北京師范大學(xué)《數(shù)字邏輯》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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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可以通過硬件描述語言進(jìn)行編程2、在數(shù)字電路設(shè)計(jì)中，組合邏輯電路和時(shí)序邏輯電路是兩種基本類型。假設(shè)要設(shè)計(jì)一個(gè)電路，用于判斷兩個(gè)4位二進(jìn)制數(shù)是否相等。如果只考慮當(dāng)前輸入的兩個(gè)二進(jìn)制數(shù)，不考慮之前的輸入和狀態(tài)，那么應(yīng)該采用哪種邏輯電路？（）A.組合邏輯電路，因?yàn)槠漭敵鰞H取決于當(dāng)前輸入B.時(shí)序邏輯電路，能夠存儲(chǔ)之前的輸入信息C.既可以是組合邏輯電路，也可以是時(shí)序邏輯電路，取決于具體設(shè)計(jì)D.無法確定，需要更多的條件才能選擇3、邏輯函數(shù)的化簡(jiǎn)是數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)中的重要環(huán)節(jié)。在化簡(jiǎn)邏輯函數(shù)時(shí)，以下方法不常用的是（）A.公式法，運(yùn)用邏輯代數(shù)的基本公式和定律進(jìn)行化簡(jiǎn)B.卡諾圖法，通過圖形的方式直觀地化簡(jiǎn)邏輯函數(shù)C.真值表法，根據(jù)輸入輸出的真值表來化簡(jiǎn)D.試探法，隨機(jī)嘗試不同的組合來找到最簡(jiǎn)形式4、考慮到一個(gè)大規(guī)模集成電路的布局布線，假設(shè)芯片上集成了數(shù)十億個(gè)晶體管，需要合理安排它們的位置和連接以減少延遲和功耗。這是一個(gè)極其復(fù)雜的問題，通常需要借助專業(yè)的工具和算法來解決。以下哪個(gè)因素在布局布線過程中對(duì)性能的影響最大？（）A.晶體管的密度B.布線的長(zhǎng)度C.電源和地線的分布D.時(shí)鐘樹的設(shè)計(jì)5、在數(shù)字邏輯中，代碼轉(zhuǎn)換是常見的操作。以下關(guān)于二進(jìn)制編碼與格雷碼轉(zhuǎn)換的描述中，錯(cuò)誤的是（）A.格雷碼是一種無權(quán)碼B.二進(jìn)制碼轉(zhuǎn)換為格雷碼時(shí)，相鄰位的變化只有一位C.格雷碼轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制碼時(shí)，可以通過直接按位轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)D.格雷碼常用于減少數(shù)字電路中的錯(cuò)誤6、觸發(fā)器是時(shí)序邏輯電路的基本存儲(chǔ)單元。在常見的觸發(fā)器類型中，JK觸發(fā)器具有較強(qiáng)的功能。以下關(guān)于JK觸發(fā)器邏輯功能的描述中，不正確的是（）A.當(dāng)J=1，K=0時(shí)，置位B.當(dāng)J=0，K=1時(shí)，復(fù)位C.當(dāng)J=K=1時(shí)，翻轉(zhuǎn)D.JK觸發(fā)器的輸出只取決于J和K的輸入，與時(shí)鐘脈沖無關(guān)7、在數(shù)字邏輯電路中，譯碼器的使能端有什么作用？當(dāng)使能端為低電平時(shí)，譯碼器的輸出會(huì)怎樣？（）A.使能端用于控制譯碼器的工作，當(dāng)使能端為低電平時(shí)，譯碼器的輸出為高阻態(tài)B.使能端用于選擇譯碼器的輸入，當(dāng)使能端為低電平時(shí)，譯碼器的輸出為低電平C.不確定D.使能端對(duì)譯碼器的輸出沒有影響8、非門是數(shù)字邏輯中最簡(jiǎn)單的邏輯門之一。關(guān)于非門的功能和特點(diǎn)，以下敘述錯(cuò)誤的是（）A.非門的作用是將輸入的邏輯電平取反B.非門可以用三極管來實(shí)現(xiàn)C.非門的邏輯表達(dá)式為Y=?AD.非門的輸入和輸出之間不存在延遲9、已知一個(gè)數(shù)字系統(tǒng)的電源電壓為5V，一個(gè)邏輯門的輸出低電平最大為0.8V，那么這個(gè)低電平是否符合標(biāo)準(zhǔn)的邏輯低電平？（）A.符合B.不符合C.無法確定D.以上都不對(duì)10、在數(shù)字系統(tǒng)中，異步復(fù)位和同步復(fù)位是兩種常見的復(fù)位方式。假設(shè)我們正在設(shè)計(jì)一個(gè)具有復(fù)位功能的電路。以下關(guān)于異步復(fù)位和同步復(fù)位的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.異步復(fù)位信號(hào)不受時(shí)鐘信號(hào)的控制，在復(fù)位信號(hào)有效時(shí)立即將電路復(fù)位B.同步復(fù)位信號(hào)在時(shí)鐘上升沿或下降沿時(shí)，根據(jù)復(fù)位信號(hào)的狀態(tài)進(jìn)行復(fù)位操作C.異步復(fù)位的優(yōu)點(diǎn)是復(fù)位響應(yīng)速度快，缺點(diǎn)是可能會(huì)產(chǎn)生亞穩(wěn)態(tài)D.同步復(fù)位比異步復(fù)位更可靠，不會(huì)出現(xiàn)亞穩(wěn)態(tài)問題，因此應(yīng)優(yōu)先使用同步復(fù)位11、在數(shù)字電路中，編碼器是一種常見的組合邏輯器件。假設(shè)需要設(shè)計(jì)一個(gè)8線-3線編碼器，即有8個(gè)輸入信號(hào)，3個(gè)輸出信號(hào)。當(dāng)輸入信號(hào)有效時(shí)，輸出對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制編碼。如果同時(shí)有多個(gè)輸入信號(hào)有效，以下哪種編碼器的輸出結(jié)果是符合設(shè)計(jì)要求的？（）A.輸出為任意值B.輸出為優(yōu)先級(jí)最高的輸入對(duì)應(yīng)的編碼C.輸出為所有有效輸入編碼的或運(yùn)算結(jié)果D.輸出為所有有效輸入編碼的與運(yùn)算結(jié)果12、在數(shù)字邏輯電路中，編碼器和譯碼器可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)的編碼和解碼。一個(gè)4線-2線編碼器和一個(gè)2線-4線譯碼器連接在一起，當(dāng)編碼器輸入為特定值時(shí)，譯碼器的輸出會(huì)是什么？（）A.譯碼器的輸出會(huì)根據(jù)編碼器的輸入產(chǎn)生相應(yīng)的高電平輸出B.譯碼器的輸出會(huì)根據(jù)編碼器的輸入產(chǎn)生相應(yīng)的低電平輸出C.不確定D.譯碼器的輸出與編碼器的輸入無關(guān)13、在數(shù)字邏輯的同步時(shí)序電路中，時(shí)鐘信號(hào)起到同步作用。假設(shè)一個(gè)同步時(shí)序電路的時(shí)鐘頻率過高，可能會(huì)導(dǎo)致以下哪種問題（）A.電路性能提高B.功耗降低C.時(shí)序混亂D.以上都不是問題14、在一個(gè)異步時(shí)序邏輯電路中，若各觸發(fā)器的時(shí)鐘信號(hào)不同，可能會(huì)導(dǎo)致：（）A.速度加快B.功能錯(cuò)誤C.功耗降低D.穩(wěn)定性提高15、在數(shù)字邏輯電路中，組合邏輯電路的輸出僅僅取決于當(dāng)前的輸入。假設(shè)設(shè)計(jì)一個(gè)用于判斷一個(gè)三位二進(jìn)制數(shù)是否能被3整除的組合邏輯電路。以下哪種方法可能是實(shí)現(xiàn)該電路的有效途徑（）A.使用卡諾圖進(jìn)行邏輯化簡(jiǎn)B.直接通過邏輯門搭建，不進(jìn)行任何化簡(jiǎn)C.采用中規(guī)模集成電路，如譯碼器D.以上方法都不可行二、簡(jiǎn)答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）詳細(xì)說明在數(shù)字邏輯中的比較器的級(jí)聯(lián)應(yīng)用，如何實(shí)現(xiàn)多位數(shù)據(jù)的比較。2、（本題5分）解釋在數(shù)字邏輯中組合邏輯電路和時(shí)序邏輯電路的區(qū)別，并分別舉例說明其在實(shí)際應(yīng)用中的場(chǎng)景。3、（本題5分）說明在數(shù)字邏輯中如何進(jìn)行邏輯函數(shù)的邏輯化簡(jiǎn)中的吸收律和消去律的應(yīng)用。4、（本題5分）詳細(xì)說明在移位寄存器的循環(huán)移位應(yīng)用中，如何實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的循環(huán)左移和循環(huán)右移。三、分析題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）有一個(gè)數(shù)字電路，使用T觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)功能。分析T觸發(fā)器的工作模式和觸發(fā)條件，給出計(jì)數(shù)器的邏輯表達(dá)式和狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。討論T觸發(fā)器與其他觸發(fā)器在計(jì)數(shù)應(yīng)用中的特點(diǎn)和差異。2、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電路，能夠?qū)斎氲囊纛l信號(hào)進(jìn)行濾波和降噪處理。分析音頻濾波和降噪的算法和實(shí)現(xiàn)方法，如低通濾波、高通濾波和自適應(yīng)濾波等，以及如何根據(jù)音頻信號(hào)的特點(diǎn)選擇合適的濾波器類型和參數(shù)。3、（本題5分）有一個(gè)數(shù)字系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)緩存模塊，需要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的暫存和讀取功能。分析緩存的工作原理和讀寫控制邏輯，設(shè)計(jì)相應(yīng)的數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)緩存功能。探討如何優(yōu)化緩存的容量和讀寫速度以滿足系統(tǒng)的性能要求。4、（本題5分）給定一個(gè)數(shù)字音頻處理系統(tǒng)中的音頻均衡器模塊，用于調(diào)整音頻信號(hào)在不同頻段的增益。分析音頻均衡器的設(shè)計(jì)原理和參數(shù)設(shè)置，設(shè)計(jì)相應(yīng)的數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)均衡功能。探討如何根據(jù)用戶需求和音頻特性優(yōu)化均衡效果。5、（本題5分）給定一個(gè)數(shù)字邏輯電路的功耗評(píng)估報(bào)告，分析功耗的主要來源和分布。提出降低功耗的具體措施和優(yōu)化方案，包括電源管理、時(shí)鐘門控等技術(shù)的應(yīng)用。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)數(shù)字電路，能夠?qū)⑤斎氲?位二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為余3碼，給出邏輯表達(dá)式和電路連接。2、（本