四川托普信息技術(shù)職業(yè)學院《數(shù)字化輔助設(shè)計》2023-2024學年第二學期期末試卷

站名：站名：年級專業(yè)：姓名：學號：凡年級專業(yè)、姓名、學號錯寫、漏寫或字跡不清者，成績按零分記?！堋狻€…………第1頁，共1頁四川托普信息技術(shù)職業(yè)學院《數(shù)字化輔助設(shè)計》

2023-2024學年第二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、在數(shù)字電路中，能夠?qū)⑤斎氲母?、低電平編碼為二進制代碼的電路是？（）A.優(yōu)先編碼器B.普通編碼器C.七段顯示譯碼器D.以上都不是2、若一個數(shù)字電路的電源電壓發(fā)生波動，可能會對電路的什么產(chǎn)生影響？（）A.輸出邏輯電平B.工作速度C.功耗D.以上都是3、考慮一個數(shù)字系統(tǒng)，需要存儲一組8位的數(shù)據(jù)。如果要實現(xiàn)這個存儲功能，并且能夠隨時讀取和寫入數(shù)據(jù)，以下哪種存儲器件是最合適的選擇？（）A.觸發(fā)器，能夠存儲一位數(shù)據(jù)B.寄存器，由多個觸發(fā)器組成，可以存儲多位數(shù)據(jù)C.計數(shù)器，用于計數(shù)操作，也能存儲數(shù)據(jù)D.移位寄存器，主要用于數(shù)據(jù)的移位操作4、考慮數(shù)字電路中的乘法運算，假設(shè)要實現(xiàn)兩個4位二進制數(shù)的乘法。以下哪種方法在硬件實現(xiàn)上可能較為復雜但速度較快？（）A.移位相加法B.陣列乘法器C.基于加法器的迭代乘法D.以上方法復雜度相近5、邏輯門是數(shù)字電路的基本單元。與門、或門和非門是三種常見的基本邏輯門。以下關(guān)于與門邏輯功能的描述中，不正確的是（）A.只有當所有輸入都為1時，輸出才為1B.輸入中有0，則輸出為0C.可以用“乘”運算來表示與門的邏輯D.與門的輸出與輸入的順序無關(guān)6、數(shù)字邏輯中的乘法器可以通過不同的方式實現(xiàn)。假設(shè)要實現(xiàn)一個4×4的乘法器，使用移位相加的方法，以下哪個步驟是關(guān)鍵？（）A.確定移位的次數(shù)B.控制加法的順序C.處理乘法的符號D.以上步驟都很關(guān)鍵7、在數(shù)字電路中，鎖存器和觸發(fā)器都可以存儲數(shù)據(jù)。假設(shè)我們正在比較鎖存器和觸發(fā)器。以下關(guān)于鎖存器和觸發(fā)器的描述，哪一項是不準確的？（）A.鎖存器是電平敏感的存儲器件，觸發(fā)器是邊沿敏感的存儲器件B.鎖存器在輸入信號有效期間，輸出會隨著輸入的變化而變化；觸發(fā)器在時鐘邊沿時才會改變狀態(tài)C.鎖存器和觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)相似，只是觸發(fā)方式不同D.鎖存器比觸發(fā)器的抗干擾能力強，更適合在噪聲環(huán)境中使用8、對于一個由D觸發(fā)器構(gòu)成的計數(shù)器，若要實現(xiàn)模5計數(shù)，至少需要幾個D觸發(fā)器？（）A.2B.3C.4D.59、在數(shù)字邏輯中，計數(shù)器是常見的時序邏輯電路。如果要設(shè)計一個模10的計數(shù)器，也就是從0計數(shù)到9后重新回到0，以下哪種方法是可行的？（）A.使用4個觸發(fā)器，通過反饋邏輯實現(xiàn)B.使用5個觸發(fā)器，按照特定順序連接C.使用10個觸發(fā)器，每個對應(yīng)一個計數(shù)狀態(tài)D.無法用常見的數(shù)字邏輯器件實現(xiàn)模10計數(shù)器10、數(shù)據(jù)選擇器和數(shù)據(jù)分配器在數(shù)字電路中用于數(shù)據(jù)的傳輸和控制。假設(shè)我們正在研究它們的工作方式。以下關(guān)于數(shù)據(jù)選擇器和數(shù)據(jù)分配器的描述，哪一項是不準確的？（）A.數(shù)據(jù)選擇器根據(jù)控制信號從多個輸入數(shù)據(jù)中選擇一個輸出B.數(shù)據(jù)分配器將輸入數(shù)據(jù)按照控制信號分配到多個輸出端C.數(shù)據(jù)選擇器和數(shù)據(jù)分配器可以由邏輯門和觸發(fā)器構(gòu)建D.數(shù)據(jù)選擇器和數(shù)據(jù)分配器的功能是相互獨立的，不能相互轉(zhuǎn)換11、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制轉(zhuǎn)換為二進制B.二進制轉(zhuǎn)換為八進制時，每三位二進制數(shù)對應(yīng)一位八進制數(shù)C.十六進制轉(zhuǎn)換為十進制可以通過位權(quán)相加法D.不同數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換總是精確無誤的12、組合邏輯電路的輸出僅取決于當前的輸入。以下關(guān)于組合邏輯電路的描述，錯誤的是（）A.加法器、編碼器和譯碼器都屬于組合邏輯電路B.組合邏輯電路不存在反饋回路C.組合邏輯電路的輸出會隨著輸入的變化立即改變D.組合邏輯電路的設(shè)計不需要考慮時序問題13、已知一個數(shù)字系統(tǒng)采用同步置數(shù)的計數(shù)器，在置數(shù)信號有效的下一個時鐘脈沖，計數(shù)器將置入什么數(shù)值？（）A.0B.設(shè)定的數(shù)值C.隨機數(shù)值D.不確定14、數(shù)字邏輯中的CPLD（復雜可編程邏輯器件）由多個可編程的邏輯塊組成。假設(shè)設(shè)計一個邏輯功能，使用CPLD實現(xiàn)，以下哪個因素對于資源利用效率影響較大？（）A.邏輯塊的數(shù)量B.邏輯塊之間的連接方式C.輸入輸出引腳的數(shù)量D.以上因素都很重要15、在數(shù)字邏輯電路的設(shè)計中，使用硬件描述語言（HDL）可以提高設(shè)計效率和可維護性。以下關(guān)于硬件描述語言的描述，錯誤的是（）A.VHDL和Verilog是兩種常見的硬件描述語言，它們具有相似的語法和功能B.硬件描述語言可以用于描述數(shù)字電路的邏輯功能、結(jié)構(gòu)和時序等方面C.使用硬件描述語言編寫的代碼可以直接在數(shù)字電路中實現(xiàn)，不需要進行任何轉(zhuǎn)換D.硬件描述語言的學習難度較大，需要具備一定的數(shù)字邏輯基礎(chǔ)16、在數(shù)字邏輯電路的實現(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，錯誤的是（）A.CPLD結(jié)構(gòu)簡單，適合實現(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，適合復雜的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計C.可編程邏輯器件在使用前需要進行編程，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，就不能再進行修改，除非更換器件17、在數(shù)字電路的組合邏輯優(yōu)化中，假設(shè)一個電路的邏輯表達式較為復雜。以下哪種工具或方法能夠最有效地幫助進行優(yōu)化？（）A.手工推導B.邏輯綜合軟件C.硬件描述語言D.以上方法結(jié)合使用18、對于一個由與非門組成的基本邏輯電路，已知輸入信號A=1，B=0，C=1，那么經(jīng)過邏輯運算后的輸出結(jié)果是多少？（）A.0B.1C.不確定D.以上都不對19、在數(shù)字邏輯的發(fā)展中，新技術(shù)和新方法不斷涌現(xiàn)。以下關(guān)于數(shù)字邏輯發(fā)展趨勢的描述，不正確的是（）A.集成度越來越高，芯片功能越來越強大B.功耗越來越低，性能越來越高C.設(shè)計方法越來越復雜，對設(shè)計者的要求越來越低D.應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴展，與其他學科的交叉融合越來越緊密20、在數(shù)字邏輯中，奇偶校驗碼用于檢測數(shù)據(jù)傳輸中的錯誤。假設(shè)我們正在使用奇偶校驗碼。以下關(guān)于奇偶校驗碼的描述，哪一項是不正確的？（）A.奇偶校驗碼分為奇校驗和偶校驗，通過在數(shù)據(jù)位中添加校驗位來使整個數(shù)據(jù)的1的個數(shù)為奇數(shù)或偶數(shù)B.奇偶校驗碼只能檢測奇數(shù)個錯誤，無法檢測偶數(shù)個錯誤C.奇偶校驗碼在數(shù)據(jù)傳輸中增加了額外的開銷，但可以提高數(shù)據(jù)的可靠性D.奇偶校驗碼可以糾正數(shù)據(jù)傳輸中的錯誤，而不僅僅是檢測錯誤21、在數(shù)字邏輯電路中，競爭冒險可能會在多個輸入信號同時變化時產(chǎn)生。為了判斷一個邏輯電路是否存在競爭冒險，可以通過觀察邏輯表達式或者繪制波形圖來進行。以下關(guān)于競爭冒險判斷的描述，錯誤的是：（）A.只要邏輯表達式中存在變量的互補形式，就一定存在競爭冒險B.波形圖中出現(xiàn)尖峰脈沖，說明存在競爭冒險C.增加冗余項可以消除競爭冒險D.競爭冒險不會影響電路的邏輯功能22、考慮一個數(shù)字電路中的加法器，已知其輸入為兩個8位的二進制數(shù)A和B，以及一個進位輸入C_in。如果要計算A+B+C_in的和，并輸出結(jié)果S和進位輸出C_out，以下哪種方法可以最有效地實現(xiàn)？（）A.使用多個全加器級聯(lián)B.構(gòu)建一個大型的加法運算電路C.利用軟件算法進行計算，不使用硬件電路D.以上方法的效果相同，可以隨意選擇23、在數(shù)字邏輯的發(fā)展歷程中，以下關(guān)于集成電路技術(shù)的描述，不正確的是（）A.集成電路的規(guī)模不斷增大，性能不斷提高B.摩爾定律預(yù)測了集成電路上晶體管數(shù)量的增長趨勢C.隨著工藝的進步，集成電路的成本不斷降低D.集成電路技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)達到了物理極限，無法繼續(xù)提高24、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。以下關(guān)于冗余設(shè)計的描述，不正確的是（）A.冗余設(shè)計可以通過增加額外的硬件或邏輯來實現(xiàn)B.冗余設(shè)計能夠降低電路發(fā)生故障的概率，但會增加成本和復雜度C.冗余設(shè)計只適用于對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)計可以通過硬件冗余、信息冗余和時間冗余等方式實現(xiàn)25、在數(shù)字電路中，加法器的進位鏈可以采用不同的結(jié)構(gòu)。假設(shè)一個16位加法器，采用先行進位結(jié)構(gòu)，與串行進位結(jié)構(gòu)相比，以下哪個方面會有顯著的改善？（）A.電路的復雜度B.計算速度C.功耗D.占用的芯片面積二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）闡述數(shù)字邏輯中只讀存儲器（ROM）和隨機存取存儲器（RAM）的刷新機制和存儲單元的可靠性，分析其對系統(tǒng)性能的影響。2、（本題5分）闡述數(shù)字邏輯中加法器和減法器的面積優(yōu)化方法，如使用復用技術(shù)和精簡邏輯結(jié)構(gòu)，舉例說明其效果。3、（本題5分）詳細說明數(shù)字邏輯中乘法器和除法器的實現(xiàn)方式，分析它們在數(shù)字信號處理和計算機運算中的重要性。4、（本題5分）詳細闡述如何用硬件描述語言實現(xiàn)一個移位寄存器的串入并出功能。三、設(shè)計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）設(shè)計一個全加器，能夠進行三個64位二進制數(shù)的加法運算，并輸出結(jié)果和進位的擴展表示。2、（本題5分）利用計數(shù)器74LS161設(shè)計一個模6的計數(shù)器，畫出邏輯電路圖和狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。3、（本題5分）設(shè)計一個數(shù)字電路，能夠?qū)斎氲?位二進制數(shù)進行奇偶校驗，當輸入數(shù)據(jù)中1的個數(shù)為奇數(shù)時輸出1，否則輸出0，并畫出邏輯電路圖。4、（本題5分）設(shè)計一個數(shù)據(jù)選擇器，根據(jù)9個控制信號從512個輸入數(shù)據(jù)中選擇一個輸出。5、（本題5分）設(shè)計一個編碼器，將256個輸入信號編碼為8位二進制輸出信號。四、分析題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）有一個數(shù)字電路，使用D觸發(fā)器和計數(shù)器實現(xiàn)定時控制功能。分析定時的精度和范圍，給出觸發(fā)器和計數(shù)器的配置和邏輯連接，畫出時序圖進行解釋。討論該電路在工業(yè)自