長(zhǎng)春電子科技學(xué)院《邏輯與寫(xiě)作》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場(chǎng)____________準(zhǔn)考證號(hào)學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場(chǎng)____________準(zhǔn)考證號(hào)…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁(yè)，共3頁(yè)長(zhǎng)春電子科技學(xué)院

《邏輯與寫(xiě)作》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號(hào)一二三四總分得分批閱人一、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、假設(shè)正在研究數(shù)字電路的可靠性問(wèn)題。隨著電路的老化和環(huán)境的變化，電路可能會(huì)出現(xiàn)故障。為了提高電路的可靠性，以下哪種方法是有效的？（）A.采用冗余設(shè)計(jì)，增加備份組件B.定期對(duì)電路進(jìn)行維護(hù)和檢測(cè)C.優(yōu)化電路的工作環(huán)境，減少外界干擾D.以上方法都可以提高數(shù)字電路的可靠性2、在數(shù)字邏輯中，可編程邏輯器件（PLD）為數(shù)字電路的設(shè)計(jì)提供了很大的靈活性。以下關(guān)于PLD的描述，錯(cuò)誤的是（）A.PLA由與陣列和或陣列組成，可以實(shí)現(xiàn)任意組合邏輯函數(shù)B.PAL的與陣列可編程，或陣列固定C.GAL具有可重復(fù)編程和加密的特點(diǎn)D.CPLD的集成度比FPGA高，性能也更優(yōu)越3、在數(shù)字邏輯電路的測(cè)試和驗(yàn)證中，經(jīng)常使用邏輯分析儀等工具。以下關(guān)于邏輯分析儀的描述，錯(cuò)誤的是（）A.邏輯分析儀可以同時(shí)監(jiān)測(cè)多個(gè)數(shù)字信號(hào)，并以圖形或數(shù)據(jù)的形式顯示B.邏輯分析儀可以幫助我們發(fā)現(xiàn)數(shù)字電路中的故障和錯(cuò)誤C.邏輯分析儀只能用于測(cè)試簡(jiǎn)單的數(shù)字電路，對(duì)于復(fù)雜的系統(tǒng)無(wú)法發(fā)揮作用D.使用邏輯分析儀時(shí)，需要正確設(shè)置觸發(fā)條件和采樣頻率等參數(shù)4、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(guò)中間編碼轉(zhuǎn)換C.無(wú)法直接轉(zhuǎn)換D.以上都不對(duì)5、已知一個(gè)邏輯函數(shù)的最簡(jiǎn)與或表達(dá)式為F=AB+CD，若要用最少的與非門(mén)來(lái)實(shí)現(xiàn)，需要幾個(gè)與非門(mén)？（）A.2B.3C.4D.56、在數(shù)字電路中，鎖存器和觸發(fā)器都可以存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。假設(shè)我們正在比較鎖存器和觸發(fā)器。以下關(guān)于鎖存器和觸發(fā)器的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.鎖存器是電平敏感的存儲(chǔ)器件，觸發(fā)器是邊沿敏感的存儲(chǔ)器件B.鎖存器在輸入信號(hào)有效期間，輸出會(huì)隨著輸入的變化而變化；觸發(fā)器在時(shí)鐘邊沿時(shí)才會(huì)改變狀態(tài)C.鎖存器和觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)相似，只是觸發(fā)方式不同D.鎖存器比觸發(fā)器的抗干擾能力強(qiáng)，更適合在噪聲環(huán)境中使用7、在數(shù)字邏輯電路的故障診斷中，假設(shè)一個(gè)電路的輸出與預(yù)期不符。以下哪種方法可能是首先應(yīng)該采取的排查故障的步驟（）A.更換所有的元器件B.檢查輸入信號(hào)是否正確C.重新設(shè)計(jì)整個(gè)電路D.隨意修改電路連接8、在數(shù)字邏輯電路中，若要實(shí)現(xiàn)一個(gè)能對(duì)兩個(gè)4位二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行相加并產(chǎn)生進(jìn)位輸出的加法器，以下哪種集成電路芯片可能是最合適的選擇？（）A.74LS85B.74LS138C.74LS151D.74LS1619、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(mén)陣列（FPGA）D.專(zhuān)用集成電路（ASIC）10、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.1811、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.1012、在數(shù)字邏輯中，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)一個(gè)時(shí)序電路，在復(fù)位信號(hào)有效的情況下，以下哪種復(fù)位方式能夠更可靠地將電路狀態(tài)初始化？（）A.異步復(fù)位B.同步復(fù)位C.兩者效果相同D.取決于具體電路13、在數(shù)字邏輯中，數(shù)據(jù)選擇器和數(shù)據(jù)分配器是常用的組件。假如有一個(gè)4選1的數(shù)據(jù)選擇器，有4個(gè)輸入數(shù)據(jù)和2位選擇控制信號(hào)。那么，這個(gè)數(shù)據(jù)選擇器能夠?qū)崿F(xiàn)的邏輯功能相當(dāng)于哪種基本邏輯門(mén)？（）A.與門(mén)B.或門(mén)C.與非門(mén)D.無(wú)法等效為常見(jiàn)的基本邏輯門(mén)14、數(shù)字電路中的觸發(fā)器有多種類(lèi)型，如D觸發(fā)器、JK觸發(fā)器和T觸發(fā)器等。以下關(guān)于這些觸發(fā)器的功能描述，不正確的是（）A.D觸發(fā)器在時(shí)鐘上升沿時(shí)，將輸入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到輸出端B.JK觸發(fā)器具有置0、置1、保持和翻轉(zhuǎn)四種功能C.T觸發(fā)器在時(shí)鐘脈沖作用下，輸出狀態(tài)總是翻轉(zhuǎn)D.這些觸發(fā)器可以通過(guò)外部連接和控制信號(hào)相互轉(zhuǎn)換15、計(jì)數(shù)器是一種常見(jiàn)的時(shí)序邏輯電路，用于對(duì)脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)。有同步計(jì)數(shù)器和異步計(jì)數(shù)器之分。同步計(jì)數(shù)器的所有觸發(fā)器共用同一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)，而異步計(jì)數(shù)器的觸發(fā)器則不是。對(duì)于一個(gè)4位異步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器，從初始狀態(tài)0000開(kāi)始計(jì)數(shù)，經(jīng)過(guò)8個(gè)時(shí)鐘脈沖后，計(jì)數(shù)器的狀態(tài)為：（）A.1000B.0111C.1001D.110016、在數(shù)字系統(tǒng)中，需要將十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行處理。如果要將十進(jìn)制數(shù)25轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制，以下哪種方法是正確的？（）A.11001B.10100C.11010D.1001117、在數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)中，卡諾圖是一種用于化簡(jiǎn)邏輯函數(shù)的工具。對(duì)于一個(gè)四變量的邏輯函數(shù)，如何使用卡諾圖進(jìn)行化簡(jiǎn)？（）A.將邏輯函數(shù)表示為卡諾圖中的方格，通過(guò)合并相鄰的方格化簡(jiǎn)邏輯函數(shù)B.將邏輯函數(shù)表示為卡諾圖中的線條，通過(guò)連接線條化簡(jiǎn)邏輯函數(shù)C.不確定D.卡諾圖不能用于四變量邏輯函數(shù)的化簡(jiǎn)18、已知一個(gè)數(shù)字電路的功耗主要由靜態(tài)功耗和動(dòng)態(tài)功耗組成，當(dāng)電路的工作頻率增加時(shí)，哪種功耗會(huì)顯著增加？（）A.靜態(tài)功耗B.動(dòng)態(tài)功耗C.靜態(tài)和動(dòng)態(tài)功耗都會(huì)增加D.靜態(tài)和動(dòng)態(tài)功耗都不變19、在數(shù)字邏輯中，可編程邏輯器件（PLD）如CPLD和FPGA為數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供了很大的靈活性。CPLD采用的是基于乘積項(xiàng)的結(jié)構(gòu)，而FPGA采用的是基于查找表的結(jié)構(gòu)。以下關(guān)于CPLD和FPGA的比較，正確的是：（）A.CPLD的集成度高于FPGAB.FPGA的編程靈活性高于CPLDC.CPLD的速度比FPGA快D.FPGA的功耗比CPLD低20、在數(shù)字邏輯中，乘法運(yùn)算可以通過(guò)移位和加法來(lái)實(shí)現(xiàn)。以下關(guān)于乘法運(yùn)算的描述，錯(cuò)誤的是（）A.可以使用移位寄存器和加法器來(lái)構(gòu)建乘法器B.乘法運(yùn)算的速度取決于移位和加法的操作次數(shù)C.并行乘法器比串行乘法器的運(yùn)算速度快，但硬件復(fù)雜度高D.數(shù)字邏輯中的乘法運(yùn)算與數(shù)學(xué)中的乘法運(yùn)算完全相同，沒(méi)有任何區(qū)別二、簡(jiǎn)答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）詳細(xì)闡述如何用邏輯門(mén)實(shí)現(xiàn)一個(gè)數(shù)值比較器的多位并行比較結(jié)構(gòu)。2、（本題5分）詳細(xì)闡述如何用邏輯門(mén)實(shí)現(xiàn)一個(gè)比較器，能夠比較兩個(gè)數(shù)的大小。3、（本題5分）解釋在數(shù)字邏輯中如何利用真值表來(lái)推導(dǎo)邏輯表達(dá)式，并舉例說(shuō)明。4、（本題5分）解釋什么是數(shù)字邏輯中的流水線寄存器，以及它們?cè)诹魉€設(shè)計(jì)中的作用。5、（本題5分）闡述數(shù)字邏輯中可編程邏輯器件（PLD）的編程方式和下載流程，分析不同編程技術(shù)的特點(diǎn)。三、設(shè)計(jì)題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）用VerilogHDL描述一個(gè)能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)比較和排序功能的模塊，輸入為多個(gè)數(shù)據(jù)，輸出為排序結(jié)果。2、（本題5分）使用計(jì)數(shù)器和移位寄存器設(shè)計(jì)一個(gè)能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)按位循環(huán)移位和存儲(chǔ)的電路，畫(huà)出邏輯圖和工作方式。3、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)能檢測(cè)輸入的十六位二進(jìn)制數(shù)中是否存在連續(xù)九個(gè)1的電路，用邏輯門(mén)實(shí)現(xiàn)，畫(huà)出邏輯圖。4、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)組合邏輯電路，實(shí)現(xiàn)將輸入的7位二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的格雷碼，并對(duì)格雷碼進(jìn)行取反操作，輸出結(jié)果為7位二進(jìn)制數(shù)，給出邏輯表達(dá)式和電路圖。5、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)組合邏輯電路，判斷輸入的6位二進(jìn)制數(shù)是否能被4整除，輸出結(jié)果為1表示能整除，0表示不能整除，畫(huà)出邏輯圖。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)字邏輯電路，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)智能卡數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)和加密處理。仔細(xì)分析智能卡的接口協(xié)議和安全要求，解釋電路中各個(gè)模塊的功能和加密邏輯，探討如