天津商業(yè)大學(xué)寶德學(xué)院《數(shù)字產(chǎn)品交互設(shè)計》2023-2024學(xué)年第二學(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頁天津商業(yè)大學(xué)寶德學(xué)院

《數(shù)字產(chǎn)品交互設(shè)計》2023-2024學(xué)年第二學(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)字邏輯中，PLD（可編程邏輯器件）和FPGA（現(xiàn)場可編程門陣列）是常用的可編程器件。如果要實現(xiàn)一個復(fù)雜的數(shù)字邏輯功能，并且對速度和資源利用有較高要求，以下哪種器件更適合？（）A.PLD，其邏輯資源相對較少但速度快B.FPGA，具有豐富的邏輯資源和較高的靈活性C.兩者都不適合，應(yīng)使用專用集成電路D.取決于具體的功能和設(shè)計要求，無法一概而論2、對于一個由多個觸發(fā)器組成的同步時序電路，若其中一個觸發(fā)器出現(xiàn)故障，會對整個電路的工作產(chǎn)生怎樣的影響？（）A.部分功能失效B.完全停止工作C.輸出錯誤結(jié)果D.以上都有可能3、已知一個數(shù)字系統(tǒng)的時鐘周期為20ns，若要傳輸一個16位的數(shù)據(jù)，需要多長時間？（）A.320nsB.160nsC.80nsD.40ns4、在數(shù)字電路中，觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換由輸入信號和時鐘信號共同決定。假設(shè)我們正在研究觸發(fā)器的工作特性。以下關(guān)于觸發(fā)器的描述，哪一項是不準(zhǔn)確的？（）A.D觸發(fā)器在時鐘上升沿或下降沿時，將輸入數(shù)據(jù)存儲到輸出端B.JK觸發(fā)器具有置0、置1、保持和翻轉(zhuǎn)四種功能C.T觸發(fā)器在時鐘信號作用下，每來一個脈沖，輸出狀態(tài)翻轉(zhuǎn)一次D.觸發(fā)器的輸出狀態(tài)只取決于當(dāng)前的輸入信號，與之前的狀態(tài)無關(guān)5、在數(shù)字邏輯的應(yīng)用場景中，以下關(guān)于計算機存儲系統(tǒng)的描述，錯誤的是（）A.內(nèi)存和外存都使用數(shù)字邏輯來實現(xiàn)存儲和讀寫操作B.閃存是一種非易失性存儲介質(zhì)，基于數(shù)字邏輯原理工作C.存儲系統(tǒng)的性能主要取決于存儲容量，與數(shù)字邏輯無關(guān)D.數(shù)字邏輯在存儲系統(tǒng)的地址譯碼和數(shù)據(jù)傳輸中發(fā)揮重要作用6、在數(shù)字邏輯設(shè)計中，卡諾圖是一種用于化簡邏輯函數(shù)的工具。對于一個四變量的邏輯函數(shù)，如何使用卡諾圖進(jìn)行化簡？（）A.將邏輯函數(shù)表示為卡諾圖中的方格，通過合并相鄰的方格化簡邏輯函數(shù)B.將邏輯函數(shù)表示為卡諾圖中的線條，通過連接線條化簡邏輯函數(shù)C.不確定D.卡諾圖不能用于四變量邏輯函數(shù)的化簡7、在數(shù)字系統(tǒng)中，異步復(fù)位和同步復(fù)位是兩種常見的復(fù)位方式。異步復(fù)位不受時鐘信號的控制，而同步復(fù)位在時鐘信號的有效沿進(jìn)行復(fù)位操作。以下關(guān)于異步復(fù)位和同步復(fù)位的比較，正確的是：（）A.異步復(fù)位的可靠性高于同步復(fù)位B.同步復(fù)位更容易產(chǎn)生毛刺C.異步復(fù)位可能會導(dǎo)致亞穩(wěn)態(tài)D.同步復(fù)位的設(shè)計更簡單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、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10、在數(shù)字邏輯電路中，對于一個4位的二進(jìn)制加法計數(shù)器，從初始狀態(tài)0000開始計數(shù)，經(jīng)過15個時鐘脈沖后，計數(shù)器的狀態(tài)將變?yōu)椋海ǎ〢.0000B.1111C.1000D.011111、在數(shù)字系統(tǒng)中，有限狀態(tài)機（FSM）是一種重要的設(shè)計方法。假設(shè)我們正在設(shè)計一個基于FSM的系統(tǒng)。以下關(guān)于有限狀態(tài)機的描述，哪一項是不準(zhǔn)確的？（）A.有限狀態(tài)機由狀態(tài)、輸入、輸出和狀態(tài)轉(zhuǎn)移函數(shù)組成B.摩爾型有限狀態(tài)機的輸出只取決于當(dāng)前狀態(tài)，米利型有限狀態(tài)機的輸出取決于當(dāng)前狀態(tài)和輸入C.可以使用狀態(tài)圖和狀態(tài)表來描述有限狀態(tài)機的行為D.有限狀態(tài)機的狀態(tài)數(shù)量是固定的，不能根據(jù)實際需求動態(tài)增加或減少12、在數(shù)字邏輯電路的測試和驗證中，經(jīng)常使用邏輯分析儀等工具。以下關(guān)于邏輯分析儀的描述，錯誤的是（）A.邏輯分析儀可以同時監(jiān)測多個數(shù)字信號，并以圖形或數(shù)據(jù)的形式顯示B.邏輯分析儀可以幫助我們發(fā)現(xiàn)數(shù)字電路中的故障和錯誤C.邏輯分析儀只能用于測試簡單的數(shù)字電路，對于復(fù)雜的系統(tǒng)無法發(fā)揮作用D.使用邏輯分析儀時，需要正確設(shè)置觸發(fā)條件和采樣頻率等參數(shù)13、在數(shù)字系統(tǒng)中，存儲器是用于存儲數(shù)據(jù)和程序的重要部件。以下關(guān)于只讀存儲器（ROM）特點的描述中，錯誤的是（）A.存儲的內(nèi)容在斷電后不會丟失B.只能讀取數(shù)據(jù)，不能寫入數(shù)據(jù)C.可以通過編程改變存儲的內(nèi)容D.常用于存儲固定不變的程序和數(shù)據(jù)14、數(shù)字邏輯中，組合邏輯電路的輸出僅取決于當(dāng)前的輸入，那么在一個由多個邏輯門組成的組合邏輯電路中，如何判斷其功能是否正確？（）A.通過輸入不同的組合，觀察輸出是否符合預(yù)期B.檢查邏輯門的類型是否正確C.不確定D.根據(jù)電路的復(fù)雜程度判斷15、假設(shè)正在研究數(shù)字邏輯電路中的時序違規(guī)問題，即信號的建立時間和保持時間不滿足要求。這可能導(dǎo)致電路的功能錯誤或不穩(wěn)定。為了檢測和解決時序違規(guī)，以下哪種方法是常用且有效的？（）A.靜態(tài)時序分析B.動態(tài)時序仿真C.邏輯綜合優(yōu)化D.以上都是16、時序邏輯電路與組合邏輯電路不同，它具有記憶功能，能夠存儲過去的輸入信息。以下關(guān)于時序邏輯電路的描述，錯誤的是（）A.觸發(fā)器是時序邏輯電路的基本存儲單元，常見的有D觸發(fā)器、JK觸發(fā)器等B.時序邏輯電路的輸出不僅取決于當(dāng)前的輸入，還與電路的過去狀態(tài)有關(guān)C.時序邏輯電路可以用狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖、狀態(tài)表等方式進(jìn)行描述D.時序邏輯電路的設(shè)計比組合邏輯電路簡單，不需要考慮復(fù)雜的時序關(guān)系17、在數(shù)字電路設(shè)計中，若要實現(xiàn)一個能夠判斷兩個4位二進(jìn)制數(shù)是否相等的比較器，需要使用以下哪種邏輯門組合？（）A.與門和或門B.異或門和與門C.同或門和或門D.以上都可以18、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(guān)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(yīng)用中很少使用，對數(shù)字電路的設(shè)計影響不大19、考慮一個數(shù)字系統(tǒng)，需要對輸入的串行數(shù)據(jù)進(jìn)行并行轉(zhuǎn)換。如果輸入數(shù)據(jù)的速率較高，為了能夠準(zhǔn)確地完成轉(zhuǎn)換，以下哪種方法是最合適的？（）A.使用移位寄存器，逐步移位并存儲數(shù)據(jù)B.使用計數(shù)器結(jié)合邏輯門來實現(xiàn)轉(zhuǎn)換C.先將串行數(shù)據(jù)緩存，然后一次性進(jìn)行轉(zhuǎn)換D.以上方法都無法滿足高速轉(zhuǎn)換的要求20、在數(shù)字邏輯的計數(shù)器應(yīng)用中，假設(shè)一個計數(shù)器被用于產(chǎn)生定時信號。以下哪種計數(shù)器的工作方式最適合實現(xiàn)精確的定時功能？（）A.自由運行計數(shù)器B.可預(yù)置計數(shù)器C.可逆計數(shù)器D.環(huán)形計數(shù)器21、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22、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23、若要將一個8位的二進(jìn)制數(shù)擴展為16位，同時保持?jǐn)?shù)值不變，應(yīng)該進(jìn)行什么操作？（）A.在高位補0B.在高位補1C.在低位補0D.在低位補124、對于一個由多個計數(shù)器級聯(lián)組成的大計數(shù)器，其計數(shù)范圍是各個計數(shù)器計數(shù)范圍的什么？（）A.乘積B.和C.差D.以上都不對25、在數(shù)字邏輯設(shè)計中，若要將一個8位的二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為格雷碼，可通過依次：（）A.與相鄰位異或B.與相鄰位或C.與相鄰位與D.與相鄰位同或二、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)字邏輯實現(xiàn)數(shù)字信號的調(diào)制和解調(diào)，舉例說明常見的調(diào)制解調(diào)方式。2、（本題5分）說明在數(shù)字電路中如何實現(xiàn)數(shù)據(jù)的串行傳輸和并行傳輸，它們各自的優(yōu)缺點是什么。3、（本題5分）詳細(xì)闡述在加法器的面積效率提升中，如何通過邏輯優(yōu)化減少芯片面積。4、（本題5分）闡述數(shù)字邏輯中格雷碼的特點和優(yōu)勢，以及在哪些情況下格雷碼比二進(jìn)制碼更適合使用。三、設(shè)計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）用移位寄存器和邏輯門設(shè)計一個能實現(xiàn)串行數(shù)據(jù)向左或向右移位的電路，給出邏輯圖和控制方式。2、（本題5分）利用加法器和譯碼器設(shè)計一個能實現(xiàn)兩個六位二進(jìn)制數(shù)相加并譯碼顯示的電路，畫出邏輯圖和運算流程。3、（本題5分）設(shè)計一個數(shù)據(jù)選擇器，根據(jù)4個控制信號從16個輸入數(shù)據(jù)中選擇一個輸出。4、（本題5分）利用數(shù)據(jù)選擇器和移位寄存器設(shè)計一個能實現(xiàn)數(shù)據(jù)循環(huán)左移或右移的電路，給出邏輯圖和控制信號。5、（本題5分）設(shè)計一個全加器，能夠進(jìn)行兩個32位二進(jìn)制數(shù)的加法運算，并輸出結(jié)果和進(jìn)位。四、分析題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）有一個使用D觸發(fā)器和邏輯門構(gòu)建的串行數(shù)據(jù)接收電路，分析數(shù)據(jù)接收的同步機制和錯誤檢測方法，給出觸發(fā)器和邏輯門的配置和邏輯連接，畫出時序