湖北汽车工业学院《数字逻辑与数字系统A》2022-2023学年第一学期期末试卷

学校________________班级____________姓名____________考场____________准考证号学校________________班级____________姓名____________考场____________准考证号…………密…………封…………线…………内…………不…………要…………答…………题…………第1页，共3页湖北汽车工业学院《数字逻辑与数字系统A》

2022-2023学年第一学期期末试卷题号一二三四总分得分批阅人一、单选题（本大题共30个小题，每小题1分，共30分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的．）1、对于一个由JK触发器构成的时序电路，若要实现一个模5的计数器，J和K的输入应该如何设置？（）A.特定的逻辑组合B.随机设置C.保持不变D.以上都不对2、在数字逻辑的组合逻辑电路分析中，假设给定一个复杂的组合逻辑电路的真值表。以下哪种方法可以帮助快速确定其逻辑表达式（）A.观察法B.卡诺图法C.试错法D.以上方法都不可靠3、编码器的功能是将输入的信号转换为特定的编码输出。以下关于编码器的描述，不正确的是（）A.普通编码器在多个输入同时有效时可能会产生错误输出B.优先编码器会对优先级高的输入进行编码输出C.编码器可以将十进制数转换为二进制编码D.编码器的输入数量和输出编码的位数是固定的4、在数字系统中，异步复位和同步复位是两种常见的复位方式。假设我们正在设计一个具有复位功能的电路。以下关于异步复位和同步复位的描述，哪一项是不准确的？（）A.异步复位信号不受时钟信号的控制，在复位信号有效时立即将电路复位B.同步复位信号在时钟上升沿或下降沿时，根据复位信号的状态进行复位操作C.异步复位的优点是复位响应速度快，缺点是可能会产生亚稳态D.同步复位比异步复位更可靠，不会出现亚稳态问题，因此应优先使用同步复位5、在数字系统的设计中，需要对电路的性能进行评估和优化。性能指标包括延迟、功耗、面积等。为了降低延迟，可以采用流水线技术。以下关于流水线技术的描述，错误的是：（）A.可以提高系统的吞吐量B.会增加系统的硬件复杂度C.每个阶段的处理时间必须相同D.可以减少每个指令的执行时间6、若一个数字电路的输入信号为连续变化的模拟信号，需要经过什么处理才能被数字电路识别？（）A.滤波B.放大C.量化D.编码7、在数字系统中，若要将一个8位二进制数转换为格雷码，以下关于转换方法的描述，哪一项是正确的？（）A.直接逐位转换B.通过特定的逻辑运算C.无法直接转换D.以上都不正确8、用卡诺图化简逻辑函数F(A,B,C,D)=∑m(1,3,5,7,9,11,13,15)，结果为？（）A.1B.0C.A+BD.A'B'9、对于一个4位的二进制减法计数器，初始状态为1000，经过8个时钟脉冲后，计数器的状态将变为：（）A.0111B.0110C.0101D.010010、在一个由与非门组成的基本RS触发器中，当R=0，S=1时，触发器的状态为？（）A.置0B.置1C.不确定D.保持不变11、在数字逻辑中，布尔代数是基础理论之一。假设我们正在研究一个逻辑电路的表达式化简。以下关于布尔代数的描述，哪一项是不准确的？（）A.布尔代数中的基本运算包括与（AND）、或（OR）和非（NOT）B.布尔代数的定律和规则可以用于简化逻辑表达式，减少逻辑门的数量C.布尔代数中的德摩根定律表明，对一个逻辑表达式取反时，与运算和或运算会相互转换D.布尔代数只能用于处理二值逻辑，即0和1，无法处理多值逻辑12、时序逻辑电路在数字系统中具有重要作用。假设我们正在研究一个时序逻辑电路。以下关于时序逻辑电路的描述，哪一项是不正确的？（）A.时序逻辑电路的输出不仅取决于当前的输入，还取决于电路的内部状态B.触发器是构成时序逻辑电路的基本存储单元，如D触发器、JK触发器等C.时序逻辑电路中的计数器可以用于计数脉冲信号的个数，实现定时和分频功能D.时序逻辑电路的状态转换总是稳定和可预测的，不会出现不确定的状态13、当研究数字电路中的存储单元时，假设需要一个能够存储大量数据并且可以快速读取和写入的存储设备。以下哪种存储器件通常具有较高的存储容量和较快的读写速度？（）A.SRAMB.DRAMC.ROMD.FlashMemory14、数字逻辑中的格雷码具有相邻编码值只有一位变化的特点。假设从二进制编码000转换为格雷码，转换后的结果是什么？（）A.000B.001C.100D.01015、要设计一个能将4位二进制数转换为格雷码的电路，以下哪种方法是可行的？（）A.使用加法器B.使用减法器C.通过逻辑表达式直接转换D.以上都不行16、在数字电路的分析和设计中，建立真值表是重要的步骤之一。以下关于真值表作用的描述中，错误的是（）A.可以直观地反映输入和输出之间的逻辑关系B.有助于化简逻辑函数C.是设计数字电路的唯一依据D.可以验证逻辑电路的功能是否正确17、在数字逻辑中，对于一个复杂的逻辑电路，需要进行故障诊断和排除。以下哪种方法可能是最常用的故障定位手段？（）A.观察输出信号的异常B.测量关键节点的电压和波形C.替换可疑的元器件D.以上方法都经常使用18、在数字电路中，需要存储一位二进制信息。以下哪种存储元件可以实现这个功能，并且具有简单可靠的特点？（）A.触发器，能够保持状态B.寄存器，多位存储单元C.计数器，用于计数操作D.译码器，将输入编码转换为输出19、对于一个16进制计数器，要实现从0计数到F，需要多少个时钟脉冲？（）A.15B.16C.31D.3220、在数字电路中，为了提高电路的可靠性和稳定性，常常采用冗余设计。以下关于冗余设计的描述，不正确的是（）A.冗余设计可以通过增加额外的硬件或逻辑来实现B.冗余设计能够降低电路发生故障的概率，但会增加成本和复杂度C.冗余设计只适用于对可靠性要求极高的关键系统，一般系统不需要采用D.冗余设计可以通过硬件冗余、信息冗余和时间冗余等方式实现21、在数字系统中，计数器的级联可以实现更大范围的计数。例如，将两个4位计数器级联，可以得到一个8位计数器。在级联时，需要注意低位计数器的进位信号连接到高位计数器的计数输入端。当低位计数器从1111计数到0000时，会产生一个进位信号。以下关于计数器级联的描述，正确的是：（）A.级联后的计数器计数速度变慢B.级联后的计数器的最大计数值不变C.级联后的计数器的时钟信号相同D.级联后的计数器的工作方式不变22、在数字逻辑中，PLA（可编程逻辑阵列）是一种可编程的逻辑器件。假设一个PLA实现了一个逻辑函数，当输入发生变化时，以下哪个过程决定了输出的变化？（）A.编程的连接方式B.输入信号的强度C.输出的负载情况D.以上都不是23、在数字系统中，总线是用于传输数据和信息的重要通道。以下关于总线特点的描述中，错误的是（）A.可以连接多个设备B.总线的数据传输是并行的C.总线上的数据传输需要遵循特定的协议D.同一时刻只能有一个设备向总线发送数据24、若一个数字系统的时钟频率为50MHz，经过一个四分频电路后，输出信号的周期是多少？（）A.80nsB.40nsC.20nsD.10ns25、在数字逻辑中，异步时序电路的同步方式与同步时序电路不同。以下关于异步时序电路的描述中，错误的是（）A.异步时序电路中，各触发器的时钟信号不同步B.异步时序电路的速度比同步时序电路快C.异步时序电路的设计和分析比较复杂D.异步时序电路中可能会出现不稳定的状态26、在数字逻辑中，代码转换是常见的操作。以下关于二进制编码与格雷码转换的描述中，错误的是（）A.格雷码是一种无权码B.二进制码转换为格雷码时，相邻位的变化只有一位C.格雷码转换为二进制码时，可以通过直接按位转换实现D.格雷码常用于减少数字电路中的错误27、在逻辑函数化简中，使用卡诺图化简法时，若相邻的最小项可以合并，那么合并后消去的变量是：（）A.相同的变量B.不同的变量C.任意变量D.取决于具体情况28、在数字逻辑中，移位寄存器不仅可以进行数据的移位操作，还可以用于实现数据的存储和串行-并行转换。一个8位移位寄存器，在时钟脉冲的作用下，将数据10101010串行输入，经过4个时钟脉冲后，寄存器中的数据为：（）A.10101010B.01010101C.10100000D.0000101029、考虑到一个数字信号的传输和接收系统，需要对信号进行编码以提高传输效率和抗干扰能力。假设采用了曼彻斯特编码方式，在接收端需要相应的解码电路来恢复原始数据。以下关于曼彻斯特编码的特点，哪个描述是正确的？（）A.每个时钟周期都有跳变B.编码效率高C.无自同步能力D.抗干扰能力差30、已知一个数字系统采用同步置数的计数器，在置数信号有效的下一个时钟脉冲，计数器将置入什么数值？（）A.0B.设定的数值C.随机数值D.不确定二、分析题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）设计一个数字电路，能够对输入的多位二进制数进行除法运算，并输出商和余数。分析除法运算的算法和硬件实现，考虑如何处理除数为0的情况和提高除法运算的效率。2、（本题5分）用数字逻辑实现一个简单的图像压缩电路，例如基于行程编码的压缩。深入分析图像数据的特点和压缩算法的逻辑实现，解释压缩效果的评估指标和改进方法。3、（本题5分）给定一个由多个编码器、译码器和乘法器组成的数字图像处理系统，分析系统的图像编码和解码过程，计算处理的速度和图像质量。讨论在数字图像处理中的关键技术和挑战。4、（本题5分）设计一个简单的数字信号处理电路，例如数字滤波器。详细分析滤波器的类型（如低通、高通、带通等）、参数选择和逻辑实现，解释如何通过数字逻辑对输入信号进行滤波处理，以及滤波器性能的评估指标。5、（本题5分）使用乘法器和移位寄存器构建一个数字电路，能够实现对二进制数的快速幂运算。分析幂运算的算法和电路实现，考虑指数的表示和移位操作的控制逻辑，以及如何优化运算速度和资源消耗。三、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）深入分析在数字逻辑电路的信号传输延迟计算中，考虑的因素和计算方法。2、（本题5分）详细说明数字逻辑中移位寄存器的移位速度和时钟频率的关系，举例说明在高速数据传输中的应用。3、（本题5分）深入分析在数字电路的可靠性评估中，常用的指