許昌學(xué)院《數(shù)字化輔助設(shè)計》2022-2023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頁許昌學(xué)院

《數(shù)字化輔助設(shè)計》2022-2023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1分，共15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、考慮到一個數(shù)字系統(tǒng)的電源管理，需要根據(jù)系統(tǒng)的工作狀態(tài)動態(tài)地調(diào)整電源電壓和電流，以實現(xiàn)節(jié)能和提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。假設(shè)通過數(shù)字邏輯電路來控制電源管理模塊，以下哪種電源管理技術(shù)與數(shù)字邏輯電路的結(jié)合能夠提供最佳的節(jié)能效果？（）A.動態(tài)電壓頻率調(diào)整（DVFS）B.睡眠模式C.電源關(guān)斷D.以上都是2、假設(shè)要設(shè)計一個數(shù)字電路來實現(xiàn)一個比較器，能夠比較兩個8位二進(jìn)制數(shù)的大小。以下哪種結(jié)構(gòu)可能是最直接的實現(xiàn)方式？（）A.使用逐位比較的方法，通過邏輯門產(chǎn)生比較結(jié)果B.將兩個數(shù)相減，根據(jù)結(jié)果的符號判斷大小C.先將兩個數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制，然后進(jìn)行比較D.以上方式都不適合實現(xiàn)比較器3、在一個由多個邏輯門組成的數(shù)字電路中，已知每個邏輯門的延遲時間相同，若整個電路的總延遲時間為20ns，其中包含5個邏輯門，那么每個邏輯門的延遲時間大約是多少？（）A.2nsB.4nsC.5nsD.10ns4、在數(shù)字邏輯中，若要將一個十進(jìn)制數(shù)37轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)，其結(jié)果是多少？（）A.100101B.101001C.110101D.1001115、在數(shù)字電路中，使用二進(jìn)制補(bǔ)碼進(jìn)行減法運(yùn)算時，若最高位產(chǎn)生了進(jìn)位，則：（）A.結(jié)果為正B.結(jié)果為負(fù)C.結(jié)果溢出D.無法確定6、編碼器的功能是將輸入的信號轉(zhuǎn)換為特定的編碼輸出。以下關(guān)于編碼器的描述，不正確的是（）A.普通編碼器在多個輸入同時有效時可能會產(chǎn)生錯誤輸出B.優(yōu)先編碼器會對優(yōu)先級高的輸入進(jìn)行編碼輸出C.編碼器可以將十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制編碼D.編碼器的輸入數(shù)量和輸出編碼的位數(shù)是固定的7、在組合邏輯電路設(shè)計中，若要實現(xiàn)一個四選一的數(shù)據(jù)選擇器，最少需要使用幾個二輸入與門？（）A.2B.3C.4D.58、在數(shù)字邏輯的研究領(lǐng)域，新興技術(shù)不斷涌現(xiàn)。以下關(guān)于量子計算與數(shù)字邏輯的描述，不正確的是（）A.量子計算有望突破傳統(tǒng)數(shù)字邏輯的計算能力限制B.量子計算的原理與傳統(tǒng)數(shù)字邏輯完全不同C.目前量子計算已經(jīng)完全取代了傳統(tǒng)數(shù)字邏輯D.量子計算的發(fā)展仍面臨許多技術(shù)挑戰(zhàn)9、在數(shù)字邏輯中，數(shù)字系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性是非常重要的。以下關(guān)于提高數(shù)字系統(tǒng)可靠性的方法，錯誤的是（）A.采用冗余技術(shù)，增加備份部件B.優(yōu)化電路設(shè)計，減少競爭冒險C.提高電源穩(wěn)定性，減少電源噪聲D.為了降低成本，可以使用質(zhì)量較差的元器件10、假設(shè)正在設(shè)計一個用于醫(yī)療設(shè)備的數(shù)字邏輯電路，需要滿足嚴(yán)格的安全性和準(zhǔn)確性標(biāo)準(zhǔn)。由于醫(yī)療設(shè)備直接關(guān)系到患者的生命健康，任何錯誤都可能導(dǎo)致嚴(yán)重后果。在這種情況下，以下哪種設(shè)計方法能夠最大程度地保證電路的可靠性？（）A.采用成熟的設(shè)計方案B.進(jìn)行多次嚴(yán)格的測試C.引入容錯機(jī)制D.以上都是11、在數(shù)字邏輯電路中，同步時序電路和異步時序電路有明顯的區(qū)別。以下關(guān)于它們的描述，不正確的是（）A.同步時序電路使用統(tǒng)一的時鐘信號來控制狀態(tài)轉(zhuǎn)換B.異步時序電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)換不受統(tǒng)一時鐘的控制C.同步時序電路的穩(wěn)定性比異步時序電路好D.異步時序電路的設(shè)計比同步時序電路簡單12、用8選1數(shù)據(jù)選擇器實現(xiàn)邏輯函數(shù)F=A'B+AB'，需要將函數(shù)化為？（）A.標(biāo)準(zhǔn)與或式B.標(biāo)準(zhǔn)或與式C.最小項表達(dá)式D.最大項表達(dá)式13、對于一個同步計數(shù)器，在時鐘脈沖的上升沿，如果計數(shù)器處于最大狀態(tài)，下一個時鐘脈沖到來時計數(shù)器將：（）A.保持不變B.復(fù)位C.重新計數(shù)D.不確定14、在數(shù)字電路中，編碼器是一種常見的組合邏輯器件。假設(shè)需要設(shè)計一個8線-3線編碼器，即有8個輸入信號，3個輸出信號。當(dāng)輸入信號有效時，輸出對應(yīng)的二進(jìn)制編碼。如果同時有多個輸入信號有效，以下哪種編碼器的輸出結(jié)果是符合設(shè)計要求的？（）A.輸出為任意值B.輸出為優(yōu)先級最高的輸入對應(yīng)的編碼C.輸出為所有有效輸入編碼的或運(yùn)算結(jié)果D.輸出為所有有效輸入編碼的與運(yùn)算結(jié)果15、在數(shù)字邏輯的應(yīng)用場景中，以下關(guān)于計算機(jī)存儲系統(tǒng)的描述，錯誤的是（）A.內(nèi)存和外存都使用數(shù)字邏輯來實現(xiàn)存儲和讀寫操作B.閃存是一種非易失性存儲介質(zhì)，基于數(shù)字邏輯原理工作C.存儲系統(tǒng)的性能主要取決于存儲容量，與數(shù)字邏輯無關(guān)D.數(shù)字邏輯在存儲系統(tǒng)的地址譯碼和數(shù)據(jù)傳輸中發(fā)揮重要作用二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）深入分析在數(shù)字邏輯中的比較器的模擬數(shù)字混合設(shè)計中的關(guān)鍵問題。2、（本題5分）詳細(xì)說明數(shù)字邏輯中譯碼器的擴(kuò)展和級聯(lián)方法，通過實際電路設(shè)計展示如何實現(xiàn)大規(guī)模的譯碼功能。3、（本題5分）詳細(xì)闡述如何用硬件描述語言實現(xiàn)一個有限狀態(tài)機(jī)的狀態(tài)存儲單元。4、（本題5分）說明在數(shù)字邏輯設(shè)計中如何考慮功耗優(yōu)化，有哪些常見的方法可以降低電路的功耗。三、分析題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）設(shè)計一個同步時序電路，用于實現(xiàn)一個數(shù)字時鐘系統(tǒng)，能夠顯示小時、分鐘和秒。分析時鐘系統(tǒng)的計時邏輯和顯示控制，考慮如何實現(xiàn)時鐘的校準(zhǔn)和調(diào)整功能，以及如何提高時鐘的精度和穩(wěn)定性。2、（本題5分）設(shè)計一個異步時序電路，用于實現(xiàn)一個簡單的搶答器系統(tǒng)。分析搶答器的功能需求和異步電路的實現(xiàn)方式，討論如何避免競爭冒險和保證系統(tǒng)的公平性和穩(wěn)定性。3、（本題5分）有一個數(shù)字電路，使用JK觸發(fā)器和與非門實現(xiàn)狀態(tài)機(jī)。分析狀態(tài)機(jī)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換和輸出邏輯，給出狀態(tài)圖和邏輯表達(dá)式。通過具體的輸入序列，驗證狀態(tài)機(jī)的功能和性能。4、（本題5分）有一個使用鎖存器的數(shù)字電路，分析鎖存器與觸發(fā)器的區(qū)別和聯(lián)系，以及鎖存器在數(shù)據(jù)暫存和同步控制中的應(yīng)用。通過具體電路示例，解釋鎖存器的工作原理和時序特性。5、（本題5分）設(shè)計一個數(shù)字邏輯電路，用于檢測一個6位二進(jìn)制數(shù)中1的個數(shù)是否為偶數(shù)。詳細(xì)闡述設(shè)計思路，通過邏輯表達(dá)式和真值表進(jìn)行分析，并畫出邏輯電路圖。探討該電路在奇偶校驗和數(shù)據(jù)完整性檢查中的應(yīng)用。四、設(shè)計題（本大題共4個小題，共40分)1、（本題10分）利用比較器和計數(shù)器設(shè)計一個能統(tǒng)計輸入數(shù)字大于給定值的次數(shù)的電路，畫出邏輯圖和工作原理。2、（本題10分）設(shè)計一個數(shù)據(jù)選擇