山西財貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院《數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

自覺遵守考場紀(jì)律如考試作弊此答卷無效密自覺遵守考場紀(jì)律如考試作弊此答卷無效密封線第1頁，共3頁山西財貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院《數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計》

2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷院(系)_______班級_______學(xué)號_______姓名_______題號一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共15個小題，每小題2分，共30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，若J=K=1，在時鐘脈沖作用下，其輸出狀態(tài)？（）A.置0B.置1C.保持不變D.翻轉(zhuǎn)2、在一個數(shù)字電路中，出現(xiàn)了信號的延遲問題，影響了電路的性能。以下哪種方法可能有助于減少信號延遲？（）A.優(yōu)化電路布局，減少連線長度B.選擇速度更快的邏輯器件C.采用流水線技術(shù)，將復(fù)雜操作分解為多個階段D.以上方法都可以嘗試3、譯碼器是組合邏輯電路的一種，能夠?qū)⑤斎氲木幋a轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的輸出信號。對于譯碼器的功能和特點，以下描述錯誤的是（）A.譯碼器可以將二進制代碼轉(zhuǎn)換為特定的輸出信號，常用于數(shù)字顯示、地址譯碼等B.二進制譯碼器的輸入代碼位數(shù)和輸出信號的數(shù)量之間存在固定的關(guān)系C.譯碼器的輸出通常是相互獨立的，一個時刻只有一個輸出有效D.譯碼器的設(shè)計和實現(xiàn)相對簡單，不需要考慮復(fù)雜的邏輯關(guān)系4、對于數(shù)字邏輯中的可編程邏輯器件（PLD），假設(shè)需要實現(xiàn)一個復(fù)雜的數(shù)字邏輯功能。以下哪種PLD類型在靈活性和集成度方面具有優(yōu)勢？（）A.PALB.GALC.CPLDD.FPGA5、在數(shù)字邏輯中，計數(shù)器是一種用于計數(shù)的時序邏輯電路。以下關(guān)于計數(shù)器的描述，不準(zhǔn)確的是（）A.計數(shù)器可以按照遞增或遞減的方式進行計數(shù)B.同步計數(shù)器的所有觸發(fā)器在同一時鐘脈沖作用下同時翻轉(zhuǎn)C.異步計數(shù)器的各觸發(fā)器的時鐘脈沖不同，導(dǎo)致計數(shù)速度較慢D.計數(shù)器的計數(shù)容量只取決于觸發(fā)器的數(shù)量，與電路結(jié)構(gòu)無關(guān)6、已知一個計數(shù)器的計數(shù)模為16，若要實現(xiàn)一個模為8的計數(shù)器，可以通過？（）A.改變計數(shù)器的時鐘頻率B.對計數(shù)器的輸出進行適當(dāng)?shù)姆答丆.增加計數(shù)器的位數(shù)D.以上都不對7、當(dāng)研究數(shù)字邏輯中的計數(shù)器的編碼方式時，格雷碼在某些情況下具有獨特的優(yōu)勢。假設(shè)在一個對計數(shù)順序準(zhǔn)確性要求較高的系統(tǒng)中，使用格雷碼的主要原因是（）A.編碼簡單B.相鄰計數(shù)狀態(tài)只有一位變化C.可以表示更多的狀態(tài)D.便于進行數(shù)值運算8、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。這些操作通常基于特定的邏輯運算和算法實現(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(gòu)最適合用于圖像的并行處理？（）A.多核處理器架構(gòu)B.圖形處理單元（GPU）架構(gòu)C.專用數(shù)字信號處理器（DSP）架構(gòu)D.以上都是9、對于一個T觸發(fā)器，當(dāng)T輸入端為高電平時，在時鐘脈沖的上升沿到來時，觸發(fā)器的狀態(tài)會發(fā)生怎樣的變化？（）A.置0B.置1C.翻轉(zhuǎn)D.保持不變10、在數(shù)字邏輯中，鎖存器和觸發(fā)器都可以存儲數(shù)據(jù)，但它們在工作方式上有一定的區(qū)別。鎖存器在使能信號有效時，數(shù)據(jù)可以隨時寫入；而觸發(fā)器只有在時鐘沿到來時，數(shù)據(jù)才會被寫入。以下關(guān)于鎖存器和觸發(fā)器的描述，錯誤的是：（）A.鎖存器的抗干擾能力比觸發(fā)器強B.觸發(fā)器比鎖存器更適合用于同步系統(tǒng)C.鎖存器和觸發(fā)器都可以用于存儲一位數(shù)據(jù)D.鎖存器的功耗一般比觸發(fā)器低11、假設(shè)要設(shè)計一個數(shù)字電路來產(chǎn)生一個周期性的脈沖信號，脈沖寬度和周期可以調(diào)整。以下哪種電路元件或模塊可能是最關(guān)鍵的？（）A.計數(shù)器，通過設(shè)置計數(shù)值來控制脈沖的周期B.寄存器，用于存儲脈沖的狀態(tài)C.比較器，比較輸入值來產(chǎn)生脈沖D.編碼器，將輸入信號轉(zhuǎn)換為特定的編碼輸出12、數(shù)字邏輯中的譯碼器可以將輸入的二進制代碼轉(zhuǎn)換為特定的輸出信號。一個3線-8線譯碼器，當(dāng)輸入為特定的二進制代碼時，有幾個輸出為高電平？（）A.一個B.兩個C.不確定D.根據(jù)具體情況判斷13、假設(shè)要設(shè)計一個數(shù)字電路來判斷一個8位二進制數(shù)是否為偶數(shù)。在實現(xiàn)這個功能時，需要考慮邏輯門的使用和電路的簡化。以下哪種方法可能是最直接有效的？（）A.對二進制數(shù)的最低位進行判斷，如果為0則是偶數(shù)，使用一個與門即可B.將二進制數(shù)除以2，判斷余數(shù)是否為0，需要使用復(fù)雜的除法電路C.對二進制數(shù)進行逐位與運算，根據(jù)結(jié)果判斷，會使用較多的邏輯門D.先將二進制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進制，再判斷是否能被2整除，涉及復(fù)雜的轉(zhuǎn)換電路14、在數(shù)字邏輯中，數(shù)值比較器用于比較兩個數(shù)字的大小。以下關(guān)于數(shù)值比較器功能的描述中，不正確的是（）A.可以比較兩個多位二進制數(shù)的大小B.輸出包括大于、小于和等于三種情況C.比較器的位數(shù)決定了能夠比較的數(shù)字的范圍D.數(shù)值比較器只能比較同進制的數(shù)字15、在數(shù)字邏輯中，時序邏輯電路與組合邏輯電路的重要區(qū)別在于時序邏輯電路具有記憶功能。以下關(guān)于時序邏輯電路特點的描述中，正確的是（）A.輸出不僅取決于當(dāng)前輸入，還取決于電路的過去狀態(tài)B.通常包含觸發(fā)器等存儲元件C.其行為可以用狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖和狀態(tài)表來描述D.以上都是二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）說明在數(shù)字邏輯中競爭和冒險現(xiàn)象產(chǎn)生的原因，以及如何避免或消除這種現(xiàn)象。2、（本題5分）闡述數(shù)字邏輯中移位寄存器的并行輸出和串行輸出的轉(zhuǎn)換方法，舉例說明在不同數(shù)據(jù)接口中的應(yīng)用。3、（本題5分）解釋在數(shù)字電路中如何處理信號的毛刺，通過濾波或其他方法減少其影響。三、分析題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）設(shè)計一個譯碼器電路，能夠?qū)?位二進制輸入轉(zhuǎn)換為16個輸出信號。全面分析譯碼器的邏輯功能、內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理，討論如何通過增加使能控制端來提高譯碼器的靈活性和實用性。2、（本題5分）給定一個數(shù)字系統(tǒng)中的時鐘分配網(wǎng)絡(luò)，需要將一個主時鐘信號分配到多個子模塊。分析時鐘分配的要求和挑戰(zhàn)，如時鐘偏差和抖動。設(shè)計相應(yīng)的數(shù)字電路實現(xiàn)時鐘的分配和同步，探討如何保證各個子模塊能夠準(zhǔn)確地接收和使用時鐘信號。3、（本題5分）有一個數(shù)字電路，使用D觸發(fā)器和計數(shù)器實現(xiàn)脈沖寬度調(diào)制（PWM）功能。分析PWM的原理和參數(shù)設(shè)置，給出觸發(fā)器和計數(shù)器的配置和邏輯連接，畫出時序圖進行解釋。討論該電路在電源管理和電機控制中的應(yīng)用。4、（本題5分）有一個數(shù)字系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)緩存模塊，需要實現(xiàn)數(shù)據(jù)的暫存和讀取功能。分析緩存的工作原理和讀寫控制邏輯，設(shè)計相應(yīng)的數(shù)字電路實現(xiàn)緩存功能。探討如何優(yōu)化緩存的容量和讀寫速度以滿足系統(tǒng)的性能要求。5、（本題5分）給定一個數(shù)字系統(tǒng)的時序圖，分析各個信號之間的時序關(guān)系，確定關(guān)鍵路徑和建立保持時間的要求。根據(jù)時序分析結(jié)果，調(diào)整電路的設(shè)計或優(yōu)化時鐘頻率，以確保系統(tǒng)能夠正常工作。四、設(shè)計題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）設(shè)計一個能檢測輸入的二十八位二進制數(shù)中是否