山西應用科技學院《數(shù)字化版面設計ndesgn》2023-2024學年第一學期期末試卷

學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁山西應用科技學院《數(shù)字化版面設計ndesgn》

2023-2024學年第一學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、對于一個JK觸發(fā)器，當J=0，K=1時，在時鐘脈沖作用下，其輸出狀態(tài)為？（）A.置0B.置1C.保持不變D.翻轉(zhuǎn)2、對于一個由多個與非門組成的組合邏輯電路，若其中一個輸入信號發(fā)生變化，輸出信號的變化時間取決于什么？（）A.門的延遲B.信號的傳播路徑C.輸入信號的變化幅度D.以上都是3、考慮一個數(shù)字系統(tǒng)，需要存儲一組8位的數(shù)據(jù)。如果要實現(xiàn)這個存儲功能，并且能夠隨時讀取和寫入數(shù)據(jù)，以下哪種存儲器件是最合適的選擇？（）A.觸發(fā)器，能夠存儲一位數(shù)據(jù)B.寄存器，由多個觸發(fā)器組成，可以存儲多位數(shù)據(jù)C.計數(shù)器，用于計數(shù)操作，也能存儲數(shù)據(jù)D.移位寄存器，主要用于數(shù)據(jù)的移位操作4、在數(shù)字邏輯設計中，若要實現(xiàn)一個能判斷輸入的3位二進制數(shù)是否大于4的電路，最少需要幾個邏輯門？（）A.2B.3C.4D.55、若一個ROM有10根地址線，8根數(shù)據(jù)線，則其存儲容量為：（）A.10×8位B.2^10×8位C.10×2^8位D.2^10×2^8位6、時序邏輯電路與組合邏輯電路不同，其輸出不僅取決于當前輸入，還與之前的狀態(tài)有關。以下關于時序邏輯電路的描述，不正確的是（）A.觸發(fā)器是時序邏輯電路的基本存儲單元B.計數(shù)器和寄存器都是常見的時序邏輯電路C.時序邏輯電路在時鐘信號的控制下進行狀態(tài)轉(zhuǎn)換D.時序邏輯電路的輸出變化與輸入的變化是完全同步的7、數(shù)字邏輯中的編碼方式有多種，如8421碼、格雷碼等。以下關于這些編碼方式的特點描述，正確的是（）A.8421碼是一種有權碼，每一位的權值固定B.格雷碼相鄰兩個編碼之間只有一位發(fā)生變化C.8421碼和格雷碼都可以直接進行算術運算D.不同的編碼方式適用于不同的應用場景，沒有優(yōu)劣之分8、在數(shù)字邏輯中，數(shù)制轉(zhuǎn)換是基本的操作。將二進制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進制數(shù)時，以下方法錯誤的是（）A.按位權展開相加B.先轉(zhuǎn)換為十六進制，再轉(zhuǎn)換為十進制C.直接將每一位乘以2的相應冪次然后相加D.利用特定的轉(zhuǎn)換公式進行計算9、考慮數(shù)字電路中的乘法運算，假設要實現(xiàn)兩個4位二進制數(shù)的乘法。以下哪種方法在硬件實現(xiàn)上可能較為復雜但速度較快？（）A.移位相加法B.陣列乘法器C.基于加法器的迭代乘法D.以上方法復雜度相近10、當研究數(shù)字邏輯中的時序邏輯電路時，假設一個電路需要根據(jù)輸入信號的歷史狀態(tài)和當前輸入來確定輸出。以下哪種電路類型最適合實現(xiàn)這種功能？（）A.計數(shù)器B.寄存器C.移位寄存器D.狀態(tài)機11、在數(shù)字邏輯電路中，邏輯門是基本的組成單元。與門、或門和非門是三種常見的基本邏輯門。以下關于這三種邏輯門的功能描述，不正確的是（）A.與門的輸出只有在所有輸入都為1時才為1B.或門的輸出只要有一個輸入為1就為1C.非門的輸出總是與輸入相反D.這三種邏輯門不能組合成其他更復雜的邏輯門12、在數(shù)字邏輯電路的功耗優(yōu)化中，假設一個移動設備中的數(shù)字電路需要降低功耗以延長電池壽命?？梢詮碾娐方Y(jié)構、工作電壓和時鐘管理等多個方面進行優(yōu)化。以下哪種功耗優(yōu)化策略在移動設備中通常能夠帶來最顯著的效果？（）A.電源門控B.多閾值電壓技術C.動態(tài)時鐘門控D.以上都是13、假設在一個自動化控制系統(tǒng)中，需要根據(jù)多個傳感器的輸入實時計算控制量并輸出。由于系統(tǒng)對響應時間要求極高，需要采用并行處理和流水線技術來提高計算速度。以下哪種數(shù)字邏輯實現(xiàn)方式能夠滿足這種高速實時計算的需求？（）A.專用集成電路（ASIC）B.復雜可編程邏輯器件（CPLD）C.現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）D.微控制器（MCU）14、考慮到一個數(shù)字圖像處理系統(tǒng)，需要對圖像進行邊緣檢測、特征提取等操作。這些操作通?；谔囟ǖ倪壿嬤\算和算法實現(xiàn)。為了提高圖像處理的速度和精度，以下哪種數(shù)字邏輯架構最適合用于圖像的并行處理？（）A.多核處理器架構B.圖形處理單元（GPU）架構C.專用數(shù)字信號處理器（DSP）架構D.以上都是15、編碼器能夠?qū)⑤斎氲男盘栟D(zhuǎn)換為特定的編碼輸出。對于編碼器的工作原理和特點，以下敘述不正確的是（）A.普通編碼器在多個輸入同時有效時，可能會產(chǎn)生錯誤輸出B.優(yōu)先編碼器會對輸入信號的優(yōu)先級進行判斷C.編碼器可以將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號D.編碼器的輸出編碼位數(shù)取決于輸入信號的數(shù)量16、在數(shù)字電路中，使用譯碼器和與門實現(xiàn)邏輯函數(shù)，若譯碼器的輸出有高電平也有低電平，那么最終的輸出由什么決定？（）A.與門的輸入B.譯碼器的輸入C.與門的輸出D.以上都不對17、在數(shù)字電路中，若要實現(xiàn)一個能將輸入的8位二進制數(shù)除以4的電路，以下哪種方法可行？（）A.右移兩位B.使用除法器芯片C.通過邏輯運算D.以上都不是18、在數(shù)字邏輯的教學中，實驗環(huán)節(jié)對于學生理解和掌握知識非常重要。以下關于數(shù)字邏輯實驗的描述，錯誤的是（）A.實驗可以幫助學生驗證理論知識，提高動手能力B.數(shù)字邏輯實驗通常包括硬件實驗和軟件仿真實驗C.在實驗中，學生可以自由修改實驗設備和參數(shù)，無需遵循任何規(guī)則D.實驗報告的撰寫有助于學生總結(jié)實驗結(jié)果，發(fā)現(xiàn)問題并提出改進方案19、假設在一個數(shù)字音頻處理系統(tǒng)中，需要對音頻信號進行采樣、量化和編碼。為了保證音頻質(zhì)量和減少量化誤差，需要選擇合適的數(shù)字邏輯電路和算法。以下哪種量化方法在數(shù)字音頻處理中通常能夠提供較好的音質(zhì)？（）A.均勻量化B.非均勻量化C.直接量化D.間接量化20、數(shù)字邏輯中的加法器可以進行多位二進制數(shù)的相加。一個8位二進制加法器，當兩個輸入都為最大的8位二進制數(shù)時，輸出結(jié)果會產(chǎn)生幾個進位？（）A.一個進位B.兩個進位C.不確定D.根據(jù)加法器的類型判斷21、在數(shù)字邏輯中，若要實現(xiàn)一個能產(chǎn)生周期為1ms脈沖信號的電路，時鐘頻率至少需要多少？（）A.1kHzB.1MHzC.1000HzD.1000MHz22、數(shù)據(jù)選擇器和數(shù)據(jù)分配器是常用的組合邏輯電路。以下關于它們的描述，錯誤的是（）A.數(shù)據(jù)選擇器根據(jù)選擇控制信號從多個輸入數(shù)據(jù)中選擇一個輸出B.數(shù)據(jù)分配器將輸入數(shù)據(jù)按照指定的方式分配到多個輸出端C.數(shù)據(jù)選擇器和數(shù)據(jù)分配器的功能可以相互轉(zhuǎn)換，通過改變輸入和輸出的連接方式D.數(shù)據(jù)選擇器和數(shù)據(jù)分配器在實際應用中很少使用，對數(shù)字電路的設計影響不大23、若要實現(xiàn)一個將8421BCD碼轉(zhuǎn)換為余3碼的電路，應采用？（）A.編碼器B.譯碼器C.加法器D.數(shù)值比較器24、二進制編碼是數(shù)字系統(tǒng)中表示信息的重要方式。關于二進制編碼，以下說法不正確的是（）A.8421碼是一種常見的有權碼B.格雷碼相鄰兩個編碼之間只有一位不同C.余3碼是一種無權碼D.無論采用哪種編碼方式，都能唯一表示所有的十進制數(shù)25、當研究數(shù)字邏輯中的鎖存器時，假設一個鎖存器在輸入信號消失后仍然保持其輸出狀態(tài)。以下關于鎖存器的特點和應用場景，哪個說法是正確的（）A.常用于臨時存儲數(shù)據(jù)B.不能用于數(shù)據(jù)的同步C.輸出狀態(tài)只能由時鐘信號改變D.以上說法都不正確二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）詳細闡述在數(shù)字電路的可靠性強化試驗中，試驗的方法和目的以及效果評估。2、（本題5分）詳細闡述如何用Verilog或VHDL語言描述一個計數(shù)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換過程。3、（本題5分）闡述數(shù)字邏輯中只讀存儲器（ROM）和隨機存取存儲器（RAM）的刷新機制和存儲單元的可靠性，分析其對系統(tǒng)性能的影響。4、（本題5分）詳細闡述如何用硬件描述語言實現(xiàn)一個狀態(tài)機的狀態(tài)跳轉(zhuǎn)的條件判斷優(yōu)化。三、設計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）用中規(guī)模集成電路設計一個能實現(xiàn)模36異步計數(shù)器（具有置數(shù)功能）的電路，畫出邏輯圖和狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。2、（本題5分）設計一個組合邏輯電路，對輸入的9位二進制數(shù)進行奇偶分組，即奇數(shù)位為一組，偶數(shù)位為一組，分別進行加法運算，輸出結(jié)果為5位二進制數(shù)，畫出邏輯圖。3、（本題5分）設計一個能對輸入的兩個四位格雷碼進行加法運算的電路，使用邏輯門，畫出邏輯圖和運算方法。4、（本題5分）設計一個數(shù)字電路，能夠判斷輸入的8位二進制數(shù)是否為對稱數(shù)（如10101010），輸出結(jié)果為1表示是，0表示否，畫出邏輯電路圖。5、（本題5分）設計一個能檢測輸入的10位二進制數(shù)中是否存在連續(xù)的7個1的邏輯電路，寫出詳細的邏輯表達式和設計方法。四、分析題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）給定一個復雜的數(shù)字系統(tǒng)，包含多個組合邏輯電路和時序邏輯電路。分析系統(tǒng)的整體功能，確定關鍵的信號路徑和時序關系，評估系統(tǒng)的性能和可靠性。討論