華北理工大學(xué)輕工學(xué)院《數(shù)字化版面設(shè)計ndesgn》2022-2023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頁華北理工大學(xué)輕工學(xué)院《數(shù)字化版面設(shè)計ndesgn》

2022-2023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25個小題，每小題1分，共25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)字系統(tǒng)中，能夠?qū)⑤斎氲牟⑿袛?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為串行數(shù)據(jù)輸出的電路是？（）A.計數(shù)器B.移位寄存器C.編碼器D.譯碼器2、考慮到一個基于現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計，需要將高級語言描述的算法轉(zhuǎn)換為硬件實現(xiàn)。在這個過程中，需要綜合考慮資源利用、性能和實現(xiàn)難度等因素。以下哪種硬件描述語言在FPGA設(shè)計中應(yīng)用最為廣泛？（）A.VHDLB.VerilogC.SystemVerilogD.C++3、在數(shù)字邏輯的發(fā)展中，新技術(shù)和新方法不斷涌現(xiàn)。以下關(guān)于數(shù)字邏輯發(fā)展趨勢的描述，不正確的是（）A.集成度越來越高，芯片功能越來越強(qiáng)大B.功耗越來越低，性能越來越高C.設(shè)計方法越來越復(fù)雜，對設(shè)計者的要求越來越低D.應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)展，與其他學(xué)科的交叉融合越來越緊密4、若一個數(shù)字系統(tǒng)的輸入信號頻率為100kHz，經(jīng)過一個二分頻電路后，輸出信號的頻率是多少？（）A.50kHzB.200kHzC.100kHzD.不確定5、已知一個邏輯函數(shù)的真值表，用最小項之和的形式表示該函數(shù)，其中最小項的個數(shù)取決于？（）A.輸入變量的個數(shù)B.輸出變量的個數(shù)C.函數(shù)的復(fù)雜程度D.以上都不是6、已知一個數(shù)字系統(tǒng)的電源電壓為5V，一個邏輯門的輸出低電平最大為0.8V，那么這個低電平是否符合標(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7、考慮一個數(shù)字系統(tǒng)中的編碼器，它需要將8個輸入信號編碼為3位的二進(jìn)制代碼輸出。以下哪種編碼器能夠滿足這個要求，并且具有較高的編碼效率？（）A.普通編碼器，任何時刻只允許一個輸入有效B.優(yōu)先編碼器，允許同時多個輸入，但優(yōu)先編碼優(yōu)先級高的C.二進(jìn)制編碼器，直接將輸入轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制D.十進(jìn)制編碼器，將十進(jìn)制輸入編碼為二進(jìn)制8、在數(shù)字電路中，奇偶校驗碼常用于檢測數(shù)據(jù)傳輸中的錯誤。以下關(guān)于奇偶校驗碼的描述中，錯誤的是（）A.奇校驗時，數(shù)據(jù)中1的個數(shù)加上校驗位為奇數(shù)B.偶校驗時，數(shù)據(jù)中1的個數(shù)加上校驗位為偶數(shù)C.奇偶校驗只能檢測奇數(shù)個錯誤D.奇偶校驗?zāi)軌蚣m正數(shù)據(jù)傳輸中的錯誤9、考慮一個數(shù)字系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)選擇器，它需要根據(jù)控制信號從多個輸入數(shù)據(jù)中選擇一個輸出。假設(shè)有4個輸入數(shù)據(jù)和2位的控制信號，以下哪種數(shù)據(jù)選擇器能夠?qū)崿F(xiàn)這個功能？（）A.4選1數(shù)據(jù)選擇器B.8選1數(shù)據(jù)選擇器C.16選1數(shù)據(jù)選擇器D.無法通過現(xiàn)有的數(shù)據(jù)選擇器實現(xiàn)，需要自行設(shè)計10、在數(shù)字邏輯中，需要對一個邏輯表達(dá)式進(jìn)行化簡并轉(zhuǎn)換成最簡與或表達(dá)式。給定表達(dá)式F=(A+B)(A'+C)，以下哪種化簡步驟是正確的？（）A.F=A+BCB.F=A+AC+B+BCC.F=A+BD.F=A'+B'11、對于一個用邏輯門實現(xiàn)的加法器，若要提高其運算速度，可以采取什么措施？（）A.減少門的級數(shù)B.增加門的級數(shù)C.提高電源電壓D.降低電源電壓12、在數(shù)字邏輯的發(fā)展過程中，不斷有新的技術(shù)和方法出現(xiàn)。以下關(guān)于數(shù)字邏輯發(fā)展趨勢的描述，錯誤的是（）A.集成度越來越高，芯片的功能越來越強(qiáng)大B.工作速度不斷提高，能夠處理更高速的信號C.功耗越來越低，符合節(jié)能環(huán)保的要求D.發(fā)展逐漸停滯，已經(jīng)沒有太多的創(chuàng)新空間13、假設(shè)正在設(shè)計一個用于圖像處理器的數(shù)字邏輯電路，需要對像素數(shù)據(jù)進(jìn)行快速的處理和轉(zhuǎn)換。圖像數(shù)據(jù)的處理涉及大量的并行運算和邏輯判斷。為了提高處理速度和效率，以下哪種數(shù)字邏輯架構(gòu)最適合這種大規(guī)模并行處理的需求？（）A.馮·諾依曼架構(gòu)B.哈佛架構(gòu)C.流水線架構(gòu)D.超標(biāo)量架構(gòu)14、當(dāng)研究數(shù)字電路中的冒險現(xiàn)象時，假設(shè)一個電路在特定輸入組合下產(chǎn)生了毛刺。以下哪種技術(shù)可以有效地消除這些毛刺？（）A.增加冗余項B.使用濾波電容C.改變電路結(jié)構(gòu)D.以上技術(shù)均可15、在一個數(shù)字電路中，使用了PLA（可編程邏輯陣列）來實現(xiàn)邏輯功能。與傳統(tǒng)的邏輯門電路相比，PLA的主要優(yōu)勢是什么？（）A.可以實現(xiàn)復(fù)雜的邏輯功能，并且易于修改B.速度更快，能夠處理高頻信號C.成本更低，使用的器件更少D.功耗更低，適合低功耗應(yīng)用16、假設(shè)正在設(shè)計一個數(shù)字電路，用于將一個4位二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的格雷碼。格雷碼是一種相鄰數(shù)值只有一位變化的編碼方式。要實現(xiàn)這個轉(zhuǎn)換功能，以下哪種邏輯門的組合是最合適的？（）A.僅使用與門和或門B.僅使用非門和與非門C.使用多種邏輯門，包括與門、或門、非門等的組合D.無法通過邏輯門實現(xiàn)，需要使用特殊的集成電路17、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。可以通過邏輯化簡、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18、時序邏輯電路與組合邏輯電路不同，它包含存儲元件，能夠記住過去的輸入信息。常見的時序邏輯電路有觸發(fā)器、計數(shù)器和寄存器等。在一個D觸發(fā)器中，當(dāng)時鐘脈沖上升沿到來時，如果D輸入端的值為1，那么輸出Q的值將：（）A.保持不變B.變?yōu)?C.變?yōu)?D.不確定，取決于之前的狀態(tài)19、在數(shù)字邏輯中，若要將一個8位的二進(jìn)制數(shù)進(jìn)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20、在數(shù)字邏輯電路中，若要實現(xiàn)一個能對兩個4位二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行相加并產(chǎn)生進(jìn)位輸出的加法器，以下哪種集成電路芯片可能是最合適的選擇？（）A.74LS85B.74LS138C.74LS151D.74LS16121、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)計一個用于判斷一個三位二進(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現(xiàn)該電路的有效途徑（）A.使用卡諾圖進(jìn)行邏輯化簡B.直接通過邏輯門搭建，不進(jìn)行任何化簡C.采用中規(guī)模集成電路，如譯碼器D.以上方法都不可行22、在數(shù)字邏輯電路中，同步時序電路和異步時序電路有明顯的區(qū)別。以下關(guān)于它們的描述，不正確的是（）A.同步時序電路使用統(tǒng)一的時鐘信號來控制狀態(tài)轉(zhuǎn)換B.異步時序電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)換不受統(tǒng)一時鐘的控制C.同步時序電路的穩(wěn)定性比異步時序電路好D.異步時序電路的設(shè)計比同步時序電路簡單23、非門是數(shù)字邏輯中最簡單的邏輯門之一。關(guān)于非門的功能和特點，以下敘述錯誤的是（）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24、已知一個數(shù)字電路的輸入信號頻率為10kHz，經(jīng)過一個2分頻電路后，輸出信號的頻率是多少？（）A.5kHzB.10kHzC.20kHzD.40kHz25、對于一個由與非門構(gòu)成的鎖存器，當(dāng)輸入使能信號為低電平時，鎖存器的狀態(tài)會怎樣？（）A.保持不變B.隨機(jī)變化C.置0D.置1二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）深入解釋在移位寄存器的同步與異步操作比較中，它們的特點和適用場景。2、（本題5分）深入分析在數(shù)字邏輯電路的時鐘樹綜合中，如何優(yōu)化時鐘信號的分布以減少時鐘偏差。3、（本題5分）詳細(xì)說明數(shù)字邏輯中數(shù)據(jù)選擇器和數(shù)據(jù)分配器的電源管理和低功耗設(shè)計方法，舉例說明在電池供電系統(tǒng)中的應(yīng)用。4、（本題5分）說明在數(shù)字電路中如何實現(xiàn)乘法運算，例如使用移位相加的方法。三、設(shè)計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）設(shè)計一個全加器，能夠進(jìn)行兩個256位二進(jìn)制數(shù)的加法運算，并輸出結(jié)果和進(jìn)位。2、（本題5分）設(shè)計一個計數(shù)器，能夠?qū)崿F(xiàn)從0到59的計數(shù)，并在特定狀態(tài)下暫停計數(shù)。3、（本題5分）設(shè)計一個組合邏輯電路，判斷輸入的22位二進(jìn)制數(shù)是否能被11整除，輸出結(jié)果為1表示能整除，0表示不能整除，畫出邏輯電路圖。4、（本題5分）用中規(guī)模集成電路設(shè)計一個能實現(xiàn)模10計數(shù)的計數(shù)器，畫出邏輯圖和狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖，并說明其特點。5、（本題5分）設(shè)計一個計數(shù)器，能夠?qū)崿F(xiàn)從0到2097151的計數(shù)，并在特定狀態(tài)下進(jìn)行計數(shù)狀態(tài)的保存和恢復(fù)。四、分析題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）給定一個由多個比較器、加法器和寄存器組成的數(shù)字控制系統(tǒng)，分析系統(tǒng)的控制邏輯和輸出響應(yīng)，確定系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。討論在數(shù)字控制系