廣東創(chuàng)新科技職業(yè)學(xué)院《數(shù)學(xué)軟件與實(shí)驗(yàn)》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頁廣東創(chuàng)新科技職業(yè)學(xué)院《數(shù)學(xué)軟件與實(shí)驗(yàn)》

2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號(hào)一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共20個(gè)小題，每小題1分，共20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)字邏輯電路的實(shí)現(xiàn)中，可編程邏輯器件（PLD）如CPLD和FPGA得到了廣泛的應(yīng)用。以下關(guān)于可編程邏輯器件的描述，錯(cuò)誤的是（）A.CPLD結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適合實(shí)現(xiàn)規(guī)模較小的邏輯電路B.FPGA具有更高的靈活性和集成度，適合復(fù)雜的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)C.可編程邏輯器件在使用前需要進(jìn)行編程，可以通過硬件描述語言或原理圖輸入等方式D.一旦可編程邏輯器件被編程，就不能再進(jìn)行修改，除非更換器件2、對(duì)于一個(gè)同步計(jì)數(shù)器，在時(shí)鐘脈沖的上升沿，如果計(jì)數(shù)器處于最大狀態(tài)，下一個(gè)時(shí)鐘脈沖到來時(shí)計(jì)數(shù)器將：（）A.保持不變B.復(fù)位C.重新計(jì)數(shù)D.不確定3、在數(shù)字邏輯電路中，假設(shè)我們要設(shè)計(jì)一個(gè)加法器來計(jì)算兩個(gè)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(jí)聯(lián)B.全加器級(jí)聯(lián)C.并行加法器D.串行加法器4、考慮到一個(gè)大規(guī)模集成電路的布局布線，假設(shè)芯片上集成了數(shù)十億個(gè)晶體管，需要合理安排它們的位置和連接以減少延遲和功耗。這是一個(gè)極其復(fù)雜的問題，通常需要借助專業(yè)的工具和算法來解決。以下哪個(gè)因素在布局布線過程中對(duì)性能的影響最大？（）A.晶體管的密度B.布線的長(zhǎng)度C.電源和地線的分布D.時(shí)鐘樹的設(shè)計(jì)5、假設(shè)要設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電路來產(chǎn)生一個(gè)周期性的脈沖信號(hào)，脈沖寬度和周期可以調(diào)整。以下哪種電路元件或模塊可能是最關(guān)鍵的？（）A.計(jì)數(shù)器，通過設(shè)置計(jì)數(shù)值來控制脈沖的周期B.寄存器，用于存儲(chǔ)脈沖的狀態(tài)C.比較器，比較輸入值來產(chǎn)生脈沖D.編碼器，將輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為特定的編碼輸出6、假設(shè)正在設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字系統(tǒng)的存儲(chǔ)單元，需要能夠存儲(chǔ)大量的數(shù)據(jù)并且具有較快的讀寫速度。以下哪種存儲(chǔ)技術(shù)可能是最合適的選擇？（）A.SRAM，靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器B.DRAM，動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器C.ROM，只讀存儲(chǔ)器D.Flash存儲(chǔ)器，非易失性存儲(chǔ)7、在一個(gè)復(fù)雜的數(shù)字系統(tǒng)中，可能會(huì)包含多個(gè)時(shí)鐘域。不同時(shí)鐘域之間的信號(hào)傳輸需要進(jìn)行特殊的處理，以避免出現(xiàn)亞穩(wěn)態(tài)。亞穩(wěn)態(tài)是指信號(hào)在不穩(wěn)定的狀態(tài)停留一段時(shí)間。以下關(guān)于亞穩(wěn)態(tài)的描述，錯(cuò)誤的是：（）A.可以通過增加同步器來減少亞穩(wěn)態(tài)的影響B(tài).亞穩(wěn)態(tài)可能導(dǎo)致系統(tǒng)的錯(cuò)誤輸出C.亞穩(wěn)態(tài)的持續(xù)時(shí)間是固定的D.亞穩(wěn)態(tài)在高速數(shù)字系統(tǒng)中更容易出現(xiàn)8、在數(shù)字系統(tǒng)中，有限狀態(tài)機(jī)（FSM）是一種重要的設(shè)計(jì)方法。假設(shè)我們正在設(shè)計(jì)一個(gè)基于FSM的系統(tǒng)。以下關(guān)于有限狀態(tài)機(jī)的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.有限狀態(tài)機(jī)由狀態(tài)、輸入、輸出和狀態(tài)轉(zhuǎn)移函數(shù)組成B.摩爾型有限狀態(tài)機(jī)的輸出只取決于當(dāng)前狀態(tài)，米利型有限狀態(tài)機(jī)的輸出取決于當(dāng)前狀態(tài)和輸入C.可以使用狀態(tài)圖和狀態(tài)表來描述有限狀態(tài)機(jī)的行為D.有限狀態(tài)機(jī)的狀態(tài)數(shù)量是固定的，不能根據(jù)實(shí)際需求動(dòng)態(tài)增加或減少9、對(duì)于一個(gè)采用上升沿觸發(fā)的D觸發(fā)器，若在時(shí)鐘上升沿到來之前，D輸入端的值發(fā)生變化，那么觸發(fā)器的輸出會(huì)受到影響嗎？（）A.會(huì)B.不會(huì)C.取決于變化的時(shí)間D.以上都不對(duì)10、在數(shù)字邏輯中，復(fù)雜可編程邏輯器件（CPLD）和現(xiàn)場(chǎng)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11、數(shù)字邏輯中的競(jìng)爭(zhēng)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(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)現(xiàn)象？（）A.競(jìng)爭(zhēng)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(jìng)爭(zhēng)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(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)現(xiàn)象很難判斷12、數(shù)字邏輯中的計(jì)數(shù)器可以實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)功能。一個(gè)異步計(jì)數(shù)器和一個(gè)同步計(jì)數(shù)器的主要區(qū)別是什么？（）A.異步計(jì)數(shù)器的各觸發(fā)器狀態(tài)變化不同步，同步計(jì)數(shù)器的各觸發(fā)器狀態(tài)變化同步B.異步計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)速度快，同步計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)速度慢C.不確定D.異步計(jì)數(shù)器和同步計(jì)數(shù)器沒有區(qū)別13、在數(shù)字邏輯中，有限狀態(tài)機(jī)（FSM）是一種用于描述時(shí)序邏輯行為的模型。以下關(guān)于有限狀態(tài)機(jī)的描述中，正確的是（）A.由狀態(tài)、輸入、輸出和狀態(tài)轉(zhuǎn)換組成B.可以用狀態(tài)圖和狀態(tài)表來描述C.能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜的控制邏輯D.以上都是14、數(shù)字邏輯中的編碼器可以分為多種類型，如二進(jìn)制編碼器、十進(jìn)制編碼器等。一個(gè)十進(jìn)制-二進(jìn)制編碼器，當(dāng)輸入為十進(jìn)制數(shù)7時(shí)，輸出的二進(jìn)制編碼是什么？（）A.0111B.1110C.不確定D.根據(jù)編碼器的類型判斷15、在一個(gè)數(shù)字電路中，需要對(duì)兩個(gè)4位的二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行加法運(yùn)算。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)加法功能，并且能夠處理可能產(chǎn)生的進(jìn)位，以下哪種加法器結(jié)構(gòu)可能是最優(yōu)的選擇？（）A.半加器，只能處理兩個(gè)一位二進(jìn)制數(shù)相加B.全加器，考慮低位進(jìn)位進(jìn)行加法C.串行進(jìn)位加法器，低位向高位逐位進(jìn)位D.超前進(jìn)位加法器，提前計(jì)算進(jìn)位減少延遲16、已知一個(gè)數(shù)字電路的輸入信號(hào)頻率為10kHz，經(jīng)過一個(gè)2分頻電路后，輸出信號(hào)的頻率是多少？（）A.5kHzB.10kHzC.20kHzD.40kHz17、在數(shù)字電路中，為了提高電路的可靠性和穩(wěn)定性，常常采用冗余設(shè)計(jì)。以下關(guān)于冗余設(shè)計(jì)的描述，不正確的是（）A.冗余設(shè)計(jì)可以通過增加額外的硬件或邏輯來實(shí)現(xiàn)B.冗余設(shè)計(jì)能夠降低電路發(fā)生故障的概率，但會(huì)增加成本和復(fù)雜度C.冗余設(shè)計(jì)只適用于對(duì)可靠性要求極高的關(guān)鍵系統(tǒng)，一般系統(tǒng)不需要采用D.冗余設(shè)計(jì)可以通過硬件冗余、信息冗余和時(shí)間冗余等方式實(shí)現(xiàn)18、在數(shù)字系統(tǒng)中，計(jì)數(shù)器的級(jí)聯(lián)可以實(shí)現(xiàn)更大范圍的計(jì)數(shù)。例如，將兩個(gè)4位計(jì)數(shù)器級(jí)聯(lián)，可以得到一個(gè)8位計(jì)數(shù)器。在級(jí)聯(lián)時(shí)，需要注意低位計(jì)數(shù)器的進(jìn)位信號(hào)連接到高位計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)輸入端。當(dāng)?shù)臀挥?jì)數(shù)器從1111計(jì)數(shù)到0000時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)進(jìn)位信號(hào)。以下關(guān)于計(jì)數(shù)器級(jí)聯(lián)的描述，正確的是：（）A.級(jí)聯(lián)后的計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)速度變慢B.級(jí)聯(lián)后的計(jì)數(shù)器的最大計(jì)數(shù)值不變C.級(jí)聯(lián)后的計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘信號(hào)相同D.級(jí)聯(lián)后的計(jì)數(shù)器的工作方式不變19、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20、考慮一個(gè)8選1數(shù)據(jù)選擇器，當(dāng)?shù)刂份斎霝?01時(shí)，以下哪種數(shù)據(jù)輸入將被輸出？（）A.第1路輸入B.第3路輸入C.第5路輸入D.第7路輸入二、簡(jiǎn)答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）詳細(xì)解釋數(shù)字邏輯中施密特觸發(fā)器的特點(diǎn)和應(yīng)用場(chǎng)景，通過實(shí)際電路分析其工作過程和性能優(yōu)勢(shì)。2、（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。3、（本題5分）詳細(xì)闡述如何用硬件描述語言實(shí)現(xiàn)一個(gè)同步計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)范圍控制。4、（本題5分）解釋什么是數(shù)字邏輯中的流水線技術(shù)，它的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)是什么，以及在什么情況下使用。5、（本題5分）解釋在數(shù)字系統(tǒng)中什么是異步復(fù)位和同步復(fù)位，它們的優(yōu)缺點(diǎn)分別是什么。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)能檢測(cè)輸入的二十位二進(jìn)制數(shù)中是否存在連續(xù)十一個(gè)1的電路，用邏輯門實(shí)現(xiàn)，畫出邏輯圖。2、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)譯碼器，將8位二進(jìn)制輸入信號(hào)譯碼為256個(gè)輸出信號(hào)。3、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)譯碼器，將19位二進(jìn)制輸入信號(hào)譯碼為524288個(gè)輸出信號(hào)。4、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)能檢測(cè)輸入的七位二進(jìn)制數(shù)中是否存在連續(xù)四個(gè)1的電路，用邏輯門實(shí)現(xiàn)，畫出邏輯圖。5、（本題5分）利用譯碼器和比較器設(shè)計(jì)一個(gè)能根據(jù)輸入數(shù)字控制多個(gè)設(shè)備不同狀態(tài)的電路，畫出邏輯圖和控制策略。四、分析題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題10分）考慮一個(gè)由與非門組成的邏輯電路，其輸入為三個(gè)信號(hào)X、Y、Z，輸出為F。給出F的邏輯表達(dá)式，并通過真值表進(jìn)行驗(yàn)證。分析該電路在簡(jiǎn)化邏輯表達(dá)式和降低硬