許昌陶瓷職業(yè)學(xué)院《數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷

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《數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷院(系)_______班級(jí)_______學(xué)號(hào)_______姓名_______題號(hào)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)字邏輯中，對(duì)于一個(gè)時(shí)序邏輯電路，其狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖是分析和設(shè)計(jì)的重要工具。假設(shè)給定一個(gè)狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖，以下哪種方法可以最準(zhǔn)確地判斷該電路的功能是否正確？（）A.對(duì)照輸入輸出關(guān)系表進(jìn)行檢查B.進(jìn)行數(shù)學(xué)推導(dǎo)和計(jì)算C.通過(guò)硬件實(shí)現(xiàn)并實(shí)際測(cè)試D.憑借經(jīng)驗(yàn)和直覺(jué)判斷2、數(shù)字邏輯中的數(shù)據(jù)選擇器可以根據(jù)控制信號(hào)從多個(gè)輸入數(shù)據(jù)中選擇一個(gè)輸出。假設(shè)一個(gè)4選1數(shù)據(jù)選擇器，控制信號(hào)為S1S0，輸入為D0、D1、D2、D3。當(dāng)S1S0=10時(shí)，輸出應(yīng)該是哪個(gè)輸入數(shù)據(jù)？（）A.D0B.D1C.D2D.D33、在數(shù)字系統(tǒng)中，常常需要將數(shù)字信號(hào)進(jìn)行編碼以提高傳輸效率和可靠性。格雷碼是一種常見(jiàn)的編碼方式，其特點(diǎn)是相鄰的兩個(gè)編碼之間只有一位發(fā)生變化。從二進(jìn)制編碼000轉(zhuǎn)換為格雷碼，結(jié)果為：（）A.000B.001C.010D.0114、在數(shù)字邏輯中，若要實(shí)現(xiàn)一個(gè)能產(chǎn)生周期為1ms脈沖信號(hào)的電路，時(shí)鐘頻率至少需要多少？（）A.1kHzB.1MHzC.1000HzD.1000MHz5、在數(shù)字電路中，對(duì)于一個(gè)8位的二進(jìn)制補(bǔ)碼表示的帶符號(hào)數(shù)，其能表示的數(shù)值范圍是？（）A.-128到127B.-255到255C.-256到255D.0到2556、在數(shù)字邏輯中，奇偶校驗(yàn)碼可以用于檢測(cè)數(shù)據(jù)傳輸中的錯(cuò)誤。奇校驗(yàn)碼是指數(shù)據(jù)中1的個(gè)數(shù)加上校驗(yàn)位后為奇數(shù)，偶校驗(yàn)碼則相反。對(duì)于一個(gè)8位的數(shù)據(jù)10101100，采用偶校驗(yàn)碼時(shí)，校驗(yàn)位應(yīng)為：（）A.0B.1C.無(wú)法確定D.取決于傳輸方式7、考慮數(shù)字邏輯中的移位寄存器的應(yīng)用，假設(shè)在數(shù)字通信系統(tǒng)中使用移位寄存器進(jìn)行數(shù)據(jù)的串行到并行轉(zhuǎn)換。以下關(guān)于這種應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)和工作原理，哪個(gè)描述是準(zhǔn)確的（）A.提高數(shù)據(jù)傳輸速度B.增加數(shù)據(jù)的錯(cuò)誤率C.移位寄存器在轉(zhuǎn)換過(guò)程中會(huì)丟失數(shù)據(jù)D.以上描述都不準(zhǔn)確8、在數(shù)字電路中，使用乘法器實(shí)現(xiàn)兩個(gè)4位二進(jìn)制數(shù)的乘法運(yùn)算，其輸出結(jié)果是多少位？（）A.4B.8C.16D.329、考慮一個(gè)數(shù)字電路中的移位寄存器，它可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的左移、右移和并行輸入輸出。如果需要在每個(gè)時(shí)鐘脈沖將數(shù)據(jù)左移一位，并在最右邊補(bǔ)0，以下哪種移位寄存器能夠滿足這個(gè)要求？（）A.單向移位寄存器，只能左移B.雙向移位寄存器，可選擇左移或右移C.環(huán)形移位寄存器，數(shù)據(jù)循環(huán)移動(dòng)D.以上移位寄存器都可以實(shí)現(xiàn)10、考慮數(shù)字邏輯中的觸發(fā)器的類型，JK觸發(fā)器是一種常見(jiàn)的觸發(fā)器。假設(shè)JK觸發(fā)器的J和K輸入端都為高電平，在時(shí)鐘脈沖作用下，觸發(fā)器的狀態(tài)會(huì)如何變化（）A.翻轉(zhuǎn)B.保持不變C.置0D.置111、對(duì)于一個(gè)同步計(jì)數(shù)器，在時(shí)鐘脈沖的上升沿，如果計(jì)數(shù)器處于最大狀態(tài)，下一個(gè)時(shí)鐘脈沖到來(lái)時(shí)計(jì)數(shù)器將：（）A.保持不變B.復(fù)位C.重新計(jì)數(shù)D.不確定12、在數(shù)字邏輯中，若要檢測(cè)一個(gè)電路是否存在靜態(tài)冒險(xiǎn)，可通過(guò)觀察其：（）A.真值表B.卡諾圖C.邏輯表達(dá)式D.以上均可13、對(duì)于一個(gè)8選1數(shù)據(jù)選擇器，若輸入數(shù)據(jù)為D0-D7，地址選擇線為A2A1A0，當(dāng)A2A1A0=101時(shí)，輸出的數(shù)據(jù)將是：（）A.D1B.D3C.D5D.D714、在數(shù)字電路中，若要實(shí)現(xiàn)一個(gè)能將并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為串行數(shù)據(jù)的電路，并且數(shù)據(jù)在時(shí)鐘的上升沿進(jìn)行轉(zhuǎn)換，以下哪種觸發(fā)器較為合適？（）A.D觸發(fā)器B.JK觸發(fā)器C.T觸發(fā)器D.以上都可以15、考慮到一個(gè)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(dòng)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(guò)數(shù)字邏輯電路來(lái)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(dòng)態(tài)電壓頻率調(diào)整（DVFS）B.睡眠模式C.電源關(guān)斷D.以上都是二、簡(jiǎn)答題（本大題共3個(gè)小題，共15分)1、（本題5分）詳細(xì)說(shuō)明在計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)中，如何根據(jù)需求確定計(jì)數(shù)器的進(jìn)制、計(jì)數(shù)范圍和觸發(fā)方式。2、（本題5分）說(shuō)明在數(shù)字電路中如何處理亞穩(wěn)態(tài)現(xiàn)象，以及降低其發(fā)生的概率。3、（本題5分）闡述如何用邏輯門實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡(jiǎn)單的算術(shù)運(yùn)算，比如減法運(yùn)算。三、分析題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）有一個(gè)使用JK觸發(fā)器和邏輯門構(gòu)建的時(shí)序邏輯電路，分析電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)換和輸出特性，給出狀態(tài)方程和輸出方程。通過(guò)具體的輸入序列，畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖和時(shí)序圖進(jìn)行解釋。2、（本題5分）給定一個(gè)數(shù)字系統(tǒng)的電磁兼容性（EMC）問(wèn)題，分析可能的干擾源和耦合途徑。提出解決EMC問(wèn)題的數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)方法和措施，包括布線規(guī)則、屏蔽技術(shù)等的應(yīng)用。3、（本題5分）給定一個(gè)數(shù)字圖像處理系統(tǒng)中的圖像旋轉(zhuǎn)模塊，需要將輸入的圖像按照指定的角度進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。分析圖像旋轉(zhuǎn)的算法和實(shí)現(xiàn)方法，設(shè)計(jì)相應(yīng)的數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)圖像旋轉(zhuǎn)功能。探討如何減少旋轉(zhuǎn)過(guò)程中的圖像失真和提高處理速度。4、（本題5分）使用乘法器和移位寄存器構(gòu)建一個(gè)數(shù)字電路，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)二進(jìn)制數(shù)的快速冪運(yùn)算。分析冪運(yùn)算的算法和電路實(shí)現(xiàn)，考慮指數(shù)的表示和移位操作的控制邏輯，以及如何優(yōu)化運(yùn)算速度和資源消耗。5、（本題5分）給定一個(gè)數(shù)字系統(tǒng)的性能測(cè)試結(jié)果，如延遲、吞吐量和資源利用率等。分析系統(tǒng)性能的瓶頸所在，提出優(yōu)化系統(tǒng)架構(gòu)或算法的建議，以提高系統(tǒng)的整體性能。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)組合邏輯電路，判斷一個(gè)22位二