山西醫(yī)科大學(xué)晉祠學(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

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頁山西醫(yī)科大學(xué)晉祠學(xué)院

《數(shù)字化版面設(shè)計(jì)（ndesgn）》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷院(系)_______班級_______學(xué)號_______姓名_______題號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、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2、在數(shù)字邏輯中，已知一個(gè)邏輯函數(shù)的真值表，若要用卡諾圖進(jìn)行化簡，首先需要確定什么？（）A.變量個(gè)數(shù)B.最小項(xiàng)C.最大項(xiàng)D.無關(guān)項(xiàng)3、對于一個(gè)異步時(shí)序邏輯電路，其狀態(tài)轉(zhuǎn)換與時(shí)鐘信號不同步。若在某個(gè)時(shí)刻，輸入發(fā)生變化，那么狀態(tài)的改變會立即發(fā)生嗎？（）A.會B.不會C.有時(shí)會D.不確定4、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5、數(shù)字邏輯中的計(jì)數(shù)器可以按照不同的方式進(jìn)行計(jì)數(shù)，如加法計(jì)數(shù)、減法計(jì)數(shù)等。一個(gè)可逆計(jì)數(shù)器可以實(shí)現(xiàn)加法和減法計(jì)數(shù)，需要哪些額外的控制信號？（）A.需要一個(gè)控制信號來選擇加法或減法計(jì)數(shù)B.需要兩個(gè)控制信號來分別控制加法和減法計(jì)數(shù)C.不確定D.可逆計(jì)數(shù)器不需要額外的控制信號6、在數(shù)字邏輯中，邏輯表達(dá)式的化簡是一項(xiàng)重要的工作。以下關(guān)于邏輯表達(dá)式化簡方法的描述中，錯誤的是（）A.可以使用公式法進(jìn)行化簡B.卡諾圖法只能用于化簡與或表達(dá)式C.代數(shù)法化簡需要熟練掌握邏輯運(yùn)算的規(guī)則D.無論使用哪種方法，化簡的結(jié)果應(yīng)該是唯一的7、組合邏輯電路的輸出僅僅取決于當(dāng)前的輸入，不存在記憶功能。以下關(guān)于組合邏輯電路的描述，錯誤的是（）A.加法器、編碼器、譯碼器等都屬于組合邏輯電路B.組合邏輯電路可以用邏輯表達(dá)式、真值表、邏輯電路圖等多種方式來描述C.由于沒有記憶功能，組合邏輯電路的輸出在輸入不變的情況下不會發(fā)生改變D.組合邏輯電路的設(shè)計(jì)過程中，不需要考慮電路的時(shí)序問題8、在數(shù)字邏輯的發(fā)展歷程中，以下關(guān)于集成電路技術(shù)的描述，不正確的是（）A.集成電路的規(guī)模不斷增大，性能不斷提高B.摩爾定律預(yù)測了集成電路上晶體管數(shù)量的增長趨勢C.隨著工藝的進(jìn)步，集成電路的成本不斷降低D.集成電路技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)達(dá)到了物理極限，無法繼續(xù)提高9、在數(shù)字邏輯中，要用VHDL語言描述一個(gè)4位的計(jì)數(shù)器，以下哪種結(jié)構(gòu)是合適的？（）A.進(jìn)程結(jié)構(gòu)B.函數(shù)結(jié)構(gòu)C.結(jié)構(gòu)體D.以上都可以10、競爭冒險(xiǎn)是數(shù)字電路中可能出現(xiàn)的一種現(xiàn)象，會導(dǎo)致輸出出現(xiàn)不應(yīng)有的尖峰脈沖。以下關(guān)于競爭冒險(xiǎn)的描述，錯誤的是（）A.競爭冒險(xiǎn)通常發(fā)生在組合邏輯電路中，由于信號傳輸?shù)难舆t不同導(dǎo)致B.可以通過增加冗余項(xiàng)、接入濾波電容等方法消除競爭冒險(xiǎn)C.競爭冒險(xiǎn)不會對數(shù)字電路的功能產(chǎn)生實(shí)質(zhì)性的影響，因此可以忽略不計(jì)D.在數(shù)字電路的設(shè)計(jì)和分析中，需要考慮競爭冒險(xiǎn)的可能性，并采取相應(yīng)的措施11、在數(shù)字邏輯的應(yīng)用中，數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)通常遵循一定的步驟。以下關(guān)于數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟的描述，錯誤的是（）A.首先進(jìn)行需求分析，確定系統(tǒng)的功能和性能指標(biāo)B.然后進(jìn)行邏輯設(shè)計(jì)，確定系統(tǒng)的邏輯結(jié)構(gòu)和電路實(shí)現(xiàn)C.接著進(jìn)行電路實(shí)現(xiàn)和硬件調(diào)試，最后進(jìn)行系統(tǒng)測試和優(yōu)化D.在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，不需要考慮成本和可靠性等因素12、對于一個(gè)由D觸發(fā)器構(gòu)成的移位寄存器，如果要實(shí)現(xiàn)串行輸入并行輸出，最少需要幾個(gè)D觸發(fā)器？（）A.2B.4C.8D.1613、加法器是數(shù)字電路中進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算的重要部件。以下關(guān)于加法器的描述，不正確的是（）A.半加器不考慮低位的進(jìn)位B.全加器考慮低位的進(jìn)位C.串行加法器的運(yùn)算速度比并行加法器快D.可以通過多個(gè)全加器級聯(lián)構(gòu)成多位加法器14、已知一個(gè)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(shí)，輸出的數(shù)據(jù)是哪個(gè)輸入通道的數(shù)據(jù)？（）A.第1個(gè)B.第3個(gè)C.第5個(gè)D.第7個(gè)15、在邏輯函數(shù)化簡中，使用卡諾圖化簡法時(shí)，若相鄰的最小項(xiàng)可以合并，那么合并后消去的變量是：（）A.相同的變量B.不同的變量C.任意變量D.取決于具體情況二、簡答題（本大題共3個(gè)小題，共15分)1、（本題5分）詳細(xì)闡述如何用硬件描述語言實(shí)現(xiàn)一個(gè)狀態(tài)機(jī)的狀態(tài)跳轉(zhuǎn)條件判斷。2、（本題5分）詳細(xì)闡述如何用邏輯門實(shí)現(xiàn)一個(gè)比較器的三態(tài)輸出，實(shí)現(xiàn)多個(gè)比較器的級聯(lián)。3、（本題5分）說明在數(shù)字系統(tǒng)中如何進(jìn)行數(shù)字信號的時(shí)分復(fù)用和解復(fù)用。三、分析題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）給定一個(gè)數(shù)字系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)選擇器模塊，能夠從多個(gè)輸入數(shù)據(jù)中選擇一個(gè)輸出。分析數(shù)據(jù)選擇器的工作原理和控制邏輯，設(shè)計(jì)相應(yīng)的數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)選擇功能。探討如何擴(kuò)展數(shù)據(jù)選擇器以處理更多的輸入數(shù)據(jù)。2、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電路，能夠?qū)⑤斎氲?位格雷碼轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制碼。詳細(xì)分析格雷碼和二進(jìn)制碼之間的轉(zhuǎn)換規(guī)則，以及在電路中實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換所需要的邏輯運(yùn)算和門電路的連接方式。3、（本題5分）給定一個(gè)復(fù)雜的數(shù)字邏輯電路，包含多個(gè)組合邏輯模塊和時(shí)序邏輯模塊。分析電路的整體功能，繪制信號流程圖，解釋各個(gè)模塊之間的協(xié)同工作方式以及數(shù)據(jù)在電路中的傳輸和處理過程。4、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字邏輯電路，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)2位二進(jìn)制數(shù)的乘法運(yùn)算。分析乘法運(yùn)算的步驟，使用邏輯門和組合電路實(shí)現(xiàn)，并通過示例計(jì)算驗(yàn)證其正確性。思考該電路在數(shù)字信號處理和圖像處理中的應(yīng)用場景。5、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)異步時(shí)序電路，例如異步計(jì)數(shù)器或狀態(tài)機(jī)，分析其與同步時(shí)序電路的區(qū)別和特點(diǎn)。討論異步電路中可能出現(xiàn)的問題，如亞穩(wěn)態(tài)和時(shí)鐘偏差，并提出相應(yīng)的解決方法。四、設(shè)計(jì)題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題10分）利用加法器和數(shù)據(jù)選擇器設(shè)計(jì)一