重慶外語外事學(xué)院《數(shù)字設(shè)計(jì)基礎(chǔ)雙語》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

站名：站名：年級(jí)專業(yè)：姓名：學(xué)號(hào)：凡年級(jí)專業(yè)、姓名、學(xué)號(hào)錯(cuò)寫、漏寫或字跡不清者，成績按零分記?！堋狻€…………第1頁，共1頁重慶外語外事學(xué)院《數(shù)字設(shè)計(jì)基礎(chǔ)雙語》

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、在數(shù)字邏輯中，異步時(shí)序電路的同步方式與同步時(shí)序電路不同。以下關(guān)于異步時(shí)序電路的描述中，錯(cuò)誤的是（）A.異步時(shí)序電路中，各觸發(fā)器的時(shí)鐘信號(hào)不同步B.異步時(shí)序電路的速度比同步時(shí)序電路快C.異步時(shí)序電路的設(shè)計(jì)和分析比較復(fù)雜D.異步時(shí)序電路中可能會(huì)出現(xiàn)不穩(wěn)定的狀態(tài)2、數(shù)字邏輯中的觸發(fā)器有多種類型，如D觸發(fā)器、JK觸發(fā)器等。假設(shè)一個(gè)D觸發(fā)器，在時(shí)鐘上升沿時(shí)，將輸入D的值傳遞到輸出Q。如果當(dāng)前時(shí)鐘周期內(nèi)，D從0變?yōu)?，時(shí)鐘上升沿到來，那么Q的值會(huì)變成多少？（）A.0B.1C.保持原來的值不變D.不確定3、在一個(gè)數(shù)字電路中，出現(xiàn)了信號(hào)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(hào)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(gè)階段D.以上方法都可以嘗試4、在數(shù)字邏輯中，計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)可以采用不同的方法。假設(shè)我們正在設(shè)計(jì)一個(gè)計(jì)數(shù)器。以下關(guān)于計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)方法的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.可以使用觸發(fā)器和邏輯門直接搭建計(jì)數(shù)器電路B.可以利用現(xiàn)成的計(jì)數(shù)器芯片進(jìn)行級(jí)聯(lián)擴(kuò)展C.可以使用可編程邏輯器件（PLD）或現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）來實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)器D.無論采用哪種設(shè)計(jì)方法，計(jì)數(shù)器的性能和功能都是完全相同的5、用2輸入與非門實(shí)現(xiàn)邏輯函數(shù)F=AB+CD，至少需要幾個(gè)與非門？（）A.2B.3C.4D.56、當(dāng)研究數(shù)字邏輯中的競爭與冒險(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)加劇這種競爭與冒險(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7、在數(shù)字邏輯電路中，組合邏輯電路的輸出僅僅取決于當(dāng)前的輸入。假設(shè)設(shè)計(jì)一個(gè)用于判斷一個(gè)三位二進(jìn)制數(shù)是否能被3整除的組合邏輯電路。以下哪種方法可能是實(shí)現(xiàn)該電路的有效途徑（）A.使用卡諾圖進(jìn)行邏輯化簡B.直接通過邏輯門搭建，不進(jìn)行任何化簡C.采用中規(guī)模集成電路，如譯碼器D.以上方法都不可行8、數(shù)字邏輯中的競爭冒險(xiǎn)現(xiàn)象是指什么？在一個(gè)組合邏輯電路中，如何判斷是否存在競爭冒險(xiǎn)現(xiàn)象？（）A.競爭冒險(xiǎn)是指由于邏輯門的延遲導(dǎo)致輸出出現(xiàn)錯(cuò)誤的現(xiàn)象，可以通過觀察邏輯電路圖判斷是否存在B.競爭冒險(xiǎn)是指由于輸入信號(hào)的變化導(dǎo)致輸出出現(xiàn)錯(cuò)誤的現(xiàn)象，可以通過分析邏輯表達(dá)式判斷是否存在C.不確定D.競爭冒險(xiǎn)現(xiàn)象很難判斷9、在數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)中，若要使用PLA（可編程邏輯陣列）實(shí)現(xiàn)一個(gè)特定的邏輯功能，首先需要進(jìn)行什么操作？（）A.編程B.布線C.繪制邏輯圖D.以上都不是10、已知一個(gè)8位的D/A轉(zhuǎn)換器，輸入數(shù)字量為10000000，參考電壓為5V，那么輸出的模擬電壓大約是多少？（）A.0.39VB.1.25VC.2.5VD.5V11、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12、數(shù)字邏輯中的全加器可以實(shí)現(xiàn)三個(gè)一位二進(jìn)制數(shù)的相加。一個(gè)全加器的輸入為A=1，B=0，進(jìn)位C_in=1，那么輸出的和S和進(jìn)位C_out分別是多少？（）A.S=0，C_out=1B.S=1，C_out=0C.不確定D.根據(jù)其他因素判斷13、考慮數(shù)字電路中的比較器，假設(shè)需要比較兩個(gè)8位二進(jìn)制數(shù)的大小。以下哪種比較器結(jié)構(gòu)在速度和復(fù)雜度上能夠取得較好的平衡？（）A.串行比較器B.并行比較器C.分級(jí)比較器D.以上比較器均可14、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15、對(duì)于一個(gè)T觸發(fā)器，當(dāng)T輸入端為高電平時(shí)，在時(shí)鐘脈沖的上升沿到來時(shí)，觸發(fā)器的狀態(tài)會(huì)發(fā)生怎樣的變化？（）A.置0B.置1C.翻轉(zhuǎn)D.保持不變二、簡答題（本大題共3個(gè)小題，共15分)1、（本題5分）詳細(xì)闡述在數(shù)字電路的信號(hào)完整性仿真中，模型的建立和參數(shù)設(shè)置以及仿真結(jié)果解讀。2、（本題5分）在數(shù)字電路中，解釋如何分析數(shù)字邏輯電路的時(shí)序裕量，以及如何通過調(diào)整電路參數(shù)來增加時(shí)序裕量。3、（本題5分）詳細(xì)解釋數(shù)字邏輯中乘法器的陣列乘法器和移位相加乘法器的實(shí)現(xiàn)原理，比較它們在速度和面積上的優(yōu)劣。三、分析題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電路，能夠檢測一個(gè)64位二進(jìn)制數(shù)中是否存在連續(xù)的4個(gè)1。詳細(xì)分析檢測的邏輯思路和算法，說明電路中如何實(shí)現(xiàn)高效的連續(xù)位檢測?？紤]如何處理不同長度的連續(xù)位檢測需求。2、（本題5分）給定一個(gè)數(shù)字系統(tǒng)，其中包含多個(gè)模塊，如加法器、乘法器和比較器等。分析各個(gè)模塊之間的連接方式和數(shù)據(jù)傳輸過程，計(jì)算系統(tǒng)的整體性能指標(biāo)，如吞吐量、延遲和資源利用率，并提出改進(jìn)系統(tǒng)性能的方案。3、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電路，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)一個(gè)16位二進(jìn)制數(shù)的奇偶校驗(yàn)。深入分析奇偶校驗(yàn)的原理和算法，說明如何在電路中檢測數(shù)據(jù)位中1的個(gè)數(shù)是奇數(shù)還是偶數(shù)，并給出相應(yīng)的輸出信號(hào)。同時(shí)考慮如何優(yōu)化電路以提高校驗(yàn)效率。4、（本題5分）用數(shù)字邏輯實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡單的數(shù)字信號(hào)去噪電路，例如基于小波變換的去噪。深入分析去噪算法的邏輯實(shí)現(xiàn)和效果，解釋如何選擇合適的小波基和閾值，研究在不同信號(hào)類型中的應(yīng)用。5、（本題5分）使用比較器和計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電路，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)輸入信號(hào)的頻率測量和范圍判斷。分析頻率測量的原理和計(jì)數(shù)器的應(yīng)用，以及如何通過比較器設(shè)置頻率范圍的閾值，輸出相應(yīng)的判斷結(jié)果。四、設(shè)計(jì)題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題10分）