山東圣翰財(cái)貿(mào)職業(yè)學(xué)院《數(shù)字圖形設(shè)計(jì)》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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《數(shù)字圖形設(shè)計(jì)》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷院(系)_______班級(jí)_______學(xué)號(hào)_______姓名_______題號(hào)一二三四總分得分批閱人一、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、對(duì)于一個(gè)同步時(shí)序邏輯電路，若時(shí)鐘周期為20ns，在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)，電路完成了一次狀態(tài)轉(zhuǎn)換和輸出更新，那么該電路的工作頻率是多少？（）A.50MHzB.20MHzC.5MHzD.2MHz2、寄存器是用于存儲(chǔ)一組二進(jìn)制數(shù)據(jù)的時(shí)序邏輯電路。在寄存器中，以下說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）A.寄存器可以由多個(gè)D觸發(fā)器組成B.寄存器可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的并行輸入和并行輸出C.移位寄存器可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的左移或右移操作D.寄存器中的數(shù)據(jù)在斷電后會(huì)自動(dòng)丟失3、在數(shù)字系統(tǒng)中，需要實(shí)現(xiàn)一個(gè)邏輯函數(shù)F=Σm(0,2,4,6)，以下哪種邏輯門(mén)的組合可以最簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)這個(gè)函數(shù)？（）A.與門(mén)和或門(mén)B.與非門(mén)和或非門(mén)C.異或門(mén)和同或門(mén)D.以上組合都不能簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)4、對(duì)于一個(gè)同步時(shí)序邏輯電路的狀態(tài)表，若存在兩個(gè)狀態(tài)在同一輸入下轉(zhuǎn)換到同一后繼狀態(tài)，則這兩個(gè)狀態(tài)是？（）A.等價(jià)狀態(tài)B.不等價(jià)狀態(tài)C.不確定D.以上都不對(duì)5、邏輯門(mén)是數(shù)字電路的基本組成單元。假設(shè)我們正在分析一個(gè)由邏輯門(mén)組成的電路。以下關(guān)于邏輯門(mén)的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.與門(mén)的輸出只有在所有輸入都為1時(shí)才為1，否則為0B.或門(mén)的輸出只要有一個(gè)輸入為1時(shí)就為1，只有所有輸入都為0時(shí)才為0C.非門(mén)的作用是將輸入的邏輯值取反D.異或門(mén)的輸出在輸入相同為0，輸入不同為1，其功能可以用與、或、非門(mén)組合實(shí)現(xiàn)，并且組合方式是唯一的6、譯碼器是編碼器的逆過(guò)程，它將編碼輸入轉(zhuǎn)換為特定的輸出信號(hào)。對(duì)于譯碼器，以下敘述錯(cuò)誤的是（）A.譯碼器可以將二進(jìn)制編碼轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)B.譯碼器的輸出通常是低電平有效，即輸出為低電平時(shí)表示有效C.譯碼器可以用于驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示數(shù)字D.譯碼器的輸入位數(shù)決定了其輸出信號(hào)的數(shù)量7、在組合邏輯電路設(shè)計(jì)中，要實(shí)現(xiàn)一個(gè)兩輸入異或邏輯功能，如果用與非門(mén)和或非門(mén)來(lái)實(shí)現(xiàn)，最少需要幾個(gè)門(mén)？（）A.3B.4C.5D.68、在數(shù)字系統(tǒng)中，一個(gè)能夠存儲(chǔ)8位二進(jìn)制信息的寄存器，至少需要：（）A.8個(gè)觸發(fā)器B.4個(gè)觸發(fā)器C.16個(gè)觸發(fā)器D.2個(gè)觸發(fā)器9、數(shù)字邏輯中的格雷碼具有相鄰編碼值只有一位變化的特點(diǎn)。假設(shè)從二進(jìn)制編碼000轉(zhuǎn)換為格雷碼，轉(zhuǎn)換后的結(jié)果是什么？（）A.000B.001C.100D.01010、在數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)中，競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)現(xiàn)象可能會(huì)導(dǎo)致電路輸出出現(xiàn)錯(cuò)誤。以下關(guān)于競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)的描述中，錯(cuò)誤的是（）A.競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)是由于信號(hào)傳輸延遲引起的B.可以通過(guò)增加冗余項(xiàng)來(lái)消除競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)C.所有的數(shù)字電路都可能出現(xiàn)競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)現(xiàn)象D.競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)不會(huì)影響電路的正常功能11、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(guò)觀察電路的輸出信號(hào)是否符合預(yù)期來(lái)判斷是否存在故障B.可以使用邏輯分析儀等工具對(duì)電路中的信號(hào)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和分析C.可以采用替換法，逐個(gè)更換可能故障的元器件來(lái)確定故障位置D.故障診斷只需要依靠經(jīng)驗(yàn)和直覺(jué)，不需要遵循任何科學(xué)的方法和流程12、在數(shù)字系統(tǒng)中，數(shù)制轉(zhuǎn)換是常見(jiàn)的操作。以下關(guān)于數(shù)制轉(zhuǎn)換的描述，不正確的是（）A.可以通過(guò)除基取余法將十進(jìn)制轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制B.二進(jìn)制轉(zhuǎn)換為八進(jìn)制時(shí)，每三位二進(jìn)制數(shù)對(duì)應(yīng)一位八進(jìn)制數(shù)C.十六進(jìn)制轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制可以通過(guò)位權(quán)相加法D.不同數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換總是精確無(wú)誤的13、假設(shè)要設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電路來(lái)實(shí)現(xiàn)一個(gè)8選1的數(shù)據(jù)選擇器。以下哪種邏輯門(mén)的組合可能是最常用的？（）A.與門(mén)和或門(mén)的組合，構(gòu)建選擇邏輯B.非門(mén)和與門(mén)的組合，實(shí)現(xiàn)反相和選擇功能C.或門(mén)和異或門(mén)的組合，產(chǎn)生選擇信號(hào)D.以上組合都不常用14、假設(shè)要設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電路來(lái)檢測(cè)一個(gè)8位二進(jìn)制數(shù)中1的個(gè)數(shù)是否大于4。以下哪種方法可能是最有效的？（）A.使用逐位判斷和計(jì)數(shù)器來(lái)統(tǒng)計(jì)1的個(gè)數(shù)，然后進(jìn)行比較B.將二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制，然后與4比較C.通過(guò)復(fù)雜的邏輯運(yùn)算直接得出結(jié)果，不進(jìn)行計(jì)數(shù)D.無(wú)法通過(guò)簡(jiǎn)單的數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)此功能15、在數(shù)字邏輯電路中，假設(shè)我們要設(shè)計(jì)一個(gè)加法器來(lái)計(jì)算兩個(gè)4位二進(jìn)制數(shù)的和。考慮到速度和復(fù)雜度的平衡，以下哪種加法器結(jié)構(gòu)通常是較為理想的選擇？（）A.半加器級(jí)聯(lián)B.全加器級(jí)聯(lián)C.并行加法器D.串行加法器16、對(duì)于一個(gè)用VHDL描述的數(shù)字邏輯電路，以下哪種數(shù)據(jù)類(lèi)型通常用于表示二進(jìn)制數(shù)？（）A.integerB.std_logic_vectorC.bitD.boolean17、在數(shù)字系統(tǒng)中，若要將一個(gè)8位的二進(jìn)制補(bǔ)碼表示的數(shù)轉(zhuǎn)換為原碼，以下哪個(gè)步驟是正確的？（）A.先取反，再加1B.直接取反C.先減1，再取反D.以上都不對(duì)18、在數(shù)字邏輯中，時(shí)序邏輯電路與組合邏輯電路的重要區(qū)別在于時(shí)序邏輯電路具有記憶功能。以下關(guān)于時(shí)序邏輯電路特點(diǎn)的描述中，正確的是（）A.輸出不僅取決于當(dāng)前輸入，還取決于電路的過(guò)去狀態(tài)B.通常包含觸發(fā)器等存儲(chǔ)元件C.其行為可以用狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖和狀態(tài)表來(lái)描述D.以上都是19、數(shù)字邏輯中的編碼器可以將多個(gè)輸入信號(hào)編碼為較少的輸出信號(hào)。一個(gè)16線(xiàn)-4線(xiàn)編碼器，當(dāng)輸入為特定值時(shí)，輸出的二進(jìn)制編碼是什么？（）A.根據(jù)編碼器的編碼規(guī)則確定輸出編碼B.輸出編碼是隨機(jī)的C.不確定D.根據(jù)編碼器的類(lèi)型判斷20、在數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)中，若要將一個(gè)8位的二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為格雷碼，可通過(guò)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(jiǎn)答題（本大題共5個(gè)小題，共25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)字信號(hào)的調(diào)制和解調(diào)的硬件加速，舉例說(shuō)明加速方法和效果。2、（本題5分）解釋在數(shù)字系統(tǒng)中什么是數(shù)字信號(hào)的采樣定理，以及如何確定合適的采樣頻率。3、（本題5分）說(shuō)明在數(shù)字邏輯中如何進(jìn)行邏輯函數(shù)的卡諾圖化簡(jiǎn)中的無(wú)關(guān)項(xiàng)處理。4、（本題5分）說(shuō)明在數(shù)字系統(tǒng)中如何進(jìn)行數(shù)字信號(hào)的調(diào)制和解調(diào)，例如ASK調(diào)制和解調(diào)。5、（本題5分）深入解釋在數(shù)字邏輯中，編碼器和譯碼器的工作原理和功能，它們?cè)谛畔⑻幚碇械闹匾泽w現(xiàn)在哪里。三、設(shè)計(jì)題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）利用計(jì)數(shù)器和數(shù)據(jù)選擇器設(shè)計(jì)一個(gè)能產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)字序列的電路，畫(huà)出邏輯圖和隨機(jī)生成原理。2、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)能判斷輸入的10位二進(jìn)制數(shù)是否為斐波那契數(shù)列中的數(shù)的邏輯電路，列出真值表和邏輯表達(dá)式。3、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)組合邏輯電路，判斷一個(gè)17位二進(jìn)制數(shù)是否為特定類(lèi)型的質(zhì)數(shù)。4、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)能對(duì)輸入的8位二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行奇偶校驗(yàn)的電路，輸出校驗(yàn)結(jié)果，用邏輯門(mén)實(shí)現(xiàn)，畫(huà)出邏輯圖。5、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)譯碼器，將15位二進(jìn)制輸入信號(hào)譯碼為32768個(gè)輸出信號(hào)。四、分析題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題10分）給定一個(gè)數(shù)字系統(tǒng)的資源利用率報(bào)告，分析各個(gè)邏輯資源（如門(mén)、觸發(fā)器、乘法器等）的使用情況。提出優(yōu)化資源分配的建議，如資源共享、邏輯復(fù)用或模塊重構(gòu)，以提高資源利用率和降低成本。2、（本題10分）設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字邏輯電路，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)2位