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(yè)，共3頁(yè)莆田學(xué)院

《數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)》2023-2024學(xué)年第二學(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30個(gè)小題，每小題1分，共30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、在一個(gè)數(shù)字電路中，出現(xiàn)了信號(hào)的延遲問題，影響了電路的性能。以下哪種方法可能有助于減少信號(hào)延遲？（）A.優(yōu)化電路布局，減少連線長(zhǎng)度B.選擇速度更快的邏輯器件C.采用流水線技術(shù)，將復(fù)雜操作分解為多個(gè)階段D.以上方法都可以嘗試2、時(shí)序邏輯電路與組合邏輯電路不同，其輸出不僅取決于當(dāng)前輸入，還與之前的狀態(tài)有關(guān)。以下關(guān)于時(shí)序邏輯電路的描述，不正確的是（）A.觸發(fā)器是時(shí)序邏輯電路的基本存儲(chǔ)單元B.計(jì)數(shù)器和寄存器都是常見的時(shí)序邏輯電路C.時(shí)序邏輯電路在時(shí)鐘信號(hào)的控制下進(jìn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換D.時(shí)序邏輯電路的輸出變化與輸入的變化是完全同步的3、對(duì)于數(shù)字電路中的編碼器，假設(shè)一個(gè)系統(tǒng)需要將8個(gè)不同的輸入信號(hào)編碼為3位二進(jìn)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(jìn)制編碼器D.十進(jìn)制編碼器4、考慮一個(gè)數(shù)字系統(tǒng)，需要對(duì)輸入的串行數(shù)據(jù)進(jìn)行并行轉(zhuǎn)換。如果輸入數(shù)據(jù)的速率較高，為了能夠準(zhǔn)確地完成轉(zhuǎn)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(chǔ)數(shù)據(jù)B.使用計(jì)數(shù)器結(jié)合邏輯門來實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換C.先將串行數(shù)據(jù)緩存，然后一次性進(jìn)行轉(zhuǎn)換D.以上方法都無法滿足高速轉(zhuǎn)換的要求5、在數(shù)字邏輯中，若要將兩個(gè)8位二進(jìn)制數(shù)相減，并產(chǎn)生借位輸出，以下哪種組合邏輯門較為合適？（）A.異或門和與門B.同或門和或門C.與非門和或非門D.減法器和與門6、在數(shù)字邏輯電路中，移位寄存器可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的移位操作。一個(gè)4位右移寄存器，當(dāng)輸入為特定的二進(jìn)制數(shù)時(shí)，經(jīng)過多次時(shí)鐘脈沖后，輸出會(huì)發(fā)生什么變化？（）A.輸出的數(shù)據(jù)依次向右移動(dòng)B.輸出的數(shù)據(jù)依次向左移動(dòng)C.不確定D.輸出的數(shù)據(jù)保持不變7、在數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)中，需要考慮電路的功耗。假設(shè)一個(gè)邏輯電路，通過優(yōu)化邏輯表達(dá)式可以降低功耗，以下哪種優(yōu)化方法可能最有效？（）A.減少邏輯門的數(shù)量B.降低工作電壓C.減少信號(hào)的翻轉(zhuǎn)次數(shù)D.以上方法效果相同8、對(duì)于一個(gè)T觸發(fā)器，當(dāng)T輸入端為高電平時(shí)，在時(shí)鐘脈沖的上升沿到來時(shí)，觸發(fā)器的狀態(tài)會(huì)發(fā)生怎樣的變化？（）A.置0B.置1C.翻轉(zhuǎn)D.保持不變9、在數(shù)字電路中，半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的地址譯碼方式有直接譯碼和間接譯碼。以下關(guān)于地址譯碼的描述，錯(cuò)誤的是（）A.直接譯碼方式簡(jiǎn)單直觀，但譯碼器的輸出線較多B.間接譯碼方式可以減少譯碼器的輸出線，但電路相對(duì)復(fù)雜C.無論采用哪種譯碼方式，存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)容量都不會(huì)改變D.地址譯碼的目的是將地址信號(hào)轉(zhuǎn)換為存儲(chǔ)器的片選信號(hào)和字選信號(hào)10、數(shù)據(jù)選擇器和數(shù)據(jù)分配器是常用的組合邏輯電路。以下關(guān)于它們的描述，錯(cuò)誤的是（）A.數(shù)據(jù)選擇器根據(jù)選擇控制信號(hào)從多個(gè)輸入數(shù)據(jù)中選擇一個(gè)輸出B.數(shù)據(jù)分配器將輸入數(shù)據(jù)按照指定的方式分配到多個(gè)輸出端C.數(shù)據(jù)選擇器和數(shù)據(jù)分配器的功能可以相互轉(zhuǎn)換，通過改變輸入和輸出的連接方式D.數(shù)據(jù)選擇器和數(shù)據(jù)分配器在實(shí)際應(yīng)用中很少使用，對(duì)數(shù)字電路的設(shè)計(jì)影響不大11、在數(shù)字邏輯電路中，若要實(shí)現(xiàn)一個(gè)能對(duì)兩個(gè)4位二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行相加并產(chǎn)生進(jìn)位輸出的加法器，以下哪種集成電路芯片可能是最合適的選擇？（）A.74LS85B.74LS138C.74LS151D.74LS16112、對(duì)于一個(gè)由多個(gè)D觸發(fā)器構(gòu)成的移位寄存器，若要實(shí)現(xiàn)串行輸入并行輸出，需要幾個(gè)時(shí)鐘脈沖？（）A.與觸發(fā)器個(gè)數(shù)相同B.觸發(fā)器個(gè)數(shù)的一半C.1D.不確定13、在數(shù)字電路中，同步時(shí)序邏輯電路和異步時(shí)序邏輯電路各有特點(diǎn)。以下關(guān)于它們的比較，不正確的是（）A.同步時(shí)序邏輯電路的工作速度通常比異步時(shí)序邏輯電路快B.異步時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)比同步時(shí)序邏輯電路簡(jiǎn)單C.同步時(shí)序邏輯電路的抗干擾能力比異步時(shí)序邏輯電路強(qiáng)D.異步時(shí)序邏輯電路不存在時(shí)鐘偏移問題，而同步時(shí)序邏輯電路存在14、假設(shè)要設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電路來判斷一個(gè)8位二進(jìn)制數(shù)是否為偶數(shù)。在實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能時(shí)，需要考慮邏輯門的使用和電路的簡(jiǎn)化。以下哪種方法可能是最直接有效的？（）A.對(duì)二進(jìn)制數(shù)的最低位進(jìn)行判斷，如果為0則是偶數(shù)，使用一個(gè)與門即可B.將二進(jìn)制數(shù)除以2，判斷余數(shù)是否為0，需要使用復(fù)雜的除法電路C.對(duì)二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行逐位與運(yùn)算，根據(jù)結(jié)果判斷，會(huì)使用較多的邏輯門D.先將二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制，再判斷是否能被2整除，涉及復(fù)雜的轉(zhuǎn)換電路15、在數(shù)字邏輯的時(shí)序邏輯電路設(shè)計(jì)中，狀態(tài)圖是一種重要的設(shè)計(jì)工具。假設(shè)要設(shè)計(jì)一個(gè)自動(dòng)售貨機(jī)的控制電路，使用狀態(tài)圖可以清晰地描述電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)換和輸出。以下關(guān)于狀態(tài)圖的作用和繪制方法，哪個(gè)說法是正確的（）A.狀態(tài)圖只能表示有限個(gè)狀態(tài)B.狀態(tài)圖不能反映輸出的變化C.繪制狀態(tài)圖不需要考慮輸入條件D.狀態(tài)圖可以幫助設(shè)計(jì)人員直觀理解電路的行為16、想象一個(gè)數(shù)字系統(tǒng)中，需要對(duì)輸入的數(shù)字信號(hào)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(gè)時(shí)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(diǎn)，但實(shí)現(xiàn)復(fù)雜C.NRZ編碼，簡(jiǎn)單直接但同步困難D.以上編碼方式各有優(yōu)缺點(diǎn)，需要根據(jù)具體應(yīng)用選擇17、寄存器是用于存儲(chǔ)一組二進(jìn)制數(shù)據(jù)的時(shí)序邏輯電路。以下關(guān)于寄存器的描述，錯(cuò)誤的是（）A.寄存器可以由多個(gè)觸發(fā)器組成，能夠同時(shí)存儲(chǔ)多位數(shù)據(jù)B.移位寄存器可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的串行輸入和并行輸出，或者并行輸入和串行輸出C.寄存器在數(shù)字系統(tǒng)中常用于暫存數(shù)據(jù)、緩沖數(shù)據(jù)等D.寄存器的存儲(chǔ)容量是固定的，不能根據(jù)需要進(jìn)行擴(kuò)展18、譯碼器是數(shù)字電路中的另一種重要器件。關(guān)于譯碼器的功能和應(yīng)用，以下說法錯(cuò)誤的是（）A.譯碼器可以將輸入的編碼轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)B.譯碼器常用于地址譯碼和指令譯碼C.二進(jìn)制譯碼器輸入的編碼位數(shù)和輸出的信號(hào)數(shù)量相同D.譯碼器只能對(duì)特定的編碼進(jìn)行譯碼，不能處理任意的輸入19、編碼器的功能是將輸入的信號(hào)轉(zhuǎn)換為特定的編碼輸出。以下關(guān)于編碼器的描述，不正確的是（）A.普通編碼器在多個(gè)輸入同時(shí)有效時(shí)可能會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤輸出B.優(yōu)先編碼器會(huì)對(duì)優(yōu)先級(jí)高的輸入進(jìn)行編碼輸出C.編碼器可以將十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制編碼D.編碼器的輸入數(shù)量和輸出編碼的位數(shù)是固定的20、在數(shù)字邏輯中，已知一個(gè)邏輯函數(shù)的卡諾圖，如何判斷該函數(shù)是否可以化簡(jiǎn)？（）A.觀察是否有相鄰的1格B.觀察是否有相鄰的0格C.觀察是否有對(duì)稱的1格D.以上都不對(duì)21、對(duì)于一個(gè)由與門、或門和非門組成的組合邏輯電路，輸入信號(hào)發(fā)生變化后，輸出信號(hào)的穩(wěn)定時(shí)間取決于什么？（）A.門的數(shù)量B.門的類型C.信號(hào)的傳輸路徑D.以上都是22、對(duì)于一個(gè)4輸入的與門，輸入信號(hào)分別為A=1，B=0，C=1，D=0，則輸出信號(hào)為？（）A.0B.1C.不確定D.以上都不對(duì)23、在數(shù)字系統(tǒng)中，能夠?qū)⑤斎氲亩M(jìn)制代碼轉(zhuǎn)換為特定輸出信號(hào)的電路稱為？（）A.編碼器B.譯碼器C.數(shù)據(jù)選擇器D.數(shù)值比較器24、對(duì)于一個(gè)同步時(shí)序邏輯電路，若輸入信號(hào)在時(shí)鐘脈沖有效沿之后發(fā)生變化，對(duì)輸出有影響嗎？（）A.有B.沒有C.不確定D.以上都有可能25、在數(shù)字邏輯中，數(shù)制轉(zhuǎn)換是基本的操作。將二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)時(shí)，以下方法錯(cuò)誤的是（）A.按位權(quán)展開相加B.先轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制，再轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制C.直接將每一位乘以2的相應(yīng)冪次然后相加D.利用特定的轉(zhuǎn)換公式進(jìn)行計(jì)算26、想象一個(gè)數(shù)字系統(tǒng)，需要對(duì)兩個(gè)4位二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行加法運(yùn)算，并輸出結(jié)果。在設(shè)計(jì)這個(gè)加法器時(shí)，需要考慮速度、成本和復(fù)雜性等因素。以下哪種加法器結(jié)構(gòu)可能是最合適的？（）A.半加器級(jí)聯(lián)組成的加法器，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單但速度較慢B.全加器級(jí)聯(lián)組成的加法器，速度較快但使用的邏輯門較多C.并行加法器，能夠同時(shí)處理所有位的相加，速度快但成本高D.利用移位和加法操作實(shí)現(xiàn)的加法器，算法復(fù)雜但節(jié)省硬件資源27、對(duì)于一個(gè)同步時(shí)序電路，如果時(shí)鐘脈沖的占空比發(fā)生變化，對(duì)電路的工作會(huì)產(chǎn)生什么影響？（）A.可能導(dǎo)致誤動(dòng)作B.不會(huì)有任何影響C.影響輸出的穩(wěn)定性D.以上都不對(duì)28、在數(shù)字邏輯中，編碼器用于將輸入的信號(hào)轉(zhuǎn)換為特定的編碼輸出。以下關(guān)于編碼器的描述，錯(cuò)誤的是（）A.普通編碼器在多個(gè)輸入同時(shí)有效時(shí)，可能會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤的輸出B.優(yōu)先編碼器會(huì)對(duì)輸入的優(yōu)先級(jí)進(jìn)行判斷，優(yōu)先處理優(yōu)先級(jí)高的輸入C.二進(jìn)制編碼器可以將多個(gè)輸入信號(hào)編碼為二進(jìn)制代碼輸出D.編碼器的輸入數(shù)量和輸出代碼的位數(shù)是固定不變的，不能根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整29、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30、在數(shù)字邏輯中，鎖存器和觸發(fā)器都可以存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，但它們?cè)诠ぷ鞣绞缴嫌幸欢ǖ膮^(qū)別。鎖存器在使能信號(hào)有效時(shí)，數(shù)據(jù)可以隨時(shí)寫入；而觸發(fā)器只有在時(shí)鐘沿到來時(shí)，數(shù)據(jù)才會(huì)被寫入。以下關(guān)于鎖存器和觸發(fā)器的描述，錯(cuò)誤的是：（）A.鎖存器的抗干擾能力比觸發(fā)器強(qiáng)B.觸發(fā)器比鎖存器更適合用于同步系統(tǒng)C.鎖存器和觸發(fā)器都可以用于存儲(chǔ)一位數(shù)據(jù)D.鎖存器的功耗一般比觸發(fā)器低二、分析題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）給定一個(gè)數(shù)字通信系統(tǒng)中的碼型變換模塊，如NRZI碼到NRZ碼的變換。分析碼型變換的規(guī)則和邏輯，設(shè)計(jì)相應(yīng)的數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)變換功能。探討如何保證碼型變換的準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性。2、（本題5分）給定一個(gè)數(shù)字系統(tǒng)的功耗優(yōu)化方案，分析方案中所采用的技術(shù)和措施，如動(dòng)態(tài)電壓頻率調(diào)整（DVFS）、門控時(shí)鐘和電源門控等。評(píng)估優(yōu)化方案的效果和對(duì)系統(tǒng)性能的影響，探討在不同應(yīng)用場(chǎng)景下的適用性和局限性。3、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電路，能夠?qū)崿F(xiàn)一個(gè)8位的數(shù)值比較器，能夠比較兩個(gè)無符號(hào)數(shù)的大小，并輸出相應(yīng)的比較結(jié)果（大于、小于、等于）。深入分析比較器的邏輯結(jié)構(gòu)和比較算法，說明電路中如何實(shí)現(xiàn)逐位比較和最終結(jié)果的判定。4、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的數(shù)字時(shí)鐘電路，包括時(shí)、分、秒的顯示和計(jì)時(shí)功能。詳細(xì)闡述時(shí)鐘電路的邏輯結(jié)構(gòu)、計(jì)時(shí)脈沖的產(chǎn)生、時(shí)間的調(diào)整和顯示方式，分析在實(shí)際應(yīng)用中可能遇到的時(shí)鐘同步和精度問題。5、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電路，能夠檢測(cè)一個(gè)16位二進(jìn)制數(shù)中是否存在連續(xù)的3個(gè)0。詳細(xì)分析檢測(cè)的邏輯思路，包括如何逐位掃描數(shù)據(jù)和判斷連續(xù)的0序列?？紤]如何優(yōu)化電路以提高檢測(cè)速度和降低資源占用。三、簡(jiǎn)答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（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)移位寄存器的串入并出功能。2、（本題5分）詳