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《數(shù)字集成電路設(shè)計》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號一二三四總分得分一、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、在數(shù)字系統(tǒng)中，經(jīng)常需要進(jìn)行數(shù)值的比較和判斷。比較器可以用于比較兩個數(shù)字的大小。一個4位數(shù)值比較器，當(dāng)輸入A=1010，B=1100時，輸出的結(jié)果為：（）A.A>BB.A<BC.A=BD.無法確定2、在數(shù)字電路中，若要將一個頻率為100kHz的矩形波信號分頻為10kHz的矩形波信號，應(yīng)采用哪種計數(shù)器？（）A.十進(jìn)制計數(shù)器B.二進(jìn)制計數(shù)器C.八進(jìn)制計數(shù)器D.十六進(jìn)制計數(shù)器3、數(shù)字邏輯中的數(shù)據(jù)選擇器可以根據(jù)控制信號從多個輸入數(shù)據(jù)中選擇一個輸出。假設(shè)一個4選1數(shù)據(jù)選擇器，控制信號為S1S0，輸入為D0、D1、D2、D3。當(dāng)S1S0=10時，輸出應(yīng)該是哪個輸入數(shù)據(jù)？（）A.D0B.D1C.D2D.D34、編碼器能夠?qū)⑤斎氲男盘栟D(zhuǎn)換為特定的編碼輸出。對于編碼器的工作原理和特點，以下敘述不正確的是（）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)先編碼器會對輸入信號的優(yōu)先級進(jìn)行判斷C.編碼器可以將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號D.編碼器的輸出編碼位數(shù)取決于輸入信號的數(shù)量5、想象一個數(shù)字系統(tǒng)中，需要對輸入的數(shù)字信號進(jìn)行編碼，以提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)男屎涂煽啃?。以下哪種編碼方式可能是最優(yōu)的考慮？（）A.曼徹斯特編碼，每個時鐘周期都有跳變，便于同步但效率較低B.差分曼徹斯特編碼，解決了曼徹斯特編碼的部分缺點，但實現(xiàn)復(fù)雜C.NRZ編碼，簡單直接但同步困難D.以上編碼方式各有優(yōu)缺點，需要根據(jù)具體應(yīng)用選擇6、已知一個數(shù)字系統(tǒng)采用異步復(fù)位，當(dāng)復(fù)位信號有效時，系統(tǒng)會立即進(jìn)入什么狀態(tài)？（）A.初始狀態(tài)B.隨機(jī)狀態(tài)C.保持當(dāng)前狀態(tài)D.不確定7、在數(shù)字電路中，使用ROM（只讀存儲器）存儲一個8位的乘法表，需要多大容量的ROM？（）A.8×8位B.8×16位C.16×8位D.16×16位8、在一個數(shù)字電路中，需要對兩個4位的二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行加法運算。為了實現(xiàn)這個加法功能，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，提前計算進(jìn)位減少延遲9、對于一個異步復(fù)位的觸發(fā)器，復(fù)位信號的撤銷時間與時鐘脈沖的關(guān)系會影響觸發(fā)器的狀態(tài)嗎？（）A.會B.不會C.有時會D.以上都不對10、譯碼器是編碼器的逆過程，它將輸入的編碼轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的輸出信號。以下關(guān)于譯碼器的說法，不正確的是（）A.譯碼器可以將二進(jìn)制編碼轉(zhuǎn)換為多個輸出信號，每個輸出信號對應(yīng)一個編碼值B.二進(jìn)制譯碼器的輸入編碼位數(shù)和輸出信號數(shù)量之間存在固定的關(guān)系C.譯碼器在數(shù)字電路中常用于地址譯碼和數(shù)據(jù)選擇D.譯碼器的輸出信號總是相互獨立，不會存在相互影響的情況11、在數(shù)字邏輯中，要用Verilog語言實現(xiàn)一個3位的加法器，以下哪種方式是常見的？（）A.使用模塊B.使用任務(wù)C.使用函數(shù)D.以上都可以12、在數(shù)字邏輯中，若要將一個8位二進(jìn)制數(shù)擴(kuò)大4倍，可采用的方法是：（）A.左移2位B.右移2位C.乘以4D.除以413、對于一個由JK觸發(fā)器構(gòu)成的計數(shù)器，若要實現(xiàn)計數(shù)范圍為0-7的循環(huán)計數(shù)，J和K的輸入應(yīng)該如何設(shè)置？（）A.特定的邏輯組合B.隨機(jī)設(shè)置C.保持不變D.以上都不對14、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15、若要實現(xiàn)一個能將4位二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為格雷碼的電路，以下哪種集成電路可能會被用到？（）A.加法器B.編碼器C.譯碼器D.數(shù)據(jù)選擇器二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）在數(shù)字系統(tǒng)中，解釋加法器和減法器的實現(xiàn)原理，分析它們在計算機(jī)算術(shù)運算中的重要性。2、（本題5分）深入解釋在數(shù)字電路的電磁兼容測試中，測試的項目和標(biāo)準(zhǔn)以及整改措施。3、（本題5分）在數(shù)字系統(tǒng)中，解釋如何利用數(shù)字邏輯實現(xiàn)數(shù)字音頻處理中的音頻編碼和解碼，分析常見的音頻編碼算法在數(shù)字邏輯中的實現(xiàn)。4、（本題5分）詳細(xì)闡述如何用邏輯門實現(xiàn)一個減法器，考慮借位的處理。三、分析題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）給定一個數(shù)字邏輯電路的熱分析報告，分析電路中各個器件的發(fā)熱情況和溫度分布。提出散熱措施和優(yōu)化電路布局的建議，以確保電路在工作過程中的穩(wěn)定性和可靠性。2、（本題5分）用數(shù)字邏輯實現(xiàn)一個簡單的加密和解密電路。深入剖析加密算法的選擇和邏輯實現(xiàn)，解釋加密和解密過程中的數(shù)據(jù)變換和密鑰作用，研究如何提高加密電路的安全性和加密強度。3、（本題5分）使用編碼器和移位寄存器設(shè)計一個數(shù)字電路，能夠?qū)崿F(xiàn)對輸入數(shù)據(jù)的編碼和串行傳輸。分析編碼方式的選擇和移位寄存器的工作原理，以及如何在傳輸過程中保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和完整性。4、（本題5分）設(shè)計一個數(shù)字電路，能夠?qū)崿F(xiàn)對輸入的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行邊緣檢測。分析邊緣檢測算法在數(shù)字電路中的實現(xiàn)方式，如Sobel算子或Canny算子，以及如何處理圖像數(shù)據(jù)的并行性和實時性要求。5、（本題5分）設(shè)計一個數(shù)字電路，能夠?qū)斎氲囊曨l數(shù)據(jù)進(jìn)行運動檢測。分析運動檢測的算法和實現(xiàn)方式，如幀差法或背景減除法，以及如何在數(shù)字電路中處理視頻數(shù)據(jù)的幀間差異，檢測出物體的運動區(qū)域。四、設(shè)計題（本大題共4個小題，共40分)1、（本題10分）利用數(shù)據(jù)選擇器和比較器設(shè)計一個能根據(jù)輸入數(shù)據(jù)選擇輸出特定格式數(shù)字的電路，畫出邏輯圖和選擇規(guī)則。2、（本題10分）設(shè)計一個數(shù)字