北京北大方正软件职业技术学院《数字逻辑实验》2023-2024学年第二学期期末试卷

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《数字逻辑实验》2023-2024学年第二学期期末试卷院(系)_______班级_______学号_______姓名_______题号一二三四总分得分批阅人一、单选题（本大题共20个小题，每小题1分，共20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、在数字逻辑中，要用FPGA（现场可编程门阵列）实现一个复杂的逻辑功能，首先需要进行什么操作？（）A.编写代码B.设计电路原理图C.配置引脚D.以上都不是2、用4个全加器实现两个4位二进制数的加法运算，需要考虑的进位方式是？（）A.串行进位B.并行进位C.串并结合进位D.以上都可以3、在数字逻辑的发展历程中，以下关于集成电路技术的描述，不正确的是（）A.集成电路的规模不断增大，性能不断提高B.摩尔定律预测了集成电路上晶体管数量的增长趋势C.随着工艺的进步，集成电路的成本不断降低D.集成电路技术的发展已经达到了物理极限，无法继续提高4、在数字逻辑中，已知一个逻辑函数的卡诺图，如何判断该函数是否可以化简？（）A.观察是否有相邻的1格B.观察是否有相邻的0格C.观察是否有对称的1格D.以上都不对5、已知一个逻辑函数的真值表，用最小项之和的形式表示该函数，其中最小项的个数取决于？（）A.输入变量的个数B.输出变量的个数C.函数的复杂程度D.以上都不是6、已知一个数字系统的时钟频率为100MHz，若要产生一个周期为10μs的脉冲信号，需要几级分频电路？（）A.5B.6C.7D.87、在数字电路中，奇偶校验码常用于检测数据传输中的错误。以下关于奇偶校验码的描述中，错误的是（）A.奇校验时，数据中1的个数加上校验位为奇数B.偶校验时，数据中1的个数加上校验位为偶数C.奇偶校验只能检测奇数个错误D.奇偶校验能够纠正数据传输中的错误8、对于一个由与非门组成的基本逻辑电路，若输入为A=1，B=0，则输出为：（）A.1B.0C.不确定D.取决于其他输入9、数字逻辑中的计数器可以实现计数功能。一个异步计数器和一个同步计数器的主要区别是什么？（）A.异步计数器的各触发器状态变化不同步，同步计数器的各触发器状态变化同步B.异步计数器的计数速度快，同步计数器的计数速度慢C.不确定D.异步计数器和同步计数器没有区别10、已知逻辑函数F=AB+AC'+BC，其最简与或表达式为？（）A.AB+AC'B.AC'+BCC.AB+BCD.以上都不对11、在数字逻辑中，三态门常用于总线结构中。如果要实现多个设备共享一条总线，并且避免总线冲突，以下哪种方式是正确的使用三态门的方法？（）A.只有一个设备的三态门处于使能状态，其他设备的三态门关闭B.所有设备的三态门同时处于使能状态C.随机控制设备的三态门使能，不考虑冲突D.以上方法都无法避免总线冲突12、在数字逻辑中，对于一个复杂的时序逻辑电路，需要判断其是否能够正常工作并且满足设计要求。以下哪种方法是最有效的验证手段？（）A.功能仿真，通过软件模拟电路行为B.硬件测试，实际搭建电路进行测试C.理论分析，根据逻辑关系推断D.依靠经验判断，不进行具体测试13、在数字逻辑中，有限状态机（FSM）是一种重要的模型，用于描述时序逻辑电路的行为。以下关于有限状态机的描述，错误的是（）A.有限状态机由状态、输入、输出和状态转换组成B.可以使用状态图、状态表和硬件描述语言来描述有限状态机C.有限状态机可以分为摩尔型和米利型两种类型，它们的输出与输入的关系不同D.有限状态机的设计非常复杂，在实际应用中很少使用14、对于一个8位的串行加法器，完成一次加法运算所需的时间是并行加法器的：（）A.8倍B.1/8C.2倍D.1/215、在数字逻辑电路的测试和故障诊断中，逻辑分析仪是一种常用的工具。它可以同时监测多个信号，并以图形的方式显示信号的变化。逻辑分析仪的主要优点包括：（）A.只能处理低速信号B.不能存储大量的数据C.能够快速准确地捕捉和分析信号D.价格昂贵，不适合一般应用16、在数字逻辑的应用中，数字系统的设计通常遵循一定的步骤。以下关于数字系统设计步骤的描述，错误的是（）A.首先进行需求分析，确定系统的功能和性能指标B.然后进行逻辑设计，确定系统的逻辑结构和电路实现C.接着进行电路实现和硬件调试，最后进行系统测试和优化D.在整个设计过程中，不需要考虑成本和可靠性等因素17、假设正在设计一个数字电路，用于将一个4位二进制数转换为对应的格雷码。格雷码是一种相邻数值只有一位变化的编码方式。要实现这个转换功能，以下哪种逻辑门的组合是最合适的？（）A.仅使用与门和或门B.仅使用非门和与非门C.使用多种逻辑门，包括与门、或门、非门等的组合D.无法通过逻辑门实现，需要使用特殊的集成电路18、对于一个5位的格雷码计数器，从00000开始计数，经过10个时钟脉冲后，计数器的状态为：（）A.10101B.11001C.10110D.1101019、加法器是数字逻辑中进行加法运算的重要部件。半加器只能处理两个一位二进制数的加法，不考虑低位的进位。全加器则能够处理包括低位进位的加法。在构建一个4位加法器时，如果使用全加器，至少需要：（）A.4个B.8个C.16个D.32个20、在数字逻辑中，编码器和解码器是常用的组件。假如有一个8输入3输出的编码器，当8个输入中有且仅有一个为1时，输出对应的3位二进制编码。如果同时有多个输入为1，则输出为非法编码。那么，这种编码器属于什么类型？（）A.普通编码器，允许多个输入同时有效B.优先编码器，能够识别优先级最高的输入C.二进制编码器，将输入直接转换为二进制编码D.十进制编码器，将十进制输入转换为编码二、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）说明在数字逻辑中如何进行逻辑函数的最小项和最大项的转换。2、（本题5分）阐述数字逻辑中的编码器和译码器的工作原理，举例说明它们在计算机系统或其他数字设备中的具体应用场景。3、（本题5分）在数字电路设计中，说明如何根据给定的时序要求，设计一个具有特定时钟周期和建立保持时间的时序逻辑电路。4、（本题5分）详细说明在译码器的地址译码应用中，如何将地址信号转换为片选信号。5、（本题5分）解释什么是数字逻辑中的异步复位同步释放，以及它的实现方式和应用场景。三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）用JK触发器设计一个模6的异步计数器，画出逻辑图和状态转换图。2、（本题5分）用移位寄存器和逻辑门设计一个能实现串行数据向左或向右移位的电路，给出逻辑图和控制方式。3、（本题5分）设计一个组合逻辑电路，判断一个13位二进制数是否为梅森素数。4、（本题5分）设计一个计数器，能够实现从0到255的计数，并在特定状态下输出特定信号。5、（本题5分）设计一个数据选择器，根据20个控制信号从1048576个输入数据中选择一个输出。四、分析题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）设计一个数字电路，能够检测输入的16位二进制数中是否存在连续的三个1。详细分析检测逻辑的设计思路，使用逻辑门和组合电路实现该功能，并考虑如何处理边界情况和提高检测的效率。2、（本题