廣州幼兒師范高等專科學?！稊?shù)字邏輯與計算機組成原理》2023-2024學年第一學期期末試卷

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2023-2024學年第一學期期末試卷院(系)_______班級_______學號_______姓名_______題號一二三四總分得分一、單選題（本大題共20個小題，每小題1分，共20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、已知一個JK觸發(fā)器的特性方程為Q*=JQ'+K'Q，當J=1，K=1時，在時鐘脈沖作用下，觸發(fā)器實現(xiàn)什么功能？（）A.置0B.置1C.翻轉D.保持2、對于一個T觸發(fā)器，當T=1時，在時鐘脈沖作用下，其輸出狀態(tài)？（）A.置0B.置1C.保持不變D.翻轉3、在數(shù)字邏輯中，若要將一個格雷碼轉換為二進制碼，以下哪種方法是正確的？（）A.直接轉換B.通過中間編碼轉換C.無法直接轉換D.以上都不對4、假設要設計一個數(shù)字電路來實現(xiàn)一個乘法器，能夠將兩個4位二進制數(shù)相乘。以下哪種乘法算法的實現(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現(xiàn)乘法B.陣列乘法器，使用大量的與門和加法器實現(xiàn)并行乘法C.查找表乘法器，預先計算并存儲乘法結果，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、壓縮等操作。以下關于數(shù)字圖像處理中數(shù)字邏輯的描述，錯誤的是（）A.可以使用數(shù)字邏輯電路對圖像的像素值進行運算，實現(xiàn)圖像增強B.圖像壓縮算法可以通過數(shù)字邏輯電路來實現(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時處理圖像數(shù)據(jù)6、計數(shù)器在數(shù)字系統(tǒng)中有著廣泛的應用。以下關于計數(shù)器的描述，不準確的是（）A.計數(shù)器可以按照遞增或遞減的方式計數(shù)B.異步計數(shù)器的計數(shù)速度比同步計數(shù)器快C.計數(shù)器的模值決定了其計數(shù)的范圍D.可以通過觸發(fā)器和邏輯門來構建計數(shù)器7、在數(shù)字系統(tǒng)中，數(shù)字信號具有離散的數(shù)值和特定的時間間隔。以下關于數(shù)字信號特點的描述中，正確的是（）A.抗干擾能力強B.便于存儲和處理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，假設一個移動設備中的數(shù)字電路需要降低功耗以延長電池壽命?？梢詮碾娐方Y構、工作電壓和時鐘管理等多個方面進行優(yōu)化。以下哪種功耗優(yōu)化策略在移動設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C.動態(tài)時鐘門控D.以上都是9、對于一個同步時序邏輯電路，若輸入信號在時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)生器和奇偶校驗器用于處理數(shù)據(jù)的奇偶性。假設我們正在使用奇偶發(fā)生器和校驗器。以下關于奇偶發(fā)生器和校驗器的描述，哪一項是不正確的？（）A.奇偶發(fā)生器根據(jù)輸入數(shù)據(jù)生成相應的奇偶位，使整個數(shù)據(jù)的奇偶性符合要求B.奇偶校驗器檢查輸入數(shù)據(jù)的奇偶性是否正確，如果不正確則輸出錯誤信號C.奇偶發(fā)生器和校驗器可以使用邏輯門電路實現(xiàn)D.奇偶發(fā)生器和校驗器在任何情況下都能保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕^對正確性，不會出現(xiàn)誤判11、在數(shù)字邏輯中，對于一個時序邏輯電路，其狀態(tài)轉換圖是分析和設計的重要工具。假設給定一個狀態(tài)轉換圖，以下哪種方法可以最準確地判斷該電路的功能是否正確？（）A.對照輸入輸出關系表進行檢查B.進行數(shù)學推導和計算C.通過硬件實現(xiàn)并實際測試D.憑借經驗和直覺判斷12、在組合邏輯電路設計中，若要實現(xiàn)兩個兩位二進制數(shù)相加，并產生進位輸出，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、假設在一個數(shù)字控制系統(tǒng)中，需要根據(jù)輸入的數(shù)字信號產生相應的控制脈沖。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.計數(shù)器B.定時器C.移位寄存器D.譯碼器14、對于一個同步時序邏輯電路，其輸出不僅取決于當前輸入，還取決于：（）A.上一時刻的輸入B.上一時刻的輸出C.內部狀態(tài)D.時鐘脈沖頻率15、在數(shù)字邏輯電路的競爭冒險現(xiàn)象中，當輸入信號發(fā)生變化時，可能會導致輸出出現(xiàn)短暫的錯誤脈沖。假設一個邏輯電路存在競爭冒險，以下哪種方法可以有效地消除這種現(xiàn)象（）A.增加冗余項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16、在數(shù)字邏輯的應用中，數(shù)字系統(tǒng)的可靠性是一個重要的考慮因素。以下關于提高數(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B.優(yōu)化電路設計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，需要存儲一位二進制信息。以下哪種存儲元件可以實現(xiàn)這個功能，并且具有簡單可靠的特點？（）A.觸發(fā)器，能夠保持狀態(tài)B.寄存器，多位存儲單元C.計數(shù)器，用于計數(shù)操作D.譯碼器，將輸入編碼轉換為輸出18、數(shù)字邏輯中的競爭冒險現(xiàn)象是指什么？在一個組合邏輯電路中，如何判斷是否存在競爭冒險現(xiàn)象？（）A.競爭冒險是指由于邏輯門的延遲導致輸出出現(xiàn)錯誤的現(xiàn)象，可以通過觀察邏輯電路圖判斷是否存在B.競爭冒險是指由于輸入信號的變化導致輸出出現(xiàn)錯誤的現(xiàn)象，可以通過分析邏輯表達式判斷是否存在C.不確定D.競爭冒險現(xiàn)象很難判斷19、想象一個數(shù)字系統(tǒng)中，需要對輸入的模擬信號進行數(shù)字化處理。以下哪個步驟可能是最先需要進行的？（）A.采樣，按照一定的時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換為離散的數(shù)字值C.編碼，對量化后的數(shù)字值進行編碼，以便存儲和傳輸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）實現(xiàn)一個3輸入3輸出的邏輯函數(shù)，需要多少個可編程的或陣列單元？（）A.3B.6C.9D.18二、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）說明在數(shù)字電路中如何利用狀態(tài)化簡技術優(yōu)化有限狀態(tài)機。2、（本題5分）在數(shù)字系統(tǒng)中，解釋如何利用數(shù)字邏輯實現(xiàn)通信協(xié)議中的幀同步和碼元同步，分析其原理和實現(xiàn)方法。3、（本題5分）說明在數(shù)字電路中如何利用時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算中，考慮的因素和計算方法。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、設計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）設計一個將2位十進制數(shù)轉換為二進制數(shù)的組合邏輯電路，列出真值表，寫出邏輯表達式。2、（本題5分）使用T觸發(fā)器設計一個同步時序邏輯電路，實現(xiàn)一個模8的環(huán)形計數(shù)器，畫出狀態(tài)轉換圖和電路原理圖。3、（本題5分）設計一個數(shù)字電路，能夠判斷輸入的19位二進制數(shù)是否為對稱數(shù)（如10101010101010101），輸出結果為1表示是，0表示否，給出邏輯表達式和電路連接。4、（本題5分）利用邏輯門設計一個邏輯電路，用于實現(xiàn)特定的糾錯功能。5、（本題5分）利用計數(shù)器74LS161設計一個模6的計數(shù)器，畫出邏輯電路圖和狀態(tài)轉換圖。四、分析題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）設計一個數(shù)字電路，能夠實現(xiàn)一個16位的并行加法器/減法器，通過一個控制信號切換運算模式。詳細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現(xiàn)模式切換和正確的運算結果輸出。2、（本題10分）設計一個數(shù)字電路，能夠實現(xiàn)一個8位的加法器/減法器，通過一個控制信號選擇執(zhí)行加法或減法運算。深入探討加法和