上海交通大學《數(shù)值計算與語言實訓》2023-2024學年第一學期期末試卷

學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁上海交通大學《數(shù)值計算與語言實訓》

2023-2024學年第一學期期末試卷題號一二三四總分得分一、單選題（本大題共25個小題，每小題1分，共25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、計數(shù)器是一種常見的時序邏輯電路，用于對脈沖進行計數(shù)。以下關于計數(shù)器的描述，錯誤的是（）A.計數(shù)器可以按照計數(shù)方式分為加法計數(shù)器、減法計數(shù)器和可逆計數(shù)器B.同步計數(shù)器的計數(shù)速度比異步計數(shù)器快，因為所有觸發(fā)器同時翻轉C.計數(shù)器的計數(shù)容量取決于觸發(fā)器的個數(shù)和計數(shù)方式D.計數(shù)器在工作過程中不會出現(xiàn)誤計數(shù)的情況2、在數(shù)字邏輯設計中，如何判斷一個數(shù)字邏輯電路是否存在動態(tài)冒險？如果存在動態(tài)冒險，如何消除？（）A.通過分析邏輯表達式或卡諾圖判斷是否存在動態(tài)冒險，可以通過增加冗余項消除動態(tài)冒險B.通過觀察電路的輸入輸出波形判斷是否存在動態(tài)冒險，可以通過改變電路的結構消除動態(tài)冒險C.不確定D.動態(tài)冒險很難判斷和消除3、在數(shù)字邏輯中，編碼器和譯碼器有著不同的功能。假設我們正在使用編碼器和譯碼器。以下關于編碼器和譯碼器的描述，哪一項是不正確的？（）A.編碼器將多個輸入信號編碼為較少位的輸出信號B.譯碼器將輸入的二進制代碼轉換為對應的輸出信號C.優(yōu)先編碼器在多個輸入同時有效時，只對優(yōu)先級高的輸入進行編碼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)需求進行調(diào)整4、在數(shù)字電路的分析和設計中，建立真值表是重要的步驟之一。以下關于真值表作用的描述中，錯誤的是（）A.可以直觀地反映輸入和輸出之間的邏輯關系B.有助于化簡邏輯函數(shù)C.是設計數(shù)字電路的唯一依據(jù)D.可以驗證邏輯電路的功能是否正確5、考慮到一個基于現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）的數(shù)字系統(tǒng)設計，需要將高級語言描述的算法轉換為硬件實現(xiàn)。在這個過程中，需要綜合考慮資源利用、性能和實現(xiàn)難度等因素。以下哪種硬件描述語言在FPGA設計中應用最為廣泛？（）A.VHDLB.VerilogC.SystemVerilogD.C++6、在數(shù)字系統(tǒng)中，常常需要將數(shù)字信號進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，其特點是相鄰的兩個編碼之間只有一位發(fā)生變化。從二進制編碼000轉換為格雷碼，結果為：（）A.000B.001C.010D.0117、在數(shù)字系統(tǒng)中，若要將一個頻率為200kHz的方波信號進行三分頻，以下哪種電路可以實現(xiàn)？（）A.計數(shù)器B.分頻器C.加法器D.乘法器8、當研究數(shù)字邏輯中的競爭與冒險時，假設一個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加劇這種競爭與冒險現(xiàn)象？（）A.輸入信號變化速度快B.邏輯門的傳輸延遲小C.電路中的邏輯門數(shù)量少D.電源電壓波動大9、譯碼器是編碼器的逆過程，它將編碼輸入轉換為特定的輸出信號。對于譯碼器，以下敘述錯誤的是（）A.譯碼器可以將二進制編碼轉換為對應的十進制數(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10、考慮一個數(shù)字電路中的移位寄存器，它可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的左移、右移和并行輸入輸出。如果需要在每個時鐘脈沖將數(shù)據(jù)左移一位，并在最右邊補0，以下哪種移位寄存器能夠滿足這個要求？（）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D.以上移位寄存器都可以實現(xiàn)11、已知一個編碼器有8個輸入信號，需要對其進行編碼，則輸出的二進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T觸發(fā)器的輸入為高電平，在時鐘脈沖的作用下，其輸出狀態(tài)會怎樣變化？（）A.保持不變B.翻轉C.置1D.置013、對于一個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A2A1A0=101時，輸出的數(shù)據(jù)將是：（）A.D1B.D3C.D5D.D714、對于數(shù)字電路中的編碼器，假設一個系統(tǒng)需要將8個不同的輸入信號編碼為3位二進制代碼。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.二進制編碼器D.十進制編碼器15、對于一個T觸發(fā)器，若T輸入端一直為0，則觸發(fā)器的功能相當于？（）A.D觸發(fā)器B.JK觸發(fā)器C.RS觸發(fā)器D.以上都不對16、假設要設計一個數(shù)字電路，用于判斷一個8位二進制數(shù)是奇數(shù)還是偶數(shù)。以下哪種邏輯表達式可以準確地實現(xiàn)這個功能？（）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.對高4位和低4位分別進行判斷，綜合得出結果D.以上方法都不正確，無法通過簡單邏輯判斷奇偶性17、考慮一個數(shù)字系統(tǒng)，需要對輸入的串行數(shù)據(jù)進行并行轉換。如果輸入數(shù)據(jù)的速率較高，為了能夠準確地完成轉換，以下哪種方法是最合適的？（）A.使用移位寄存器，逐步移位并存儲數(shù)據(jù)B.使用計數(shù)器結合邏輯門來實現(xiàn)轉換C.先將串行數(shù)據(jù)緩存，然后一次性進行轉換D.以上方法都無法滿足高速轉換的要求18、已知一個邏輯函數(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)的化簡是數(shù)字邏輯設計中的重要環(huán)節(jié)。在化簡邏輯函數(shù)時，以下方法不常用的是（）A.公式法，運用邏輯代數(shù)的基本公式和定律進行化簡B.卡諾圖法，通過圖形的方式直觀地化簡邏輯函數(shù)C.真值表法，根據(jù)輸入輸出的真值表來化簡D.試探法，隨機嘗試不同的組合來找到最簡形式20、若要對一個8位的二進制數(shù)進行奇偶校驗，當其中1的個數(shù)為奇數(shù)時輸出1，則校驗位的邏輯表達式應為：（）A.校驗位=異或（所有位）B.校驗位=與（所有位）C.校驗位=或（所有位）D.校驗位=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)字電路的行為和結構。以下關于硬件描述語言的描述中，錯誤的是（）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現(xiàn)無關D.硬件描述語言只能用于設計簡單的數(shù)字電路22、假設要設計一個數(shù)字電路來實現(xiàn)一個有限狀態(tài)機，描述一個按特定順序執(zhí)行的操作流程。在設計過程中，需要確定狀態(tài)的數(shù)量和轉換條件。以下哪種方法可能有助于清晰地設計狀態(tài)機？（）A.畫出狀態(tài)轉換圖，直觀表示狀態(tài)之間的轉換關系和條件B.直接編寫邏輯表達式，通過計算確定狀態(tài)轉換C.先構建硬件電路，然后根據(jù)實際運行情況調(diào)整狀態(tài)D.隨機設定狀態(tài)和轉換條件，通過試驗找到合適的設計23、考慮一個數(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、當研究數(shù)字電路中的計數(shù)器時，假設需要設計一個能夠從0計數(shù)到15的4位二進制計數(shù)器。以下哪種計數(shù)器類型可以實現(xiàn)這個功能，并且在計數(shù)過程中具有較好的穩(wěn)定性？（）A.異步計數(shù)器B.同步計數(shù)器C.加法計數(shù)器D.減法計數(shù)器25、在數(shù)字電路中，需要對數(shù)字信號進行編碼以提高傳輸效率和抗干擾能力。假設采用曼徹斯特編碼方式傳輸一個二進制數(shù)據(jù)序列，以下關于曼徹斯特編碼的特點，哪個描述是正確的？（）A.每個時鐘周期都有跳變B.編碼效率高C.容易實現(xiàn)同步D.抗干擾能力差二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）說明在數(shù)字系統(tǒng)中如何進行數(shù)據(jù)的并串轉換和串并轉換，以及其應用場景。2、（本題5分）說明在數(shù)字邏輯中競爭和冒險現(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）詳細說明在譯碼器的顯示驅動應用中，如何連接譯碼器和數(shù)碼管以實現(xiàn)數(shù)字顯示。4、（本題5分）說明卡諾圖在邏輯函數(shù)化簡中的作用和使用方法，并舉例說明如何通過卡諾圖化簡一個復雜的邏輯函數(shù)。三、設計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）設計一個譯碼器，將11位二進制輸入信號譯碼為2048個輸出信號。2、（本題5分）設計一個全加器，能夠進行三個128位二進制數(shù)的加法運算，并輸出結果和進位的復雜表示。3、（本題5分）設計一個能將8位二進制數(shù)拆分為兩個4位二進制數(shù)的邏輯電路，給出邏輯表達式和電路連接。4、（本題5分）利用邏輯門設計一個與非門。5、（本題5分）設計一個數(shù)字電路，能夠將輸入的20位二進制數(shù)拆分為4個5位二進制數(shù)，并分別計算它們的和，輸出結果為5位二進制數(shù)，畫出邏輯電路圖。四、分析題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）設計一個數(shù)字邏輯電路，用于實現(xiàn)對汽車電子系統(tǒng)中的故障診斷和報警。仔細分析汽車電子系統(tǒng)的故障模式和診斷算法，解釋電路中各個模塊的