上海交通大學(xué)《邏輯學(xué)基礎(chǔ)》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

站名：站名：年級專業(yè)：姓名：學(xué)號：凡年級專業(yè)、姓名、學(xué)號錯寫、漏寫或字跡不清者，成績按零分記?！堋狻€…………第1頁，共1頁上海交通大學(xué)《邏輯學(xué)基礎(chǔ)》

2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共30個小題，每小題1分，共30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、在一個數(shù)字電路中，需要對兩個4位的二進制數(shù)進行加法運算。為了實現(xiàn)這個加法功能，并且能夠處理可能產(chǎn)生的進位，以下哪種加法器結(jié)構(gòu)可能是最優(yōu)的選擇？（）A.半加器，只能處理兩個一位二進制數(shù)相加B.全加器，考慮低位進位進行加法C.串行進位加法器，低位向高位逐位進位D.超前進位加法器，提前計算進位減少延遲2、考慮一個數(shù)字電路中的移位寄存器，它可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的左移、右移和并行輸入輸出。如果需要在每個時鐘脈沖將數(shù)據(jù)左移一位，并在最右邊補0，以下哪種移位寄存器能夠滿足這個要求？（）A.單向移位寄存器，只能左移B.雙向移位寄存器，可選擇左移或右移C.環(huán)形移位寄存器，數(shù)據(jù)循環(huán)移動D.以上移位寄存器都可以實現(xiàn)3、考慮一個數(shù)字系統(tǒng)，其中的控制器需要根據(jù)不同的輸入條件產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號。如果輸入條件較多且復(fù)雜，以下哪種控制器的設(shè)計方法是最合適的？（）A.硬布線控制器，通過邏輯門直接實現(xiàn)控制邏輯B.微程序控制器，使用存儲的微指令來產(chǎn)生控制信號C.隨機生成控制信號，根據(jù)系統(tǒng)的運行情況進行調(diào)整D.以上方法都不適合處理復(fù)雜的輸入條件4、在數(shù)字邏輯中，若要判斷一個8位二進制數(shù)是否能被4整除，以下哪種方法較為簡便？（）A.檢查低兩位是否為0B.檢查高兩位是否為0C.進行除法運算D.以上都不是5、想象一個數(shù)字系統(tǒng)，需要對兩個4位二進制數(shù)進行加法運算，并輸出結(jié)果。在設(shè)計這個加法器時，需要考慮速度、成本和復(fù)雜性等因素。以下哪種加法器結(jié)構(gòu)可能是最合適的？（）A.半加器級聯(lián)組成的加法器，結(jié)構(gòu)簡單但速度較慢B.全加器級聯(lián)組成的加法器，速度較快但使用的邏輯門較多C.并行加法器，能夠同時處理所有位的相加，速度快但成本高D.利用移位和加法操作實現(xiàn)的加法器，算法復(fù)雜但節(jié)省硬件資源6、隨機存取存儲器（RAM）在數(shù)字系統(tǒng)中也有廣泛應(yīng)用。以下關(guān)于RAM特點的描述中，正確的是（）A.讀寫速度比ROM快B.存儲的內(nèi)容在斷電后不會丟失C.可以隨機地進行讀寫操作D.容量通常比ROM大7、在數(shù)字邏輯中，邏輯門是實現(xiàn)邏輯運算的基本單元。與門的邏輯功能是只有當(dāng)所有輸入都為高電平時，輸出才為高電平。以下關(guān)于與門的描述，錯誤的是（）A.與門的邏輯表達(dá)式為Y=A·BB.可以用二極管和電阻實現(xiàn)簡單的與門電路C.與門的輸入和輸出信號只有高電平和低電平兩種狀態(tài)D.與門在數(shù)字電路中應(yīng)用較少，不如或門和非門重要8、考慮一個數(shù)字系統(tǒng)，需要對輸入的數(shù)字信號進行編碼壓縮，以減少存儲空間和傳輸帶寬。以下哪種編碼壓縮方法在數(shù)據(jù)重復(fù)性較高的情況下效果較好？（）A.哈夫曼編碼B.算術(shù)編碼C.行程編碼D.以上編碼方法的效果相同，與數(shù)據(jù)特點無關(guān)9、譯碼器是編碼器的逆過程，它將編碼輸入轉(zhuǎn)換為特定的輸出信號。對于譯碼器，以下敘述錯誤的是（）A.譯碼器可以將二進制編碼轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的十進制數(shù)B.譯碼器的輸出通常是低電平有效，即輸出為低電平時表示有效C.譯碼器可以用于驅(qū)動數(shù)碼管顯示數(shù)字D.譯碼器的輸入位數(shù)決定了其輸出信號的數(shù)量10、數(shù)字邏輯中的FPGA（現(xiàn)場可編程門陣列）具有可編程的特性。假設(shè)在一個FPGA設(shè)計中，需要更改某個邏輯功能，以下哪種方式可以實現(xiàn)？（）A.重新編程B.更換芯片C.調(diào)整外部電路D.以上方式都不行11、在數(shù)字邏輯中，若要將一個8位的二進制數(shù)進行編碼，使其編碼后的位數(shù)最少，可采用：（）A.8421BCD碼B.格雷碼C.余3碼D.原碼12、或門是數(shù)字邏輯中的另一種基本邏輯門。對于或門的特性和應(yīng)用，以下說法不正確的是（）A.或門的邏輯功能是只要有一個輸入為高電平，輸出就為高電平B.或門常用于實現(xiàn)加法運算C.或門的邏輯表達(dá)式為Y=A∨BD.或門的輸出只取決于當(dāng)前的輸入，與之前的輸入狀態(tài)無關(guān)13、在數(shù)字系統(tǒng)的測試中，故障診斷是一項重要的任務(wù)。以下關(guān)于數(shù)字系統(tǒng)故障診斷的方法，錯誤的是（）A.可以采用觀察法、測量法和替換法等B.邏輯分析儀是一種常用的故障診斷工具C.只要系統(tǒng)能正常工作，就不存在潛在的故障D.建立完善的測試方案有助于提高故障診斷的效率14、在解決競爭冒險問題時，可以采用多種方法。以下方法中，不能有效消除競爭冒險的是（）A.接入濾波電容B.修改邏輯設(shè)計C.增加冗余項D.提高電源電壓15、在數(shù)字系統(tǒng)中，存儲器用于存儲數(shù)據(jù)和程序。以下關(guān)于存儲器的分類和特點，不正確的是（）A.隨機存儲器（RAM）在斷電后數(shù)據(jù)會丟失B.只讀存儲器（ROM）在工作時只能讀取數(shù)據(jù)，不能寫入C.閃存（Flash）是一種非易失性存儲器，讀寫速度快D.動態(tài)隨機存儲器（DRAM）需要定期刷新來保持?jǐn)?shù)據(jù)16、在數(shù)字邏輯中，已知一個邏輯函數(shù)F=A+BC，若A=1，B=0，C=1，那么函數(shù)F的值是多少？（）A.0B.1C.無法確定D.以上都不對17、在數(shù)字系統(tǒng)中，能夠?qū)斎氲亩M制代碼進行解碼并驅(qū)動顯示器件的電路是？（）A.編碼器B.譯碼器C.數(shù)據(jù)選擇器D.數(shù)值比較器18、在數(shù)字邏輯電路的競爭冒險現(xiàn)象中，假設(shè)一個電路在輸入信號發(fā)生變化時，由于不同路徑的延遲差異，可能會導(dǎo)致輸出出現(xiàn)短暫的錯誤脈沖。這種現(xiàn)象可能會影響電路的穩(wěn)定性和可靠性。為了避免或減少競爭冒險的影響，以下哪種措施是最為有效的？（）A.增加冗余項B.引入同步時鐘C.優(yōu)化電路布局D.降低電源電壓19、已知一個邏輯函數(shù)的卡諾圖，其中有四個相鄰的1格，可進行合并簡化，則合并后得到的乘積項包含幾個變量？（）A.2B.3C.4D.不確定20、數(shù)字邏輯中的觸發(fā)器可以存儲一位二進制數(shù)據(jù)。一個JK觸發(fā)器，在時鐘上升沿到來時，根據(jù)輸入J和K的值確定輸出。如果J=1，K=1，時鐘上升沿到來后，輸出會怎樣變化？（）A.輸出會翻轉(zhuǎn)B.輸出會保持不變C.不確定D.根據(jù)其他因素判斷21、已知一個計數(shù)器的計數(shù)時鐘頻率為20MHz，要計滿1000個數(shù)，大約需要多長時間？（）A.50μsB.50msC.500μsD.500ms22、在數(shù)字系統(tǒng)中，需要將十進制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)進行處理。如果要將十進制數(shù)25轉(zhuǎn)換為二進制，以下哪種方法是正確的？（）A.11001B.10100C.11010D.1001123、對于一個4位的二進制減法計數(shù)器，初始狀態(tài)為1000，經(jīng)過8個時鐘脈沖后，計數(shù)器的狀態(tài)將變?yōu)椋海ǎ〢.0111B.0110C.0101D.010024、用8選1數(shù)據(jù)選擇器實現(xiàn)邏輯函數(shù)F=A'B+AB'，需要將函數(shù)化為？（）A.標(biāo)準(zhǔn)與或式B.標(biāo)準(zhǔn)或與式C.最小項表達(dá)式D.最大項表達(dá)式25、乘法器在數(shù)字運算中也有重要應(yīng)用。假設(shè)我們正在分析乘法器的工作原理。以下關(guān)于乘法器的描述，哪一項是不準(zhǔn)確的？（）A.移位相加乘法器通過逐位相乘和移位相加來實現(xiàn)乘法運算B.陣列乘法器通過多個乘法單元并行工作，提高了乘法運算的速度C.乘法器的設(shè)計需要考慮速度、面積和功耗等因素D.所有的乘法器都具有相同的結(jié)構(gòu)和性能，只是在實現(xiàn)細(xì)節(jié)上有所不同26、在數(shù)字邏輯中，要用FPGA（現(xiàn)場可編程門陣列）實現(xiàn)一個復(fù)雜的邏輯功能，首先需要進行什么操作？（）A.編寫代碼B.設(shè)計電路原理圖C.配置引腳D.以上都不是27、在數(shù)字系統(tǒng)中，要將一個4位的二進制數(shù)轉(zhuǎn)換為格雷碼，以下轉(zhuǎn)換方式正確的是：（）A.直接按位取反B.相鄰位異或C.相鄰位相加D.整體乘以228、考慮到一個數(shù)字系統(tǒng)的電源管理，需要根據(jù)系統(tǒng)的工作狀態(tài)動態(tài)地調(diào)整電源電壓和電流，以實現(xiàn)節(jié)能和提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。假設(shè)通過數(shù)字邏輯電路來控制電源管理模塊，以下哪種電源管理技術(shù)與數(shù)字邏輯電路的結(jié)合能夠提供最佳的節(jié)能效果？（）A.動態(tài)電壓頻率調(diào)整（DVFS）B.睡眠模式C.電源關(guān)斷D.以上都是29、在數(shù)字電路中，組合邏輯電路的輸出僅取決于當(dāng)前的輸入。以下關(guān)于組合邏輯電路的描述中，不正確的是（）A.加法器是一種常見的組合邏輯電路B.組合邏輯電路不存在反饋回路C.編碼器和譯碼器都屬于組合邏輯電路D.組合邏輯電路在工作過程中，輸出狀態(tài)會隨輸入的變化而不斷改變30、在數(shù)字系統(tǒng)中，存儲器是用于存儲數(shù)據(jù)和程序的重要部件。關(guān)于只讀存儲器（ROM），以下說法錯誤的是（）A.ROM中的數(shù)據(jù)在斷電后不會丟失B.PROM是一種可編程的ROM，但只能編程一次C.EPROM可以多次擦除和編程，使用紫外線進行擦除D.ROM的存儲容量通常比隨機存儲器（RAM）大二、分析題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）用數(shù)字邏輯實現(xiàn)一個簡單的數(shù)字信號壓縮感知電路。深入分析壓縮感知的原理和算法，解釋如何通過數(shù)字邏輯實現(xiàn)信號的采樣和壓縮，研究恢復(fù)算法和壓縮效果。2、（本題5分）設(shè)計一個數(shù)字邏輯電路，實現(xiàn)一個3位的加法計數(shù)器，具有異步清零和同步置數(shù)功能。詳細(xì)描述各功能的實現(xiàn)方式，通過邏輯表達(dá)式和時序圖進行分析，并畫出邏輯電路圖。思考該計數(shù)器在計數(shù)控制和定時應(yīng)用中的靈活性和可靠性。3、（本題5分）給定一個數(shù)字系統(tǒng)的可靠性要求，分析如何通過冗余設(shè)計、錯誤檢測和糾正技術(shù)來提高系統(tǒng)的可靠性。探討不同可靠性技術(shù)的優(yōu)缺點和適用場景。4、（本題5分）設(shè)計一個數(shù)字電路，能夠?qū)崿F(xiàn)一個8位的計數(shù)器，具有計數(shù)、清零和預(yù)置數(shù)功能。詳細(xì)分析計數(shù)器的工作模式和控制邏輯，說明如何通過外部信號實現(xiàn)這些功能?？紤]如何優(yōu)化計數(shù)器的計數(shù)速度和穩(wěn)定性。5、（本題5分）構(gòu)建一個優(yōu)先級編碼器電路，能夠?qū)Χ鄠€輸入請求進行優(yōu)先級編碼并輸出。全面分析優(yōu)先級編碼器的工作原理和編碼策略，討論如何根據(jù)實際需求設(shè)置優(yōu)先級順序和處理多個同時輸入的情況。三、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）在數(shù)字邏輯電路中，說明如何利用觸發(fā)器實現(xiàn)存儲功能，比較不同類型觸發(fā)器（如D觸發(fā)器、JK觸發(fā)器等）的特性和應(yīng)用場合。2、（本題5分）深入解釋在編碼器的動態(tài)編碼過程中，如何實時處理輸入信號的變化。3、（本題5分）在數(shù)字系統(tǒng)中，