大理大學(xué)《數(shù)字設(shè)計基礎(chǔ)雙語》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷院(系)_______班級_______學(xué)號_______姓名_______題號一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共15個小題，每小題1分，共15分．在每小題給出的四個選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的．）1、在數(shù)字電路中，為了提高電路的可靠性和穩(wěn)定性，常常采用冗余設(shè)計。以下關(guān)于冗余設(shè)計的描述，不正確的是（）A.冗余設(shè)計可以通過增加額外的硬件或邏輯來實(shí)現(xiàn)B.冗余設(shè)計能夠降低電路發(fā)生故障的概率，但會增加成本和復(fù)雜度C.冗余設(shè)計只適用于對可靠性要求極高的關(guān)鍵系統(tǒng)，一般系統(tǒng)不需要采用D.冗余設(shè)計可以通過硬件冗余、信息冗余和時間冗余等方式實(shí)現(xiàn)2、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，譯碼器的輸出會怎樣？（）A.使能端用于控制譯碼器的工作，當(dāng)使能端為低電平時，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，譯碼器的輸出為低電平C.不確定D.使能端對譯碼器的輸出沒有影響3、對于一個異步計數(shù)器，若低位觸發(fā)器的輸出作為高位觸發(fā)器的時鐘輸入，那么在計數(shù)過程中可能會出現(xiàn)什么問題？（）A.競爭冒險B.時序混亂C.無法計數(shù)D.以上都不是4、假設(shè)正在設(shè)計一個數(shù)字電路，用于實(shí)現(xiàn)兩個4位二進(jìn)制數(shù)的乘法運(yùn)算。如果要采用硬件實(shí)現(xiàn)，并且要求速度較快，以下哪種方法是最優(yōu)的？（）A.使用移位相加的方法，逐步計算乘積B.構(gòu)建一個乘法器的真值表，通過組合邏輯實(shí)現(xiàn)C.利用現(xiàn)有的乘法器集成電路芯片D.以上方法的效果相同，沒有優(yōu)劣之分5、數(shù)字邏輯是計算機(jī)科學(xué)的重要基礎(chǔ)。以下關(guān)于數(shù)字邏輯的描述，不準(zhǔn)確的是（）A.它研究數(shù)字信號的存儲、傳輸和處理B.數(shù)字邏輯中的基本運(yùn)算包括與、或、非等邏輯運(yùn)算C.數(shù)字邏輯只涉及二進(jìn)制數(shù)字系統(tǒng)，不包括其他進(jìn)制D.其應(yīng)用涵蓋了計算機(jī)硬件設(shè)計、電路設(shè)計等多個領(lǐng)域6、在數(shù)字電路中，若要存儲8位的數(shù)據(jù)，以下哪種存儲器件是合適的選擇？（）A.SRAMB.DRAMC.ROMD.以上都是7、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8、考慮一個8選1數(shù)據(jù)選擇器，當(dāng)?shù)刂份斎霝?01時，以下哪種數(shù)據(jù)輸入將被輸出？（）A.第1路輸入B.第3路輸入C.第5路輸入D.第7路輸入9、對于一個3位的環(huán)形計數(shù)器，初始狀態(tài)為100，經(jīng)過3個時鐘脈沖后，計數(shù)器的狀態(tài)將變?yōu)椋海ǎ〢.001B.010C.100D.11110、對于一個由或門和與門構(gòu)成的組合邏輯電路，已知輸入A=1，B=0，C=1，輸出結(jié)果為高電平的條件是什么？（）A.A或BB.A且CC.B或CD.A或C11、寄存器是用于存儲一組二進(jìn)制數(shù)據(jù)的時序邏輯電路。以下關(guān)于寄存器的描述，錯誤的是（）A.寄存器可以由多個觸發(fā)器組成，能夠同時存儲多位數(shù)據(jù)B.移位寄存器可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的串行輸入和并行輸出，或者并行輸入和串行輸出C.寄存器在數(shù)字系統(tǒng)中常用于暫存數(shù)據(jù)、緩沖數(shù)據(jù)等D.寄存器的存儲容量是固定的，不能根據(jù)需要進(jìn)行擴(kuò)展12、在數(shù)字邏輯中，三態(tài)門有著特殊的應(yīng)用。假設(shè)我們正在使用三態(tài)門構(gòu)建電路。以下關(guān)于三態(tài)門的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.三態(tài)門有高電平、低電平、高阻態(tài)三種輸出狀態(tài)B.三態(tài)門常用于實(shí)現(xiàn)總線結(jié)構(gòu)，允許多個設(shè)備共享數(shù)據(jù)總線C.當(dāng)三態(tài)門處于高阻態(tài)時，相當(dāng)于與總線斷開連接D.三態(tài)門的控制信號只有一個，用于控制輸出狀態(tài)的切換13、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(shí)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14、寄存器是數(shù)字系統(tǒng)中用于存儲數(shù)據(jù)的部件。以下關(guān)于寄存器的描述，錯誤的是（）A.寄存器可以由D觸發(fā)器或其他存儲元件構(gòu)成B.寄存器能夠在時鐘信號的控制下存儲和更新數(shù)據(jù)C.移位寄存器不僅可以存儲數(shù)據(jù)，還能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的移位操作D.寄存器的存儲容量是固定的，不能根據(jù)需要進(jìn)行擴(kuò)展15、用8選1數(shù)據(jù)選擇器實(shí)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(xiàng)表達(dá)式D.最大項(xiàng)表達(dá)式二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）在數(shù)字系統(tǒng)中，解釋如何利用數(shù)字邏輯實(shí)現(xiàn)數(shù)字音頻處理中的濾波和均衡功能，分析其原理和實(shí)現(xiàn)方法。2、（本題5分）深入解釋在多路選擇器的設(shè)計中，如何根據(jù)輸入控制信號選擇不同的輸入數(shù)據(jù)作為輸出。3、（本題5分）說明在數(shù)字邏輯中如何進(jìn)行邏輯函數(shù)的卡諾圖化簡中的無關(guān)項(xiàng)處理。4、（本題5分）在數(shù)字電路設(shè)計中，解釋如何進(jìn)行數(shù)字邏輯電路的電源完整性分析，包括電源軌的規(guī)劃和去耦電容的配置。三、分析題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）有一個數(shù)字電路，使用T觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)計數(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)器在計數(shù)應(yīng)用中的特點(diǎn)和差異。2、（本題5分）給定一個由多個比較器和邏輯門組成的數(shù)字選擇系統(tǒng)，分析系統(tǒng)的選擇邏輯和輸出結(jié)果，計算系統(tǒng)的復(fù)雜度和延遲。討論在數(shù)據(jù)路由和多路復(fù)用中的應(yīng)用和優(yōu)化策略。3、（本題5分）使用加法器和減法器設(shè)計一個數(shù)字電路，能夠?qū)崿F(xiàn)對浮點(diǎn)數(shù)的加減運(yùn)算。分析浮點(diǎn)數(shù)的表示格式和運(yùn)算規(guī)則，以及在硬件實(shí)現(xiàn)中需要考慮的特殊情況，如舍入和溢出處理。4、（本題5分）使用觸發(fā)器和邏輯門構(gòu)建一個有限狀態(tài)機(jī)（FSM），實(shí)現(xiàn)一個簡單的交通信號燈控制系統(tǒng)。規(guī)定不同的狀態(tài)表示紅燈、綠燈和黃燈的亮滅情況，并分析狀態(tài)轉(zhuǎn)換的條件和邏輯，探討如何增強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性和可擴(kuò)展性。5、（本題5分）給定一個數(shù)字系統(tǒng)，其中包含多個模塊，如加法器、乘法器和比較器等。分析各個模塊之間的連接方式和數(shù)據(jù)傳輸過程，計算系統(tǒng)的整體性能指標(biāo)，如吞吐量、延遲和資源利用率，并提出改進(jìn)系統(tǒng)性能的方案。四、設(shè)計題（本大題共4個小題，共40分)1、（本題10分）設(shè)計一個能檢測輸入的9位二進(jìn)制數(shù)中是否存在連續(xù)的6個0的邏輯電路，寫出邏輯表達(dá)式和設(shè)計思路。2、（本題10分）設(shè)計一個能對輸