山東圣翰財(cái)貿(mào)職業(yè)學(xué)院《數(shù)字圖形設(shè)計(jì)》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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《數(shù)字圖形設(shè)計(jì)》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20個小題，每小題1分，共20分．在每小題給出的四個選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的．）1、對于一個同步時序邏輯電路，若時鐘周期為20ns，在一個時鐘周期內(nèi)，電路完成了一次狀態(tài)轉(zhuǎn)換和輸出更新，那么該電路的工作頻率是多少？（）A.50MHzB.20MHzC.5MHzD.2MHz2、寄存器是用于存儲一組二進(jìn)制數(shù)據(jù)的時序邏輯電路。在寄存器中，以下說法錯誤的是（）A.寄存器可以由多個D觸發(fā)器組成B.寄存器可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的并行輸入和并行輸出C.移位寄存器可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的左移或右移操作D.寄存器中的數(shù)據(jù)在斷電后會自動丟失3、在數(shù)字系統(tǒng)中，需要實(shí)現(xiàn)一個邏輯函數(shù)F=Σm(0,2,4,6)，以下哪種邏輯門的組合可以最簡單地實(shí)現(xiàn)這個函數(shù)？（）A.與門和或門B.與非門和或非門C.異或門和同或門D.以上組合都不能簡單實(shí)現(xiàn)4、對于一個同步時序邏輯電路的狀態(tài)表，若存在兩個狀態(tài)在同一輸入下轉(zhuǎn)換到同一后繼狀態(tài)，則這兩個狀態(tài)是？（）A.等價狀態(tài)B.不等價狀態(tài)C.不確定D.以上都不對5、邏輯門是數(shù)字電路的基本組成單元。假設(shè)我們正在分析一個由邏輯門組成的電路。以下關(guān)于邏輯門的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.與門的輸出只有在所有輸入都為1時才為1，否則為0B.或門的輸出只要有一個輸入為1時就為1，只有所有輸入都為0時才為0C.非門的作用是將輸入的邏輯值取反D.異或門的輸出在輸入相同為0，輸入不同為1，其功能可以用與、或、非門組合實(shí)現(xiàn)，并且組合方式是唯一的6、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。對于譯碼器，以下敘述錯誤的是（）A.譯碼器可以將二進(jìn)制編碼轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)B.譯碼器的輸出通常是低電平有效，即輸出為低電平時表示有效C.譯碼器可以用于驅(qū)動數(shù)碼管顯示數(shù)字D.譯碼器的輸入位數(shù)決定了其輸出信號的數(shù)量7、在組合邏輯電路設(shè)計(jì)中，要實(shí)現(xiàn)一個兩輸入異或邏輯功能，如果用與非門和或非門來實(shí)現(xiàn)，最少需要幾個門？（）A.3B.4C.5D.68、在數(shù)字系統(tǒng)中，一個能夠存儲8位二進(jìn)制信息的寄存器，至少需要：（）A.8個觸發(fā)器B.4個觸發(fā)器C.16個觸發(fā)器D.2個觸發(fā)器9、數(shù)字邏輯中的格雷碼具有相鄰編碼值只有一位變化的特點(diǎn)。假設(shè)從二進(jìn)制編碼000轉(zhuǎn)換為格雷碼，轉(zhuǎn)換后的結(jié)果是什么？（）A.000B.001C.100D.01010、在數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)中，競爭冒險現(xiàn)象可能會導(dǎo)致電路輸出出現(xiàn)錯誤。以下關(guān)于競爭冒險的描述中，錯誤的是（）A.競爭冒險是由于信號傳輸延遲引起的B.可以通過增加冗余項(xiàng)來消除競爭冒險C.所有的數(shù)字電路都可能出現(xiàn)競爭冒險現(xiàn)象D.競爭冒險不會影響電路的正常功能11、在數(shù)字邏輯電路的故障診斷中，有多種方法可以使用。以下關(guān)于故障診斷方法的描述，錯誤的是（）A.可以通過觀察電路的輸出信號是否符合預(yù)期來判斷是否存在故障B.可以使用邏輯分析儀等工具對電路中的信號進(jìn)行監(jiān)測和分析C.可以采用替換法，逐個更換可能故障的元器件來確定故障位置D.故障診斷只需要依靠經(jīng)驗(yàn)和直覺，不需要遵循任何科學(xué)的方法和流程12、在數(shù)字系統(tǒng)中，數(shù)制轉(zhuǎn)換是常見的操作。以下關(guān)于數(shù)制轉(zhuǎn)換的描述，不正確的是（）A.可以通過除基取余法將十進(jìn)制轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制B.二進(jìn)制轉(zhuǎn)換為八進(jìn)制時，每三位二進(jìn)制數(shù)對應(yīng)一位八進(jìn)制數(shù)C.十六進(jìn)制轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制可以通過位權(quán)相加法D.不同數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換總是精確無誤的13、假設(shè)要設(shè)計(jì)一個數(shù)字電路來實(shí)現(xiàn)一個8選1的數(shù)據(jù)選擇器。以下哪種邏輯門的組合可能是最常用的？（）A.與門和或門的組合，構(gòu)建選擇邏輯B.非門和與門的組合，實(shí)現(xiàn)反相和選擇功能C.或門和異或門的組合，產(chǎn)生選擇信號D.以上組合都不常用14、假設(shè)要設(shè)計(jì)一個數(shù)字電路來檢測一個8位二進(jìn)制數(shù)中1的個數(shù)是否大于4。以下哪種方法可能是最有效的？（）A.使用逐位判斷和計(jì)數(shù)器來統(tǒng)計(jì)1的個數(shù)，然后進(jìn)行比較B.將二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制，然后與4比較C.通過復(fù)雜的邏輯運(yùn)算直接得出結(jié)果，不進(jìn)行計(jì)數(shù)D.無法通過簡單的數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)此功能15、在數(shù)字邏輯電路中，假設(shè)我們要設(shè)計(jì)一個加法器來計(jì)算兩個4位二進(jìn)制數(shù)的和?？紤]到速度和復(fù)雜度的平衡，以下哪種加法器結(jié)構(gòu)通常是較為理想的選擇？（）A.半加器級聯(lián)B.全加器級聯(lián)C.并行加法器D.串行加法器16、對于一個用VHDL描述的數(shù)字邏輯電路，以下哪種數(shù)據(jù)類型通常用于表示二進(jìn)制數(shù)？（）A.integerB.std_logic_vectorC.bitD.boolean17、在數(shù)字系統(tǒng)中，若要將一個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18、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(diǎn)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19、數(shù)字邏輯中的編碼器可以將多個輸入信號編碼為較少的輸出信號。一個16線-4線編碼器，當(dāng)輸入為特定值時，輸出的二進(jìn)制編碼是什么？（）A.根據(jù)編碼器的編碼規(guī)則確定輸出編碼B.輸出編碼是隨機(jī)的C.不確定D.根據(jù)編碼器的類型判斷20、在數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)中，若要將一個8位的二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為格雷碼，可通過依次：（）A.與相鄰位異或B.與相鄰位或C.與相鄰位與D.與相鄰位同或二、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）在數(shù)字系統(tǒng)中，解釋如何利用數(shù)字邏輯實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號的調(diào)制和解調(diào)的硬件加速，舉例說明加速方法和效果。2、（本題5分）解釋在數(shù)字系統(tǒng)中什么是數(shù)字信號的采樣定理，以及如何確定合適的采樣頻率。3、（本題5分）說明在數(shù)字邏輯中如何進(jìn)行邏輯函數(shù)的卡諾圖化簡中的無關(guān)項(xiàng)處理。4、（本題5分）說明在數(shù)字系統(tǒng)中如何進(jìn)行數(shù)字信號的調(diào)制和解調(diào)，例如ASK調(diào)制和解調(diào)。5、（本題5分）深入解釋在數(shù)字邏輯中，編碼器和譯碼器的工作原理和功能，它們在信息處理中的重要性體現(xiàn)在哪里。三、設(shè)計(jì)題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）利用計(jì)數(shù)器和數(shù)據(jù)選擇器設(shè)計(jì)一個能產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)字序列的電路，畫出邏輯圖和隨機(jī)生成原理。2、（本題5分）設(shè)計(jì)一個能判斷輸入的10位二進(jìn)制數(shù)是否為斐波那契數(shù)列中的數(shù)的邏輯電路，列出真值表和邏輯表達(dá)式。3、（本題5分）設(shè)計(jì)一個組合邏輯電路，判斷一個17位二進(jìn)制數(shù)是否為特定類型的質(zhì)數(shù)。4、（本題5分）設(shè)計(jì)一個能對輸入的8位二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行奇偶校驗(yàn)的電路，輸出校驗(yàn)結(jié)果，用邏輯門實(shí)現(xiàn)，畫出邏輯圖。5、（本題5分）設(shè)計(jì)一個譯碼器，將15位二進(jìn)制輸入信號譯碼為32768個輸出信號。四、分析題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）給定一個數(shù)字系統(tǒng)的資源利用率報(bào)告，分析各個邏輯資源（如門、觸發(fā)器、乘法器等）的使用情況。提出優(yōu)化資源分配的建議，如資源共享、邏輯復(fù)用或模塊重構(gòu)，以提高資源利用率和降低成本。2、（本題10分）設(shè)計(jì)一個數(shù)字邏輯電路，實(shí)現(xiàn)兩個2位