山西傳媒學(xué)院《數(shù)字雕塑》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁山西傳媒學(xué)院

《數(shù)字雕塑》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、在數(shù)字電路的觸發(fā)器設(shè)計中，假設(shè)需要一個能夠在時鐘上升沿觸發(fā)并且具有異步置位和復(fù)位功能的觸發(fā)器。以下哪種觸發(fā)器符合這些要求？（）A.D觸發(fā)器B.JK觸發(fā)器C.T觸發(fā)器D.SR觸發(fā)器2、在數(shù)字邏輯設(shè)計中，若要實現(xiàn)一個能判斷輸入的3位二進(jìn)制數(shù)是否大于4的電路，最少需要幾個邏輯門？（）A.2B.3C.4D.53、在組合邏輯電路中，若輸入信號A從0變?yōu)?，同時輸入信號B從1變?yōu)?，而輸出信號在這個過程中沒有發(fā)生變化，可能的原因是？（）A.存在競爭冒險B.電路設(shè)計錯誤C.輸出與輸入無關(guān)D.以上都有可能4、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。異步復(fù)位不受時鐘信號的控制，而同步復(fù)位在時鐘信號的有效沿進(jìn)行復(fù)位操作。以下關(guān)于異步復(fù)位和同步復(fù)位的比較，正確的是：（）A.異步復(fù)位的可靠性高于同步復(fù)位B.同步復(fù)位更容易產(chǎn)生毛刺C.異步復(fù)位可能會導(dǎo)致亞穩(wěn)態(tài)D.同步復(fù)位的設(shè)計更簡單5、假設(shè)正在分析一個數(shù)字電路的功耗，以下哪個因素對于功耗的影響最為顯著？（）A.工作頻率，頻率越高功耗越大B.電源電壓，電壓越高功耗越大C.門電路的類型，不同類型功耗不同D.電路的規(guī)模，規(guī)模越大功耗越大6、對于數(shù)字電路中的加法運算，假設(shè)要實現(xiàn)兩個8位有符號二進(jìn)制數(shù)的加法，并且需要考慮溢出的情況。以下哪種方法最適合檢測溢出？（）A.檢查最高位的進(jìn)位B.比較和與操作數(shù)的符號C.使用專門的溢出檢測電路D.以上方法結(jié)合使用7、在數(shù)字邏輯中，移位寄存器除了用于數(shù)據(jù)的移位操作，還可以用于實現(xiàn)其他功能。假如要利用移位寄存器實現(xiàn)一個串行-并行轉(zhuǎn)換器，以下哪種方式是可行的？（）A.將輸入的串行數(shù)據(jù)依次存入移位寄存器，然后同時輸出B.對移位寄存器中的數(shù)據(jù)進(jìn)行特定的邏輯運算后輸出C.按照一定的時鐘節(jié)拍，逐步從移位寄存器中輸出數(shù)據(jù)D.移位寄存器無法實現(xiàn)串行-并行轉(zhuǎn)換功能8、若一個ROM存儲的信息為“1010011111000011”，其地址為4位，數(shù)據(jù)線為8位，則其存儲容量為：（）A.16×8位B.8×16位C.4×8位D.8×4位9、在數(shù)字邏輯電路的設(shè)計中，需要進(jìn)行邏輯綜合，將高級描述轉(zhuǎn)換為門級電路。邏輯綜合工具可以根據(jù)約束條件進(jìn)行優(yōu)化。以下關(guān)于邏輯綜合的描述，錯誤的是：（）A.可以自動完成邏輯化簡B.不能考慮時序約束C.可以優(yōu)化電路的面積和速度D.可以根據(jù)不同的工藝庫進(jìn)行映射10、若一個邏輯函數(shù)的最簡與或表達(dá)式為F=A+B'C，則其對偶式為？（）A.F'=(A'+B)C'B.F'=A'(B+C')C.F'=(A'+B')CD.F'=A(B'+C)11、在數(shù)字邏輯中，布爾代數(shù)是基礎(chǔ)理論之一。假設(shè)我們正在研究一個邏輯電路的表達(dá)式化簡。以下關(guān)于布爾代數(shù)的描述，哪一項是不準(zhǔn)確的？（）A.布爾代數(shù)中的基本運算包括與（AND）、或（OR）和非（NOT）B.布爾代數(shù)的定律和規(guī)則可以用于簡化邏輯表達(dá)式，減少邏輯門的數(shù)量C.布爾代數(shù)中的德摩根定律表明，對一個邏輯表達(dá)式取反時，與運算和或運算會相互轉(zhuǎn)換D.布爾代數(shù)只能用于處理二值邏輯，即0和1，無法處理多值邏輯12、要設(shè)計一個能將4位二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為格雷碼的電路，以下哪種方法是可行的？（）A.使用加法器B.使用減法器C.通過邏輯表達(dá)式直接轉(zhuǎn)換D.以上都不行13、用卡諾圖化簡邏輯函數(shù)F(A,B,C,D)=∑m(0,2,8,10,12,14)，最簡與或表達(dá)式為？（）A.B+DB.A+CC.A'+C'D.B'+D'14、在一個數(shù)字電路中，需要判斷兩個4位二進(jìn)制數(shù)是否相等。以下哪種邏輯電路的設(shè)計可能是最簡的？（）A.使用異或門對兩個數(shù)的每一位進(jìn)行比較，然后將結(jié)果進(jìn)行與運算B.對兩個數(shù)逐位進(jìn)行減法運算，判斷結(jié)果是否為0C.將兩個數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制，然后進(jìn)行比較，需要復(fù)雜的轉(zhuǎn)換電路D.對兩個數(shù)進(jìn)行按位與和按位或運算，根據(jù)結(jié)果判斷15、數(shù)字邏輯是計算機(jī)科學(xué)的重要基礎(chǔ)，它研究數(shù)字信號的存儲、傳輸和處理。在數(shù)字電路中，邏輯門是實現(xiàn)基本邏輯運算的單元。以下關(guān)于與門的描述中，錯誤的是（）A.與門的邏輯功能是當(dāng)所有輸入都為高電平時，輸出才為高電平B.與門可以用二極管和電阻來實現(xiàn)C.與門的邏輯表達(dá)式為Y=A∧B，其中A和B是輸入，Y是輸出D.與門在實際應(yīng)用中，輸入信號的變化不會影響輸出結(jié)果16、已知一個8選1數(shù)據(jù)選擇器，地址輸入端有3位，當(dāng)輸入地址為101時，輸出的數(shù)據(jù)是哪個輸入通道的數(shù)據(jù)？（）A.第1個B.第3個C.第5個D.第7個17、在數(shù)字邏輯的邏輯函數(shù)化簡中，假設(shè)給定一個復(fù)雜的邏輯函數(shù)，需要使用卡諾圖進(jìn)行化簡。以下哪種情況可能會導(dǎo)致卡諾圖化簡的難度增加？（）A.變量數(shù)量較多B.無關(guān)項較多C.邏輯函數(shù)的表達(dá)式復(fù)雜D.以上情況都可能18、若要設(shè)計一個能對輸入的3位二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行排序的電路，最少需要幾個比較器？（）A.2B.3C.4D.519、組合邏輯電路的輸出僅僅取決于當(dāng)前的輸入，不存在存儲元件。以下關(guān)于組合邏輯電路的特點描述，準(zhǔn)確的是（）A.組合邏輯電路的輸出與電路的過去狀態(tài)無關(guān)B.組合邏輯電路中可以包含反饋回路C.由于沒有存儲元件，組合邏輯電路的輸出響應(yīng)速度較慢D.組合邏輯電路的設(shè)計比時序邏輯電路簡單，不需要考慮時鐘信號20、在數(shù)字邏輯的同步時序電路中，時鐘信號起到同步作用。假設(shè)一個同步時序電路的時鐘頻率過高，可能會導(dǎo)致以下哪種問題（）A.電路性能提高B.功耗降低C.時序混亂D.以上都不是問題21、對于一個用FPGA實現(xiàn)的數(shù)字邏輯電路，以下哪種描述方式通常被使用？（）A.原理圖B.硬件描述語言C.真值表D.以上都可以22、數(shù)字邏輯中的數(shù)據(jù)選擇器可以根據(jù)控制信號從多個輸入數(shù)據(jù)中選擇一個輸出。假設(shè)一個4選1數(shù)據(jù)選擇器，控制信號為S1S0，輸入為D0、D1、D2、D3。當(dāng)S1S0=10時，輸出應(yīng)該是哪個輸入數(shù)據(jù)？（）A.D0B.D1C.D2D.D323、在數(shù)字邏輯電路中，三態(tài)門可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸。當(dāng)三態(tài)門的控制端為高電平時，輸出處于高阻態(tài)。以下關(guān)于三態(tài)門的應(yīng)用，錯誤的是：（）A.用于構(gòu)建總線結(jié)構(gòu)B.可以實現(xiàn)多個數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)共享C.三態(tài)門的高阻態(tài)會導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失D.用于提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)男?4、在數(shù)字邏輯的時序邏輯電路中，觸發(fā)器是存儲單元。假設(shè)一個D觸發(fā)器的D輸入端在時鐘上升沿之前為高電平，在上升沿時變?yōu)榈碗娖健Ｒ韵玛P(guān)于觸發(fā)器輸出端Q的狀態(tài)變化，哪個是正確的（）A.Q在上升沿變?yōu)楦唠娖紹.Q在上升沿變?yōu)榈碗娖紺.Q保持原來的狀態(tài)不變D.Q的狀態(tài)不確定25、在數(shù)字邏輯電路的面積優(yōu)化中，假設(shè)給定一個功能需求，需要在滿足性能要求的前提下盡量減小芯片面積?？梢酝ㄟ^邏輯化簡、資源共享和架構(gòu)優(yōu)化等方法來實現(xiàn)。以下哪種方法在面積優(yōu)化中通常能夠帶來最大的節(jié)?。浚ǎ〢.邏輯門級的優(yōu)化B.功能模塊的復(fù)用C.算法層面的改進(jìn)D.選擇更小尺寸的晶體管26、對于數(shù)字邏輯中的奇偶校驗碼，假設(shè)要對一組8位數(shù)據(jù)進(jìn)行奇偶校驗。以下哪種奇偶校驗方式能夠檢測出奇數(shù)個錯誤？（）A.奇校驗B.偶校驗C.兩種校驗方式都可以D.兩種校驗方式都不行27、在數(shù)字邏輯電路中，計數(shù)器是一種常見的時序邏輯電路。一個4位二進(jìn)制計數(shù)器，能夠計數(shù)的最大十進(jìn)制數(shù)是多少？（）A.15B.16C.不確定D.根據(jù)計數(shù)器的類型判斷28、數(shù)字邏輯中的加法器可以分為半加器和全加器。半加器和全加器的主要區(qū)別是什么？（）A.半加器不考慮進(jìn)位輸入，全加器考慮進(jìn)位輸入B.半加器的運算速度快，全加器的運算速度慢C.不確定D.半加器和全加器沒有區(qū)別29、對于一個4位的二進(jìn)制加法計數(shù)器，從0000開始計數(shù)，經(jīng)過10個時鐘脈沖后，計數(shù)器的狀態(tài)為？（）A.1010B.1001C.1011D.110030、當(dāng)研究數(shù)字邏輯中的計數(shù)器時，假設(shè)需要設(shè)計一個能夠從0計數(shù)到9然后再回到0循環(huán)的十進(jìn)制計數(shù)器。以下哪種計數(shù)器類型和編碼方式可能是最合適的選擇（）A.異步計數(shù)器，8421BCD碼B.同步計數(shù)器，余3碼C.異步計數(shù)器，格雷碼D.同步計數(shù)器，5421BCD碼二、分析題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）給定一個復(fù)雜的數(shù)字系統(tǒng)，包含多個加法器、乘法器和寄存器。分析系統(tǒng)的運算流程和數(shù)據(jù)通路，確定關(guān)鍵的時序約束和性能瓶頸。討論在系統(tǒng)優(yōu)化中如何提高運算速度和減少資源消耗。2、（本題5分）設(shè)計一個數(shù)字電路，能夠?qū)⑤斎氲腂CD碼轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制碼。仔細(xì)研究BCD碼和二進(jìn)制碼的轉(zhuǎn)換規(guī)則，說明電路中如何進(jìn)行位運算和數(shù)值轉(zhuǎn)換?？紤]如何處理非法的BCD碼輸入和提高轉(zhuǎn)換的準(zhǔn)確性。3、（本題5分）設(shè)計一個數(shù)字電路，能夠?qū)斎氲膬蓚€8位二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行按位異或非運算，并輸出結(jié)果。深入分析按位異或非運算的邏輯，說明電路中如何實現(xiàn)這種特殊的邏輯操作和信號處理。4、（本題5分）設(shè)計一個數(shù)字電路，能夠?qū)斎氲拇袛?shù)據(jù)進(jìn)行奇偶校驗，并輸出校驗結(jié)果。分析奇偶校驗的原理和實現(xiàn)方法，考慮如何在不同的數(shù)據(jù)傳輸速率下保證校驗的準(zhǔn)確性和及時性。5、（本題5分）有一個使用T觸發(fā)器和邏輯門構(gòu)建的移位計數(shù)器電路，分析計數(shù)器的移位模式和計數(shù)規(guī)律，給出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖和邏輯表達(dá)式。通過具體的移位和計數(shù)操作，驗證電路的功能和特性。三、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）解釋什么是數(shù)字邏輯中的異步電路的脈沖模式，以及其應(yīng)用場景。2、（本題5分）詳細(xì)闡述在數(shù)字電路的時序約束中，如何設(shè)置時鐘周期、建立時間和保持時間等參數(shù)。3、（本題5分）詳細(xì)闡述在數(shù)字電路的老化測試中