上海交通大學(xué)《數(shù)值計(jì)算與語言實(shí)訓(xùn)》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場(chǎng)____________準(zhǔn)考證號(hào)學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場(chǎng)____________準(zhǔn)考證號(hào)…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁上海交通大學(xué)《數(shù)值計(jì)算與語言實(shí)訓(xùn)》

2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號(hào)一二三四總分得分一、單選題（本大題共25個(gè)小題，每小題1分，共25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、計(jì)數(shù)器是一種常見的時(shí)序邏輯電路，用于對(duì)脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)。以下關(guān)于計(jì)數(shù)器的描述，錯(cuò)誤的是（）A.計(jì)數(shù)器可以按照計(jì)數(shù)方式分為加法計(jì)數(shù)器、減法計(jì)數(shù)器和可逆計(jì)數(shù)器B.同步計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)速度比異步計(jì)數(shù)器快，因?yàn)樗杏|發(fā)器同時(shí)翻轉(zhuǎn)C.計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)容量取決于觸發(fā)器的個(gè)數(shù)和計(jì)數(shù)方式D.計(jì)數(shù)器在工作過程中不會(huì)出現(xiàn)誤計(jì)數(shù)的情況2、在數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)中，如何判斷一個(gè)數(shù)字邏輯電路是否存在動(dòng)態(tài)冒險(xiǎn)？如果存在動(dòng)態(tài)冒險(xiǎn)，如何消除？（）A.通過分析邏輯表達(dá)式或卡諾圖判斷是否存在動(dòng)態(tài)冒險(xiǎn)，可以通過增加冗余項(xiàng)消除動(dòng)態(tài)冒險(xiǎn)B.通過觀察電路的輸入輸出波形判斷是否存在動(dòng)態(tài)冒險(xiǎn)，可以通過改變電路的結(jié)構(gòu)消除動(dòng)態(tài)冒險(xiǎn)C.不確定D.動(dòng)態(tài)冒險(xiǎn)很難判斷和消除3、在數(shù)字邏輯中，編碼器和譯碼器有著不同的功能。假設(shè)我們正在使用編碼器和譯碼器。以下關(guān)于編碼器和譯碼器的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.編碼器將多個(gè)輸入信號(hào)編碼為較少位的輸出信號(hào)B.譯碼器將輸入的二進(jìn)制代碼轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)C.優(yōu)先編碼器在多個(gè)輸入同時(shí)有效時(shí)，只對(duì)優(yōu)先級(jí)高的輸入進(jìn)行編碼D.編碼器和譯碼器的輸入和輸出位數(shù)是固定不變的，不能根據(jù)需求進(jìn)行調(diào)整4、在數(shù)字電路的分析和設(shè)計(jì)中，建立真值表是重要的步驟之一。以下關(guān)于真值表作用的描述中，錯(cuò)誤的是（）A.可以直觀地反映輸入和輸出之間的邏輯關(guān)系B.有助于化簡(jiǎn)邏輯函數(shù)C.是設(shè)計(jì)數(shù)字電路的唯一依據(jù)D.可以驗(yàn)證邏輯電路的功能是否正確5、考慮到一個(gè)基于現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列（FPGA）的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)，需要將高級(jí)語言描述的算法轉(zhuǎn)換為硬件實(shí)現(xiàn)。在這個(gè)過程中，需要綜合考慮資源利用、性能和實(shí)現(xiàn)難度等因素。以下哪種硬件描述語言在FPGA設(shè)計(jì)中應(yīng)用最為廣泛？（）A.VHDLB.VerilogC.SystemVerilogD.C++6、在數(shù)字系統(tǒng)中，常常需要將數(shù)字信號(hào)進(jìn)行編碼以提高傳輸效率和可靠性。格雷碼是一種常見的編碼方式，其特點(diǎn)是相鄰的兩個(gè)編碼之間只有一位發(fā)生變化。從二進(jìn)制編碼000轉(zhuǎn)換為格雷碼，結(jié)果為：（）A.000B.001C.010D.0117、在數(shù)字系統(tǒng)中，若要將一個(gè)頻率為200kHz的方波信號(hào)進(jìn)行三分頻，以下哪種電路可以實(shí)現(xiàn)？（）A.計(jì)數(shù)器B.分頻器C.加法器D.乘法器8、當(dāng)研究數(shù)字邏輯中的競(jìng)爭(zhēng)與冒險(xiǎn)時(shí)，假設(shè)一個(gè)電路在特定輸入條件下出現(xiàn)了尖峰脈沖。以下哪種情況可能會(huì)加劇這種競(jìng)爭(zhēng)與冒險(xiǎn)現(xiàn)象？（）A.輸入信號(hào)變化速度快B.邏輯門的傳輸延遲小C.電路中的邏輯門數(shù)量少D.電源電壓波動(dòng)大9、譯碼器是編碼器的逆過程，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10、考慮一個(gè)數(shù)字電路中的移位寄存器，它可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的左移、右移和并行輸入輸出。如果需要在每個(gè)時(shí)鐘脈沖將數(shù)據(jù)左移一位，并在最右邊補(bǔ)0，以下哪種移位寄存器能夠滿足這個(gè)要求？（）A.單向移位寄存器，只能左移B.雙向移位寄存器，可選擇左移或右移C.環(huán)形移位寄存器，數(shù)據(jù)循環(huán)移動(dòng)D.以上移位寄存器都可以實(shí)現(xiàn)11、已知一個(gè)編碼器有8個(gè)輸入信號(hào)，需要對(duì)其進(jìn)行編碼，則輸出的二進(jìn)制代碼至少需要幾位？（）A.2位B.3位C.4位D.8位12、若一個(gè)T觸發(fā)器的輸入為高電平，在時(shí)鐘脈沖的作用下，其輸出狀態(tài)會(huì)怎樣變化？（）A.保持不變B.翻轉(zhuǎn)C.置1D.置013、對(duì)于一個(gè)8選1數(shù)據(jù)選擇器，若輸入數(shù)據(jù)為D0-D7，地址選擇線為A2A1A0，當(dāng)A2A1A0=101時(shí)，輸出的數(shù)據(jù)將是：（）A.D1B.D3C.D5D.D714、對(duì)于數(shù)字電路中的編碼器，假設(shè)一個(gè)系統(tǒng)需要將8個(gè)不同的輸入信號(hào)編碼為3位二進(jìn)制代碼。在這種情況下，以下哪種編碼器能夠滿足要求并且具有較好的性能？（）A.普通編碼器B.優(yōu)先編碼器C.二進(jìn)制編碼器D.十進(jìn)制編碼器15、對(duì)于一個(gè)T觸發(fā)器，若T輸入端一直為0，則觸發(fā)器的功能相當(dāng)于？（）A.D觸發(fā)器B.JK觸發(fā)器C.RS觸發(fā)器D.以上都不對(duì)16、假設(shè)要設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電路，用于判斷一個(gè)8位二進(jìn)制數(shù)是奇數(shù)還是偶數(shù)。以下哪種邏輯表達(dá)式可以準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能？（）A.檢查最低位是否為1，若是則為奇數(shù)，否則為偶數(shù)B.計(jì)算所有位的和，若為奇數(shù)則輸入為奇數(shù)，否則為偶數(shù)C.對(duì)高4位和低4位分別進(jìn)行判斷，綜合得出結(jié)果D.以上方法都不正確，無法通過簡(jiǎn)單邏輯判斷奇偶性17、考慮一個(gè)數(shù)字系統(tǒng)，需要對(duì)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(chǔ)數(shù)據(jù)B.使用計(jì)數(shù)器結(jié)合邏輯門來實(shí)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18、已知一個(gè)邏輯函數(shù)F=A+B·C，其反函數(shù)F'為：（）A.F'=A·(B+C)B.F'=A·(B·C)C.F'=(A+B)·CD.F'=A·(B'+C')19、邏輯函數(shù)的化簡(jiǎn)是數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)中的重要環(huán)節(jié)。在化簡(jiǎn)邏輯函數(shù)時(shí)，以下方法不常用的是（）A.公式法，運(yùn)用邏輯代數(shù)的基本公式和定律進(jìn)行化簡(jiǎn)B.卡諾圖法，通過圖形的方式直觀地化簡(jiǎn)邏輯函數(shù)C.真值表法，根據(jù)輸入輸出的真值表來化簡(jiǎn)D.試探法，隨機(jī)嘗試不同的組合來找到最簡(jiǎn)形式20、若要對(duì)一個(gè)8位的二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行奇偶校驗(yàn)，當(dāng)其中1的個(gè)數(shù)為奇數(shù)時(shí)輸出1，則校驗(yàn)位的邏輯表達(dá)式應(yīng)為：（）A.校驗(yàn)位=異或（所有位）B.校驗(yàn)位=與（所有位）C.校驗(yàn)位=或（所有位）D.校驗(yàn)位=非（所有位）21、在數(shù)字邏輯中，硬件描述語言（HDL）用于描述數(shù)字電路的行為和結(jié)構(gòu)。以下關(guān)于硬件描述語言的描述中，錯(cuò)誤的是（）A.VHDL和Verilog是兩種常見的硬件描述語言B.硬件描述語言可以進(jìn)行邏輯仿真和綜合C.硬件描述語言的描述與具體的硬件實(shí)現(xiàn)無關(guān)D.硬件描述語言只能用于設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的數(shù)字電路22、假設(shè)要設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電路來實(shí)現(xiàn)一個(gè)有限狀態(tài)機(jī)，描述一個(gè)按特定順序執(zhí)行的操作流程。在設(shè)計(jì)過程中，需要確定狀態(tài)的數(shù)量和轉(zhuǎn)換條件。以下哪種方法可能有助于清晰地設(shè)計(jì)狀態(tài)機(jī)？（）A.畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖，直觀表示狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系和條件B.直接編寫邏輯表達(dá)式，通過計(jì)算確定狀態(tài)轉(zhuǎn)換C.先構(gòu)建硬件電路，然后根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況調(diào)整狀態(tài)D.隨機(jī)設(shè)定狀態(tài)和轉(zhuǎn)換條件，通過試驗(yàn)找到合適的設(shè)計(jì)23、考慮一個(gè)數(shù)字電路，其輸入和輸出之間存在一定的延遲。如果要減小這種延遲，提高電路的響應(yīng)速度，以下哪種方法是可行的？（）A.優(yōu)化電路的布線，減少信號(hào)傳輸路徑B.選用速度更快的邏輯門器件C.減少電路中的級(jí)數(shù)和中間環(huán)節(jié)D.以上方法都可以有效地減小延遲24、當(dāng)研究數(shù)字電路中的計(jì)數(shù)器時(shí)，假設(shè)需要設(shè)計(jì)一個(gè)能夠從0計(jì)數(shù)到15的4位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器。以下哪種計(jì)數(shù)器類型可以實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能，并且在計(jì)數(shù)過程中具有較好的穩(wěn)定性？（）A.異步計(jì)數(shù)器B.同步計(jì)數(shù)器C.加法計(jì)數(shù)器D.減法計(jì)數(shù)器25、在數(shù)字電路中，需要對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行編碼以提高傳輸效率和抗干擾能力。假設(shè)采用曼徹斯特編碼方式傳輸一個(gè)二進(jìn)制數(shù)據(jù)序列，以下關(guān)于曼徹斯特編碼的特點(diǎn)，哪個(gè)描述是正確的？（）A.每個(gè)時(shí)鐘周期都有跳變B.編碼效率高C.容易實(shí)現(xiàn)同步D.抗干擾能力差二、簡(jiǎn)答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）說明在數(shù)字系統(tǒng)中如何進(jìn)行數(shù)據(jù)的并串轉(zhuǎn)換和串并轉(zhuǎn)換，以及其應(yīng)用場(chǎng)景。2、（本題5分）說明在數(shù)字邏輯中競(jìng)爭(zhēng)和冒險(xiǎn)現(xiàn)象產(chǎn)生的原因，以及如何避免或消除這種現(xiàn)象。3、（本題5分）詳細(xì)說明在譯碼器的顯示驅(qū)動(dòng)應(yīng)用中，如何連接譯碼器和數(shù)碼管以實(shí)現(xiàn)數(shù)字顯示。4、（本題5分）說明卡諾圖在邏輯函數(shù)化簡(jiǎn)中的作用和使用方法，并舉例說明如何通過卡諾圖化簡(jiǎn)一個(gè)復(fù)雜的邏輯函數(shù)。三、設(shè)計(jì)題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)譯碼器，將11位二進(jìn)制輸入信號(hào)譯碼為2048個(gè)輸出信號(hào)。2、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)全加器，能夠進(jìn)行三個(gè)128位二進(jìn)制數(shù)的加法運(yùn)算，并輸出結(jié)果和進(jìn)位的復(fù)雜表示。3、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)能將8位二進(jìn)制數(shù)拆分為兩個(gè)4位二進(jìn)制數(shù)的邏輯電路，給出邏輯表達(dá)式和電路連接。4、（本題5分）利用邏輯門設(shè)計(jì)一個(gè)與非門。5、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電路，能夠?qū)⑤斎氲?0位二進(jìn)制數(shù)拆分為4個(gè)5位二進(jìn)制數(shù)，并分別計(jì)算它們的和，輸出結(jié)果為5位二進(jìn)制數(shù)，畫出邏輯電路圖。四、分析題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題10分）設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字邏輯電路，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車電子系統(tǒng)中的故障診斷和報(bào)警。仔細(xì)分析汽車電子系統(tǒng)的故障模式和診斷算法，解釋電路中各個(gè)模塊的