)試，包括常見的測(cè)試方法和故障類型。3、（本題5分）在數(shù)字電路設(shè)計(jì)中，解釋如何進(jìn)行數(shù)字邏輯電路的熱分析和散熱設(shè)計(jì)，以確保電路在工作時(shí)的溫度穩(wěn)定。4、（本題5分）詳細(xì)解釋數(shù)字邏輯中計(jì)數(shù)器的分類（如同步計(jì)數(shù)器和異步計(jì)數(shù)器），分析它們的工作特點(diǎn)和在實(shí)際應(yīng)用中的選擇依據(jù)。三、分析題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）使用比較器和觸發(fā)器構(gòu)建一個(gè)數(shù)字電路，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)輸入信號(hào)的峰值檢測(cè)和保持。分析峰值檢測(cè)的原理和電路實(shí)現(xiàn)，包括比較器的閾值設(shè)置和觸發(fā)器的控制邏輯，以及如何處理連續(xù)的輸入信號(hào)。2、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字邏輯電路，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)FPGA配置數(shù)據(jù)的加載和管理。仔細(xì)分析FPGA配置的流程和要求，解釋電路中各個(gè)模塊的功能和控制邏輯，研究如何確保配置的正確性和可靠性。3、（本題5分）給定一個(gè)復(fù)雜的數(shù)字系統(tǒng)，分析其功耗特性和散熱需求。研究如何通過(guò)優(yōu)化電路設(shè)計(jì)、選擇低功耗器件和采用節(jié)能策略來(lái)降低系統(tǒng)功耗，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。4、（本題5分）給定一個(gè)由多個(gè)計(jì)數(shù)器和邏輯門組成的數(shù)字系統(tǒng)，用于產(chǎn)生特定的周期性脈沖信號(hào)。分析系統(tǒng)的工作原理，計(jì)算脈沖信號(hào)的頻率和占空比，畫出時(shí)序圖，并討論在時(shí)鐘信號(hào)生成和定時(shí)控制中的應(yīng)用。5、（本題5分）給定一個(gè)數(shù)字系統(tǒng)的時(shí)鐘分配網(wǎng)絡(luò)，分析時(shí)鐘信號(hào)的傳播延遲、時(shí)鐘偏差和抖動(dòng)對(duì)系統(tǒng)性能的影響。提出優(yōu)化時(shí)鐘分配網(wǎng)絡(luò)的方法，如使用時(shí)鐘緩沖器、時(shí)鐘樹綜合等技術(shù)，以提高時(shí)鐘信號(hào)的質(zhì)量和穩(wěn)定性。四、設(shè)計(jì)題（本大題共4個(gè)小題，共40分)1、（本題10分）設(shè)計(jì)一個(gè)譯碼器，將18位二進(jìn)制輸入信號(hào)譯碼為262144個(gè)輸