自覺(jué)遵守考場(chǎng)紀(jì)律如考試作弊此答卷無(wú)效密自覺(jué)遵守考場(chǎng)紀(jì)律如考試作弊此答卷無(wú)效密封線第1頁(yè)，共3頁(yè)河北師范大學(xué)匯華學(xué)院《數(shù)字邏輯與集成設(shè)計(jì)》

2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷院(系)_______班級(jí)_______學(xué)號(hào)_______姓名_______題號(hào)一二三四總分得分一、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、考慮一個(gè)由與非門(mén)組成的基本RS觸發(fā)器，當(dāng)R=0，S=1時(shí)，觸發(fā)器的輸出狀態(tài)為：（）A.置0B.置1C.保持不變D.不確定2、想象一個(gè)數(shù)字系統(tǒng)中，需要對(duì)輸入的模擬信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化處理。以下哪個(gè)步驟可能是最先需要進(jìn)行的？（）A.采樣，按照一定的時(shí)間間隔獲取模擬信號(hào)的樣本值B.量化，將采樣得到的模擬值轉(zhuǎn)換為離散的數(shù)字值C.編碼，對(duì)量化后的數(shù)字值進(jìn)行編碼，以便存儲(chǔ)和傳輸D.濾波，去除模擬信號(hào)中的噪聲3、數(shù)字邏輯中的時(shí)序電路通常由組合邏輯電路和存儲(chǔ)單元組成。假設(shè)一個(gè)時(shí)序電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖中，有三個(gè)狀態(tài)S0、S1、S2，在特定輸入條件下進(jìn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換。以下哪個(gè)因素對(duì)于確定電路的功能和性能至關(guān)重要？（）A.狀態(tài)的編碼方式B.輸入信號(hào)的變化順序C.存儲(chǔ)單元的類(lèi)型D.以上因素都很重要4、在數(shù)字邏輯中，硬件描述語(yǔ)言（HDL）用于描述數(shù)字電路的行為和結(jié)構(gòu)。假設(shè)我們正在使用HDL進(jìn)行電路設(shè)計(jì)。以下關(guān)于HDL的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.VHDL和Verilog是兩種常見(jiàn)的硬件描述語(yǔ)言，它們具有相似的語(yǔ)法和功能B.使用HDL可以在不同的EDA工具中進(jìn)行綜合、仿真和實(shí)現(xiàn)C.HDL描述的數(shù)字電路可以直接映射到實(shí)際的硬件電路，無(wú)需任何修改D.硬件描述語(yǔ)言可以提高數(shù)字電路設(shè)計(jì)的效率和可維護(hù)性5、數(shù)字邏輯中的計(jì)數(shù)器可以按照不同的進(jìn)制進(jìn)行計(jì)數(shù)。一個(gè)六進(jìn)制計(jì)數(shù)器，需要幾個(gè)觸發(fā)器來(lái)實(shí)現(xiàn)？（）A.三個(gè)B.四個(gè)C.不確定D.根據(jù)計(jì)數(shù)器的類(lèi)型判斷6、在數(shù)字電路中，奇偶校驗(yàn)碼常用于檢測(cè)數(shù)據(jù)傳輸中的錯(cuò)誤。以下關(guān)于奇偶校驗(yàn)碼的描述中，錯(cuò)誤的是（）A.奇校驗(yàn)時(shí)，數(shù)據(jù)中1的個(gè)數(shù)加上校驗(yàn)位為奇數(shù)B.偶校驗(yàn)時(shí)，數(shù)據(jù)中1的個(gè)數(shù)加上校驗(yàn)位為偶數(shù)C.奇偶校驗(yàn)只能檢測(cè)奇數(shù)個(gè)錯(cuò)誤D.奇偶校驗(yàn)?zāi)軌蚣m正數(shù)據(jù)傳輸中的錯(cuò)誤7、已知一個(gè)數(shù)字電路的功耗主要由靜態(tài)功耗和動(dòng)態(tài)功耗組成，當(dāng)電路的工作頻率增加時(shí)，哪種功耗會(huì)顯著增加？（）A.靜態(tài)功耗B.動(dòng)態(tài)功耗C.靜態(tài)和動(dòng)態(tài)功耗都會(huì)增加D.靜態(tài)和動(dòng)態(tài)功耗都不變8、在現(xiàn)代電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，數(shù)字邏輯與模擬電路常常結(jié)合使用。以下關(guān)于數(shù)字邏輯與模擬電路結(jié)合的描述，不正確的是（）A.數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）和模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）用于實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)的相互轉(zhuǎn)換B.在一些系統(tǒng)中，數(shù)字邏輯用于控制模擬電路的工作狀態(tài)C.數(shù)字邏輯和模擬電路的結(jié)合可以充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)，提高系統(tǒng)性能D.數(shù)字邏輯和模擬電路的設(shè)計(jì)方法和工具完全相同，不需要分別考慮9、在數(shù)字邏輯的應(yīng)用中，數(shù)字系統(tǒng)的可靠性是一個(gè)重要的考慮因素。以下關(guān)于提高數(shù)字系統(tǒng)可靠性的方法描述中，不正確的是（）A.使用冗余技術(shù)B.優(yōu)化電路設(shè)計(jì)C.降低工作頻率D.減少邏輯門(mén)的數(shù)量10、在數(shù)字邏輯中，若要將一個(gè)十進(jìn)制數(shù)37轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)，其結(jié)果是多少？（）A.100101B.101001C.110101D.10011111、對(duì)于一個(gè)由多個(gè)邏輯門(mén)組成的電路，已知輸入信號(hào)A、B、C的變化順序?yàn)?00->001->010->011，輸出信號(hào)的變化順序?yàn)?->0->1->0，該電路實(shí)現(xiàn)的是什么邏輯功能？（）A.與B.或C.非D.異或12、數(shù)字邏輯是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的重要基礎(chǔ)，它涉及到數(shù)字電路的設(shè)計(jì)和分析。在數(shù)字邏輯中，邏輯門(mén)是基本的組成單元。與門(mén)、或門(mén)、非門(mén)等是常見(jiàn)的邏輯門(mén)。考慮一個(gè)由兩個(gè)輸入信號(hào)A和B組成的邏輯電路，輸出信號(hào)為Y。當(dāng)A=1，B=0時(shí)，對(duì)于一個(gè)與非門(mén)，輸出Y的值為：（）A.0B.1C.不確定D.取決于電路的其他部分13、在數(shù)字邏輯中，若要將一個(gè)格雷碼轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制碼，以下哪種方法是正確的？（）A.直接轉(zhuǎn)換B.通過(guò)中間編碼轉(zhuǎn)換C.無(wú)法直接轉(zhuǎn)換D.以上都不對(duì)14、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(lái)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15、已知一個(gè)邏輯函數(shù)的最簡(jiǎn)與或表達(dá)式為F=AB+CD，若要用最少的與非門(mén)來(lái)實(shí)現(xiàn)，需要幾個(gè)與非門(mén)？（）A.2B.3C.4D.516、假設(shè)在一個(gè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，需要根據(jù)多個(gè)傳感器的輸入實(shí)時(shí)計(jì)算控制量并輸出。由于系統(tǒng)對(duì)響應(yīng)時(shí)間要求極高，需要采用并行處理和流水線技術(shù)來(lái)提高計(jì)算速度。以下哪種數(shù)字邏輯實(shí)現(xiàn)方式能夠滿足這種高速實(shí)時(shí)計(jì)算的需求？（）A.專用集成電路（ASIC）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.微控制器（MCU）17、在數(shù)字系統(tǒng)中，時(shí)鐘信號(hào)的質(zhì)量對(duì)系統(tǒng)的性能至關(guān)重要。以下關(guān)于時(shí)鐘信號(hào)的描述，不正確的是（）A.時(shí)鐘信號(hào)的頻率決定了系統(tǒng)的工作速度B.時(shí)鐘信號(hào)的占空比會(huì)影響數(shù)字電路的功耗和性能C.時(shí)鐘信號(hào)的抖動(dòng)和偏移會(huì)導(dǎo)致數(shù)字電路的誤操作D.時(shí)鐘信號(hào)可以由任何一個(gè)邏輯門(mén)的輸出提供，不需要專門(mén)的時(shí)鐘源18、考慮到一個(gè)數(shù)字圖像處理系統(tǒng)，需要對(duì)圖像進(jìn)行邊緣檢測(cè)、特征提取等操作。這些操作通?；谔囟ǖ倪壿嬤\(yùn)算和算法實(shí)現(xiàn)。為了提高圖像處理的速度和精度，以下哪種數(shù)字邏輯架構(gòu)最適合用于圖像的并行處理？（）A.多核處理器架構(gòu)B.圖形處理單元（GPU）架構(gòu)C.專用數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）架構(gòu)D.以上都是19、假設(shè)正在設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電路，用于實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡(jiǎn)單的有限狀態(tài)機(jī)（FSM）。如果狀態(tài)數(shù)量較少，并且狀態(tài)轉(zhuǎn)換關(guān)系明確，以下哪種方法描述FSM是最直觀和易于理解的？（）A.狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖B.狀態(tài)轉(zhuǎn)換表C.用硬件描述語(yǔ)言編寫(xiě)代碼D.以上方法的直觀性和易理解性相同20、在數(shù)字電路中，編碼器是一種常見(jiàn)的組合邏輯器件。假設(shè)需要設(shè)計(jì)一個(gè)8線-3線編碼器，即有8個(gè)輸入信號(hào)，3個(gè)輸出信號(hào)。當(dāng)輸入信號(hào)有效時(shí)，輸出對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制編碼。如果同時(shí)有多個(gè)輸入信號(hào)有效，以下哪種編碼器的輸出結(jié)果是符合設(shè)計(jì)要求的？（）A.輸出為任意值B.輸出為優(yōu)先級(jí)最高的輸入對(duì)應(yīng)的編碼C.輸出為所有有效輸入編碼的或運(yùn)算結(jié)果D.輸出為所有有效輸入編碼的與運(yùn)算結(jié)果二、簡(jiǎn)答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）詳細(xì)闡述在數(shù)字電路的信號(hào)完整性分析中，關(guān)注的主要參數(shù)有哪些，如反射、串?dāng)_、時(shí)延等。2、（本題5分）詳細(xì)闡述如何用硬件描述語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)一個(gè)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)模式切換功能。3、（本題5分）解釋什么是數(shù)字邏輯中的異步電路的握手協(xié)議，以及其作用和實(shí)現(xiàn)方式。4、（本題5分）深入解釋在數(shù)字電路的靜電放電防護(hù)措施的有效性評(píng)估方法和指標(biāo)。5、（本題5分）詳細(xì)說(shuō)明數(shù)字邏輯中乘法器和除法器的硬件優(yōu)化技術(shù)，如流水線和并行處理，舉例說(shuō)明其效果。三、設(shè)計(jì)題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）利用加法器和譯碼器設(shè)計(jì)一個(gè)能實(shí)現(xiàn)兩個(gè)一位十進(jìn)制數(shù)相加并顯示結(jié)果的電路，畫(huà)出邏輯圖和運(yùn)算過(guò)程。2、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)據(jù)選擇器，根據(jù)12個(gè)控制信號(hào)從4096個(gè)輸入數(shù)據(jù)中選擇一個(gè)輸出。3、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)能對(duì)5位二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行取反操作的組合邏輯電路，給出邏輯表達(dá)式和電路連接。4、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)組合邏輯電路，判斷輸入的3位二進(jìn)制數(shù)是否能被3整除，輸出結(jié)果為1表示能整除，0表示不能整除，畫(huà)出邏輯電路圖。5、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電路，能夠判斷輸入的21位二進(jìn)制數(shù)中是否存在連續(xù)的7個(gè)1，輸出結(jié)果為1表示存在，0表示不存在，給出邏輯表達(dá)式和電路連接。四、分析題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題10分）給定一個(gè)由多個(gè)編碼器、譯碼器和乘法器組成的數(shù)字圖像處理系統(tǒng)，分析系統(tǒng)的圖像編碼和解碼過(guò)程，計(jì)算處理的速度和圖像質(zhì)量。討論在數(shù)字圖像處理中的關(guān)鍵技術(shù)和挑戰(zhàn)。2、