青島濱海學(xué)院《數(shù)字化版面設(shè)計(jì)ndesgn》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頁青島濱海學(xué)院

《數(shù)字化版面設(shè)計(jì)ndesgn》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20個(gè)小題，每小題1分，共20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)字電路中，下列哪種邏輯門的輸出不僅取決于當(dāng)前的輸入，還取決于之前的輸出狀態(tài)？（）A.與門B.或門C.非門D.觸發(fā)器2、用卡諾圖化簡邏輯函數(shù)F(A,B,C,D)=∑m(0,2,8,10,12,14)，最簡與或表達(dá)式為？（）A.B+DB.A+CC.A'+C'D.B'+D'3、在數(shù)字邏輯的組合邏輯電路分析中，假設(shè)給定一個(gè)復(fù)雜的組合邏輯電路的真值表。以下哪種方法可以幫助快速確定其邏輯表達(dá)式（）A.觀察法B.卡諾圖法C.試錯(cuò)法D.以上方法都不可靠4、在數(shù)字邏輯中，若要實(shí)現(xiàn)一個(gè)能檢測輸入的6位二進(jìn)制數(shù)中是否有連續(xù)的3個(gè)1的電路，最少需要使用幾個(gè)移位寄存器？（）A.1B.2C.3D.45、在數(shù)字系統(tǒng)的測試中，故障診斷是一項(xiàng)重要的任務(wù)。以下關(guān)于數(shù)字系統(tǒng)故障診斷的方法，錯(cuò)誤的是（）A.可以采用觀察法、測量法和替換法等B.邏輯分析儀是一種常用的故障診斷工具C.只要系統(tǒng)能正常工作，就不存在潛在的故障D.建立完善的測試方案有助于提高故障診斷的效率6、數(shù)字邏輯中的觸發(fā)器可以存儲(chǔ)一位二進(jìn)制數(shù)據(jù)。一個(gè)T觸發(fā)器，在時(shí)鐘上升沿到來時(shí)，根據(jù)輸入T的值確定輸出。如果T=1，時(shí)鐘上升沿到來后，輸出會(huì)怎樣變化？（）A.輸出會(huì)翻轉(zhuǎn)B.輸出會(huì)保持不變C.不確定D.根據(jù)其他因素判斷7、在數(shù)字邏輯的加法器設(shè)計(jì)中，超前進(jìn)位加法器相比串行進(jìn)位加法器具有更快的速度。假設(shè)要對兩個(gè)8位二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行快速加法運(yùn)算，以下關(guān)于超前進(jìn)位加法器的優(yōu)勢和工作原理，哪個(gè)描述是正確的（）A.減少了進(jìn)位傳播的時(shí)間B.增加了電路的復(fù)雜度C.不需要考慮進(jìn)位輸入D.以上描述都不準(zhǔn)確8、對于一個(gè)由多個(gè)D觸發(fā)器組成的移位寄存器，若要實(shí)現(xiàn)循環(huán)左移功能，需要如何修改電路？（）A.改變時(shí)鐘信號B.改變輸入信號C.增加反饋回路D.以上都不對9、在數(shù)字邏輯中，復(fù)雜可編程邏輯器件（CPLD）和現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）是兩種常見的可編程器件。以下關(guān)于CPLD和FPGA區(qū)別的描述中，不正確的是（）A.CPLD基于乘積項(xiàng)結(jié)構(gòu)，F(xiàn)PGA基于查找表結(jié)構(gòu)B.FPGA的邏輯資源比CPLD豐富C.CPLD的編程速度比FPGA快D.CPLD適合實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的組合邏輯，F(xiàn)PGA適合實(shí)現(xiàn)時(shí)序邏輯10、移位寄存器在數(shù)字電路中用于數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和移位操作。假設(shè)我們正在使用移位寄存器。以下關(guān)于移位寄存器的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.移位寄存器可以實(shí)現(xiàn)串行輸入并行輸出、并行輸入串行輸出等多種工作方式B.環(huán)形移位寄存器和扭環(huán)形移位寄存器在功能上沒有本質(zhì)區(qū)別C.移位寄存器可以用于數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、延遲和串行-并行轉(zhuǎn)換D.移位寄存器中的數(shù)據(jù)可以在時(shí)鐘信號的控制下向左或向右移位11、假設(shè)在一個(gè)智能家電控制系統(tǒng)中，需要根據(jù)用戶的設(shè)定和環(huán)境條件來自動(dòng)控制各種設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。例如，根據(jù)室內(nèi)溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)空調(diào)的制冷或制熱，根據(jù)光線強(qiáng)度自動(dòng)控制燈光的亮度。為了實(shí)現(xiàn)這種智能控制邏輯，以下哪種數(shù)字邏輯器件能夠提供靈活且可靠的解決方案？（）A.可編程邏輯控制器（PLC）B.復(fù)雜可編程邏輯器件（CPLD）C.現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）D.專用集成電路（ASIC）12、對于一個(gè)JK觸發(fā)器，當(dāng)J=0，K=1時(shí)，在時(shí)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)13、數(shù)字邏輯中的計(jì)數(shù)器可以按照不同的進(jìn)制和計(jì)數(shù)方式進(jìn)行計(jì)數(shù)。一個(gè)模12的可逆計(jì)數(shù)器，當(dāng)控制信號為加法計(jì)數(shù)時(shí)，從0開始計(jì)數(shù)，經(jīng)過多次時(shí)鐘脈沖后，計(jì)數(shù)器的值會(huì)變成多少？（）A.11B.12C.不確定D.根據(jù)計(jì)數(shù)器的類型判斷14、在數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)中，若要實(shí)現(xiàn)一個(gè)能判斷輸入的3位二進(jìn)制數(shù)是否大于4的電路，最少需要幾個(gè)邏輯門？（）A.2B.3C.4D.515、考慮一個(gè)數(shù)字系統(tǒng)，需要對一個(gè)8位二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行加法運(yùn)算。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能，可以使用多種加法器結(jié)構(gòu)，如半加器、全加器等。如果要設(shè)計(jì)一個(gè)快速的8位并行加法器，以下哪種方法是最有效的？（）A.依次使用8個(gè)半加器串聯(lián)B.依次使用8個(gè)全加器串聯(lián)C.使用多個(gè)全加器并行連接，構(gòu)成超前進(jìn)位加法器D.先使用半加器，再使用全加器，混合串聯(lián)16、在數(shù)字邏輯電路的故障診斷中，有多種方法可以使用。以下關(guān)于故障診斷方法的描述，錯(cuò)誤的是（）A.可以通過觀察電路的輸出信號、測量關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的電壓等方法進(jìn)行初步診斷B.邏輯分析儀是一種常用的故障診斷工具，可以捕獲和分析數(shù)字信號C.故障診斷時(shí)，可以采用替換法逐個(gè)替換可疑的元器件來確定故障位置D.一旦確定了故障位置，就可以直接修復(fù)，不需要對整個(gè)電路進(jìn)行重新測試和驗(yàn)證17、當(dāng)研究數(shù)字邏輯中的奇偶校驗(yàn)碼時(shí)，假設(shè)要對一組8位數(shù)據(jù)進(jìn)行奇偶校驗(yàn)。以下關(guān)于奇偶校驗(yàn)的作用和特點(diǎn)，哪個(gè)描述是準(zhǔn)確的（）A.只能檢測奇數(shù)個(gè)錯(cuò)誤B.能糾正數(shù)據(jù)中的錯(cuò)誤C.奇偶校驗(yàn)位的位置是固定的D.增加了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?8、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(gè)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(shí)，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(gè)，用于控制輸出狀態(tài)的切換19、假設(shè)正在設(shè)計(jì)一個(gè)用于圖像處理器的數(shù)字邏輯電路，需要對像素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行快速的處理和轉(zhuǎn)換。圖像數(shù)據(jù)的處理涉及大量的并行運(yùn)算和邏輯判斷。為了提高處理速度和效率，以下哪種數(shù)字邏輯架構(gòu)最適合這種大規(guī)模并行處理的需求？（）A.馮·諾依曼架構(gòu)B.哈佛架構(gòu)C.流水線架構(gòu)D.超標(biāo)量架構(gòu)20、D觸發(fā)器是一種常見的觸發(fā)器類型，具有簡單的邏輯功能。關(guān)于D觸發(fā)器的工作原理和特點(diǎn)，以下描述錯(cuò)誤的是（）A.D觸發(fā)器在時(shí)鐘脈沖的上升沿或下降沿將輸入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到輸出端B.D觸發(fā)器的輸出只取決于當(dāng)前的輸入數(shù)據(jù)，與之前的狀態(tài)無關(guān)C.D觸發(fā)器可以通過組合邏輯電路來實(shí)現(xiàn)D.D觸發(fā)器在數(shù)字電路中的應(yīng)用非常廣泛，但性能不如其他類型的觸發(fā)器二、簡答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）說明在數(shù)字電路中如何實(shí)現(xiàn)乘法運(yùn)算，例如使用移位相加的方法。2、（本題5分）詳細(xì)說明在數(shù)字邏輯中的比較器的級聯(lián)應(yīng)用，如何實(shí)現(xiàn)多位數(shù)據(jù)的比較。3、（本題5分）詳細(xì)說明數(shù)字邏輯中計(jì)數(shù)器的同步復(fù)位和異步復(fù)位的區(qū)別和應(yīng)用場景，舉例說明其在時(shí)序控制中的作用。4、（本題5分）解釋什么是數(shù)字邏輯中的異步復(fù)位同步釋放，以及它的實(shí)現(xiàn)方式和應(yīng)用場景。5、（本題5分）深入分析在數(shù)字邏輯中的比較器的模擬數(shù)字混合設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵問題。三、設(shè)計(jì)題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）用D觸發(fā)器和加法器設(shè)計(jì)一個(gè)能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)累減并判斷借位的電路，給出邏輯圖和功能描述。2、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)編碼器，將524288個(gè)輸入信號編碼為19位二進(jìn)制輸出信號。3、（本題5分）用邏輯門設(shè)計(jì)一個(gè)能實(shí)現(xiàn)兩個(gè)7位二進(jìn)制數(shù)乘法運(yùn)算（部分積相加）的電路，畫出邏輯圖和列出真值表。4、（本題5分）利用D觸發(fā)器和邏輯門設(shè)計(jì)一個(gè)能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)緩沖功能的電路，畫出邏輯圖和說明其工作原理。5、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)據(jù)選擇器，根據(jù)8個(gè)控制信號從256個(gè)輸入數(shù)據(jù)中選擇一個(gè)輸出。四、分析題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題10分）使用加法器和減法器構(gòu)建一個(gè)數(shù)字電路，能夠?qū)崿F(xiàn)對有符號十進(jìn)制數(shù)的加減運(yùn)算。分析有符號數(shù)的表示和運(yùn)算方法，以及在硬件實(shí)現(xiàn)中如何處理符號位和進(jìn)位借位，確保運(yùn)算