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)廣州南洋理工職業(yè)學(xué)院《數(shù)字科技前沿》

2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷題號(hào)一二三四總分得分一、單選題（本大題共25個(gè)小題，每小題1分，共25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、考慮到一個(gè)數(shù)字系統(tǒng)的電源管理，需要根據(jù)系統(tǒng)的工作狀態(tài)動(dòng)態(tài)地調(diào)整電源電壓和電流，以實(shí)現(xiàn)節(jié)能和提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。假設(shè)通過(guò)數(shù)字邏輯電路來(lái)控制電源管理模塊，以下哪種電源管理技術(shù)與數(shù)字邏輯電路的結(jié)合能夠提供最佳的節(jié)能效果？（）A.動(dòng)態(tài)電壓頻率調(diào)整（DVFS）B.睡眠模式C.電源關(guān)斷D.以上都是2、在一個(gè)由與非門(mén)組成的基本RS觸發(fā)器中，當(dāng)R=0，S=1時(shí)，觸發(fā)器的狀態(tài)為？（）A.置0B.置1C.不確定D.保持不變3、在數(shù)字邏輯電路中，對(duì)于一個(gè)4位的二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器，從初始狀態(tài)0000開(kāi)始計(jì)數(shù)，經(jīng)過(guò)15個(gè)時(shí)鐘脈沖后，計(jì)數(shù)器的狀態(tài)將變?yōu)椋海ǎ〢.0000B.1111C.1000D.01114、在數(shù)字邏輯中，若要檢測(cè)一個(gè)電路是否存在靜態(tài)冒險(xiǎn)，可通過(guò)觀察其：（）A.真值表B.卡諾圖C.邏輯表達(dá)式D.以上均可5、對(duì)于一個(gè)用VHDL描述的數(shù)字邏輯電路，以下哪種數(shù)據(jù)類(lèi)型通常用于表示二進(jìn)制數(shù)？（）A.integerB.std_logic_vectorC.bitD.boolean6、邏輯門(mén)是數(shù)字電路的基本組成單元。假設(shè)我們正在分析一個(gè)由邏輯門(mén)組成的電路。以下關(guān)于邏輯門(mén)的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.與門(mén)的輸出只有在所有輸入都為1時(shí)才為1，否則為0B.或門(mén)的輸出只要有一個(gè)輸入為1時(shí)就為1，只有所有輸入都為0時(shí)才為0C.非門(mén)的作用是將輸入的邏輯值取反D.異或門(mén)的輸出在輸入相同為0，輸入不同為1，其功能可以用與、或、非門(mén)組合實(shí)現(xiàn)，并且組合方式是唯一的7、在數(shù)字電路的設(shè)計(jì)中，卡諾圖是一種用于化簡(jiǎn)邏輯函數(shù)的工具。以下關(guān)于卡諾圖化簡(jiǎn)的描述，錯(cuò)誤的是（）A.卡諾圖中的相鄰方格可以合并，以消去變量B.卡諾圖化簡(jiǎn)可以得到最簡(jiǎn)與或表達(dá)式C.卡諾圖只適用于變量較少的邏輯函數(shù)化簡(jiǎn)D.卡諾圖化簡(jiǎn)的結(jié)果一定是唯一的8、假設(shè)在一個(gè)智能家電控制系統(tǒng)中，需要根據(jù)用戶(hù)的設(shè)定和環(huán)境條件來(lái)自動(dòng)控制各種設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。例如，根據(jù)室內(nèi)溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)空調(diào)的制冷或制熱，根據(jù)光線強(qiáng)度自動(dòng)控制燈光的亮度。為了實(shí)現(xiàn)這種智能控制邏輯，以下哪種數(shù)字邏輯器件能夠提供靈活且可靠的解決方案？（）A.可編程邏輯控制器（PLC）B.復(fù)雜可編程邏輯器件（CPLD）C.現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列（FPGA）D.專(zhuān)用集成電路（ASIC）9、在數(shù)字電路中，若要對(duì)一個(gè)16位的二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行取反操作，以下哪種方法是最有效的？（）A.逐位取反B.使用反相器芯片C.通過(guò)邏輯運(yùn)算D.以上都不是10、乘法器在數(shù)字運(yùn)算中也有重要應(yīng)用。假設(shè)我們正在分析乘法器的工作原理。以下關(guān)于乘法器的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.移位相加乘法器通過(guò)逐位相乘和移位相加來(lái)實(shí)現(xiàn)乘法運(yùn)算B.陣列乘法器通過(guò)多個(gè)乘法單元并行工作，提高了乘法運(yùn)算的速度C.乘法器的設(shè)計(jì)需要考慮速度、面積和功耗等因素D.所有的乘法器都具有相同的結(jié)構(gòu)和性能，只是在實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)上有所不同11、編碼器是一種常見(jiàn)的數(shù)字邏輯電路，它可以將多個(gè)輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為較少位的輸出編碼。以下關(guān)于編碼器的描述，錯(cuò)誤的是（）A.優(yōu)先編碼器在多個(gè)輸入同時(shí)有效時(shí)，會(huì)根據(jù)優(yōu)先級(jí)確定輸出編碼B.普通編碼器不允許多個(gè)輸入同時(shí)有效，否則會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤輸出C.編碼器的輸入數(shù)量一定大于輸出數(shù)量D.編碼器只能將十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制編碼12、在數(shù)字邏輯中，若要實(shí)現(xiàn)將輸入的4位二進(jìn)制數(shù)擴(kuò)大兩倍的功能，以下哪種電路設(shè)計(jì)是可行的？（）A.在原數(shù)左邊添加兩個(gè)0B.將原數(shù)左移一位C.將原數(shù)與自身相加D.對(duì)原數(shù)進(jìn)行取反操作13、在數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，需要考慮功耗、速度、面積等多個(gè)因素。降低功耗是一個(gè)重要的設(shè)計(jì)目標(biāo)。以下哪種方法不能有效地降低數(shù)字電路的功耗：（）A.降低工作電壓B.減少晶體管的數(shù)量C.提高時(shí)鐘頻率D.采用低功耗的邏輯門(mén)14、已知一個(gè)數(shù)字系統(tǒng)采用異步復(fù)位，當(dāng)復(fù)位信號(hào)有效時(shí)，系統(tǒng)會(huì)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15、在數(shù)字邏輯中，要用VHDL語(yǔ)言描述一個(gè)4位的計(jì)數(shù)器，以下哪種結(jié)構(gòu)是合適的？（）A.進(jìn)程結(jié)構(gòu)B.函數(shù)結(jié)構(gòu)C.結(jié)構(gòu)體D.以上都可以16、在數(shù)字邏輯電路的化簡(jiǎn)過(guò)程中，假設(shè)給定一個(gè)復(fù)雜的布爾表達(dá)式，需要通過(guò)邏輯定律和方法將其化簡(jiǎn)為最簡(jiǎn)形式?；?jiǎn)的目的是減少邏輯門(mén)的數(shù)量，提高電路的性能和成本效益。以下哪種化簡(jiǎn)方法在處理復(fù)雜表達(dá)式時(shí)通常最為高效？（）A.卡諾圖法B.公式法C.真值表法D.圖形法17、若要實(shí)現(xiàn)一個(gè)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(huì)被用到？（）A.加法器B.編碼器C.譯碼器D.數(shù)據(jù)選擇器18、在數(shù)字邏輯中，邏輯表達(dá)式的化簡(jiǎn)是一項(xiàng)重要的工作。以下關(guān)于邏輯表達(dá)式化簡(jiǎn)方法的描述中，錯(cuò)誤的是（）A.可以使用公式法進(jìn)行化簡(jiǎn)B.卡諾圖法只能用于化簡(jiǎn)與或表達(dá)式C.代數(shù)法化簡(jiǎn)需要熟練掌握邏輯運(yùn)算的規(guī)則D.無(wú)論使用哪種方法，化簡(jiǎn)的結(jié)果應(yīng)該是唯一的19、在解決競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)問(wèn)題時(shí)，可以采用多種方法。以下方法中，不能有效消除競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)的是（）A.接入濾波電容B.修改邏輯設(shè)計(jì)C.增加冗余項(xiàng)D.提高電源電壓20、在數(shù)字電路中，競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)現(xiàn)象可能會(huì)導(dǎo)致電路輸出出現(xiàn)錯(cuò)誤。以下關(guān)于競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)產(chǎn)生原因的描述中，不正確的是（）A.信號(hào)傳輸延遲B.邏輯門(mén)的傳輸時(shí)間不一致C.輸入信號(hào)的變化同時(shí)到達(dá)邏輯門(mén)D.電路的設(shè)計(jì)不合理21、在數(shù)字邏輯中，競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)現(xiàn)象是需要關(guān)注的問(wèn)題。以下關(guān)于競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)的產(chǎn)生原因，描述不正確的是（）A.由于信號(hào)傳輸延遲導(dǎo)致輸入信號(hào)到達(dá)邏輯門(mén)的時(shí)間不同B.邏輯門(mén)的傳輸延遲是競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)產(chǎn)生的主要原因C.當(dāng)多個(gè)輸入信號(hào)同時(shí)變化時(shí)容易產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)D.只要邏輯電路設(shè)計(jì)合理，就一定不會(huì)出現(xiàn)競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)現(xiàn)象22、在數(shù)字邏輯中，若要實(shí)現(xiàn)一個(gè)能檢測(cè)輸入的6位二進(jìn)制數(shù)中是否有連續(xù)的3個(gè)1的電路，最少需要使用幾個(gè)移位寄存器？（）A.1B.2C.3D.423、對(duì)于一個(gè)由或門(mén)和與門(mén)構(gòu)成的組合邏輯電路，已知輸入A=1，B=0，C=1，輸出結(jié)果為高電平的條件是什么？（）A.A或BB.A且CC.B或CD.A或C24、在數(shù)字邏輯電路的測(cè)試和故障診斷中，邏輯分析儀是一種常用的工具。它可以同時(shí)監(jiān)測(cè)多個(gè)信號(hào)，并以圖形的方式顯示信號(hào)的變化。邏輯分析儀的主要優(yōu)點(diǎn)包括：（）A.只能處理低速信號(hào)B.不能存儲(chǔ)大量的數(shù)據(jù)C.能夠快速準(zhǔn)確地捕捉和分析信號(hào)D.價(jià)格昂貴，不適合一般應(yīng)用25、假設(shè)正在研究數(shù)字電路中的信號(hào)完整性問(wèn)題，即信號(hào)在傳輸過(guò)程中可能出現(xiàn)的失真、延遲和噪聲等。以下哪種措施可以有效地改善信號(hào)完整性？（）A.優(yōu)化布線，減少信號(hào)反射B.增加信號(hào)驅(qū)動(dòng)能力C.使用屏蔽線減少干擾D.以上措施都可以改善信號(hào)完整性二、簡(jiǎn)答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）闡述數(shù)字邏輯中計(jì)數(shù)器的可編程控制和動(dòng)態(tài)修改計(jì)數(shù)參數(shù)的方法，舉例說(shuō)明在自動(dòng)化控制中的應(yīng)用。2、（本題5分）詳細(xì)說(shuō)明數(shù)字邏輯中計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)精度和分辨率的概念，舉例說(shuō)明在不同應(yīng)用中對(duì)計(jì)數(shù)精度的要求。3、（本題5分）闡述數(shù)字邏輯中編碼器和譯碼器的面積和速度的權(quán)衡，舉例說(shuō)明在不同應(yīng)用場(chǎng)景中的優(yōu)化策略。4、（本題5分）闡述數(shù)字邏輯中編碼器的優(yōu)先編碼方式和普通編碼方式的區(qū)別，以及在不同應(yīng)用場(chǎng)景中的選擇依據(jù)。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)組合邏輯電路，對(duì)輸入的4位二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行四舍五入操作，輸出結(jié)果為3位二進(jìn)制數(shù)，畫(huà)出邏輯圖。2、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)編碼器，將16個(gè)輸入信號(hào)編碼為4位二進(jìn)制輸出信號(hào)。3、（本題5分）使用計(jì)數(shù)器和譯碼器設(shè)計(jì)一個(gè)能顯示0-99數(shù)字的電路，畫(huà)出邏輯圖和說(shuō)明工作原理。4、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)全加器，能夠進(jìn)行三個(gè)8位二進(jìn)制數(shù)的加法運(yùn)算，并輸出結(jié)果和進(jìn)位。5、（本題5分）使用移位寄存器74LS194設(shè)計(jì)一個(gè)能實(shí)現(xiàn)串行輸入并行輸出的電路，畫(huà)出連接圖和說(shuō)明工作過(guò)程。四、分析題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題10分）設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字邏輯電路，實(shí)現(xiàn)一個(gè)4位的除法器，能夠處理有余數(shù)的除法運(yùn)算。詳細(xì)描述除法運(yùn)算的算法和邏輯實(shí)現(xiàn)，通過(guò)示例計(jì)算進(jìn)行驗(yàn)證，并畫(huà)出邏輯電路圖。思考該除法器在數(shù)字計(jì)算和工