北方工業(yè)大學(xué)《數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)》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頁北方工業(yè)大學(xué)《數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)》

2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號一二三四總分得分一、單選題（本大題共15個(gè)小題，每小題2分，共30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、在數(shù)字邏輯電路中，對于一個(gè)由與非門組成的基本RS觸發(fā)器，當(dāng)輸入R=0，S=0時(shí)，觸發(fā)器的輸出狀態(tài)將保持不變，那么以下哪種情況可能導(dǎo)致輸出狀態(tài)的不確定？（）A.輸入同時(shí)變?yōu)镽=1，S=1B.輸入變?yōu)镽=1，S=0C.輸入變?yōu)镽=0，S=1D.以上都不是2、對于一個(gè)JK觸發(fā)器，當(dāng)J=1，K=1，在時(shí)鐘脈沖作用下，其輸出狀態(tài)將：（）A.翻轉(zhuǎn)B.置0C.置1D.保持不變3、在數(shù)字邏輯中，若要將一個(gè)十進(jìn)制數(shù)37轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)，其結(jié)果是多少？（）A.100101B.101001C.110101D.1001114、已知一個(gè)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(shí)，輸出的數(shù)據(jù)是哪個(gè)輸入通道的數(shù)據(jù)？（）A.第1個(gè)B.第3個(gè)C.第5個(gè)D.第7個(gè)5、考慮數(shù)字邏輯中的時(shí)序邏輯電路的穩(wěn)定性，假設(shè)一個(gè)時(shí)序電路在工作過程中出現(xiàn)了不穩(wěn)定的狀態(tài)跳轉(zhuǎn)。以下哪個(gè)因素最可能是導(dǎo)致這種不穩(wěn)定的原因（）A.輸入信號的噪聲B.時(shí)鐘信號的抖動(dòng)C.邏輯門的延遲D.以上因素都有可能6、數(shù)字邏輯是計(jì)算機(jī)科學(xué)和電子工程的重要基礎(chǔ)，它主要研究數(shù)字信號和數(shù)字電路的設(shè)計(jì)與分析。在數(shù)字邏輯中，二進(jìn)制數(shù)是最基本的數(shù)值表示形式。以下關(guān)于二進(jìn)制數(shù)的描述，錯(cuò)誤的是（）A.二進(jìn)制數(shù)只有0和1兩個(gè)數(shù)字B.二進(jìn)制數(shù)的位權(quán)是2的冪次方C.二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)可以通過位權(quán)展開相加的方法D.二進(jìn)制數(shù)在進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算時(shí)，規(guī)則比十進(jìn)制數(shù)簡單，所以在所有情況下都更適合進(jìn)行計(jì)算7、已知一個(gè)邏輯函數(shù)的真值表，用最小項(xiàng)之和的形式表示該函數(shù)，其中最小項(xiàng)的個(gè)數(shù)取決于？（）A.輸入變量的個(gè)數(shù)B.輸出變量的個(gè)數(shù)C.函數(shù)的復(fù)雜程度D.以上都不是8、數(shù)字邏輯中的編碼器可以分為多種類型，如二進(jìn)制編碼器、十進(jìn)制編碼器等。一個(gè)十進(jìn)制-二進(jìn)制編碼器，當(dāng)輸入為十進(jìn)制數(shù)7時(shí)，輸出的二進(jìn)制編碼是什么？（）A.0111B.1110C.不確定D.根據(jù)編碼器的類型判斷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(cuò)誤的是（）A.譯碼器可以將二進(jìn)制編碼轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的十進(jìn)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(shí)表示有效C.譯碼器可以用于驅(qū)動(dòng)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、若一個(gè)數(shù)字電路的輸入信號為連續(xù)變化的模擬信號，需要經(jīng)過什么處理才能被數(shù)字電路識別？（）A.濾波B.放大C.量化D.編碼11、數(shù)字邏輯中的寄存器可以用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。一個(gè)同步寄存器和一個(gè)異步寄存器的主要區(qū)別是什么？（）A.同步寄存器的存儲(chǔ)操作與時(shí)鐘同步，異步寄存器的存儲(chǔ)操作與時(shí)鐘不同步B.同步寄存器的存儲(chǔ)速度快，異步寄存器的存儲(chǔ)速度慢C.不確定D.同步寄存器和異步寄存器沒有區(qū)別12、想象一個(gè)數(shù)字系統(tǒng)中，需要實(shí)現(xiàn)一個(gè)有限脈沖響應(yīng)（FIR）濾波器。以下哪種實(shí)現(xiàn)方式可能是最常見的？（）A.使用乘法器和加法器構(gòu)建直接型FIR濾波器B.采用遞歸結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)FIR濾波器，節(jié)省硬件資源C.利用查找表實(shí)現(xiàn)FIR濾波器，提高速度D.以上方式都不常用于實(shí)現(xiàn)FIR濾波器13、在數(shù)字電路中，加法器是實(shí)現(xiàn)加法運(yùn)算的重要部件。以下關(guān)于加法器的描述中，錯(cuò)誤的是（）A.半加器不考慮低位的進(jìn)位B.全加器考慮低位的進(jìn)位C.可以通過多個(gè)半加器組成全加器D.加法器的運(yùn)算速度與位數(shù)無關(guān)14、在數(shù)字邏輯中，三態(tài)門常用于總線結(jié)構(gòu)中。如果要實(shí)現(xiàn)多個(gè)設(shè)備共享一條總線，并且避免總線沖突，以下哪種方式是正確的使用三態(tài)門的方法？（）A.只有一個(gè)設(shè)備的三態(tài)門處于使能狀態(tài)，其他設(shè)備的三態(tài)門關(guān)閉B.所有設(shè)備的三態(tài)門同時(shí)處于使能狀態(tài)C.隨機(jī)控制設(shè)備的三態(tài)門使能，不考慮沖突D.以上方法都無法避免總線沖突15、在數(shù)字邏輯中，時(shí)序邏輯電路與組合邏輯電路的重要區(qū)別在于時(shí)序邏輯電路具有記憶功能。以下關(guān)于時(shí)序邏輯電路特點(diǎn)的描述中，正確的是（）A.輸出不僅取決于當(dāng)前輸入，還取決于電路的過去狀態(tài)B.通常包含觸發(fā)器等存儲(chǔ)元件C.其行為可以用狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖和狀態(tài)表來描述D.以上都是二、簡答題（本大題共3個(gè)小題，共15分)1、（本題5分）闡述數(shù)字邏輯中計(jì)數(shù)器的自啟動(dòng)特性和設(shè)計(jì)方法，通過具體例子說明如何確保計(jì)數(shù)器能夠從任意初始狀態(tài)進(jìn)入有效計(jì)數(shù)狀態(tài)。2、（本題5分）詳細(xì)闡述如何用硬件描述語言實(shí)現(xiàn)一個(gè)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)方向控制功能。3、（本題5分）解釋在數(shù)字邏輯中如何利用真值表來推導(dǎo)邏輯表達(dá)式，并舉例說明。三、分析題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）給定一個(gè)數(shù)字邏輯電路的邏輯綜合報(bào)告，分析綜合過程中所做的優(yōu)化和資源分配。探討如何根據(jù)綜合結(jié)果進(jìn)一步改進(jìn)電路設(shè)計(jì)，以滿足性能、面積和功耗等方面的要求。2、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電路，能夠?qū)崿F(xiàn)一個(gè)8位的數(shù)字比較器，能夠比較兩個(gè)有符號數(shù)的大小，并輸出相應(yīng)的比較結(jié)果。深入分析有符號數(shù)比較的邏輯和處理方法，說明電路中如何考慮符號位和數(shù)值位進(jìn)行比較。3、（本題5分）使用計(jì)數(shù)器和數(shù)據(jù)選擇器構(gòu)建一個(gè)數(shù)字電路，能夠?qū)崿F(xiàn)對多個(gè)輸入數(shù)據(jù)的順序選擇和輸出。分析順序選擇的邏輯和電路實(shí)現(xiàn)，以及如何通過計(jì)數(shù)器控制數(shù)據(jù)選擇器的切換順序和時(shí)間間隔。4、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字邏輯電路，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)2位二進(jìn)制數(shù)的乘法運(yùn)算。分析乘法運(yùn)算的步驟，使用邏輯門和組合電路實(shí)現(xiàn)，并通過示例計(jì)算驗(yàn)證其正確性。思考該電路在數(shù)字信號處理和圖像處理中的應(yīng)用場景。5、（本題5分）用數(shù)字邏輯實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡單的加密和解密電路。深入剖析加密算法的選擇和邏輯實(shí)現(xiàn)，解釋加密和解密過程中的數(shù)據(jù)變換和密鑰作用，研究如何提高加密電路的安全性和加密強(qiáng)度。四、設(shè)計(jì)題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題10分）設(shè)計(jì)一個(gè)能將