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《計算力學(xué)》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷院(系)_______班級_______學(xué)號_______姓名_______題號一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共20個小題，每小題1分，共20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)字電路的分析和設(shè)計中，建立真值表是重要的步驟之一。以下關(guān)于真值表作用的描述中，錯誤的是（）A.可以直觀地反映輸入和輸出之間的邏輯關(guān)系B.有助于化簡邏輯函數(shù)C.是設(shè)計數(shù)字電路的唯一依據(jù)D.可以驗證邏輯電路的功能是否正確2、數(shù)字邏輯中的計數(shù)器可以按照不同的方式進行計數(shù)，如加法計數(shù)、減法計數(shù)等。一個可逆計數(shù)器可以實現(xiàn)加法和減法計數(shù)，需要哪些額外的控制信號？（）A.需要一個控制信號來選擇加法或減法計數(shù)B.需要兩個控制信號來分別控制加法和減法計數(shù)C.不確定D.可逆計數(shù)器不需要額外的控制信號3、想象一個數(shù)字系統(tǒng)中，需要對輸入的8位二進制數(shù)進行編碼，將其轉(zhuǎn)換為3位的二進制編碼。在選擇編碼方式時，需要考慮編碼的唯一性和容錯性等因素。以下哪種編碼方式可能是最合適的？（）A.格雷碼，相鄰數(shù)值的編碼只有一位不同，具有良好的容錯性B.8421碼，是常見的二進制編碼方式，但相鄰數(shù)值變化可能多位不同C.余3碼，在8421碼基礎(chǔ)上加上3得到，計算復(fù)雜D.隨機編碼，編碼方式不固定，難以保證唯一性和規(guī)律4、在數(shù)字電路的設(shè)計中，使用硬件描述語言（HDL）可以提高效率和可讀性。以下關(guān)于HDL的描述，錯誤的是（）A.VHDL和Verilog是兩種常見的HDLB.HDL可以描述數(shù)字電路的結(jié)構(gòu)和行為C.HDL編寫的代碼可以直接被硬件執(zhí)行D.HDL便于進行數(shù)字電路的仿真和驗證5、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.56、若一個數(shù)字電路的輸入信號為連續(xù)變化的模擬信號，需要經(jīng)過什么處理才能被數(shù)字電路識別？（）A.濾波B.放大C.量化D.編碼7、在數(shù)字邏輯中，異步時序電路的同步方式與同步時序電路不同。以下關(guān)于異步時序電路的描述中，錯誤的是（）A.異步時序電路中，各觸發(fā)器的時鐘信號不同步B.異步時序電路的速度比同步時序電路快C.異步時序電路的設(shè)計和分析比較復(fù)雜D.異步時序電路中可能會出現(xiàn)不穩(wěn)定的狀態(tài)8、在數(shù)字邏輯中，若要實現(xiàn)邏輯函數(shù)F=A⊕B⊕C，最簡的表達式為：（）A.ABC+A'B'C'B.AB'+A'BC.(A⊕B)⊕CD.A+B+C9、對于一個由與非門構(gòu)成的鎖存器，當(dāng)輸入使能信號為低電平時，鎖存器的狀態(tài)會怎樣？（）A.保持不變B.隨機變化C.置0D.置110、數(shù)字邏輯中的計數(shù)器可以按照不同的計數(shù)方式進行計數(shù)。一個模10計數(shù)器，需要幾個觸發(fā)器來實現(xiàn)？（）A.四個B.五個C.不確定D.根據(jù)計數(shù)器的類型判斷11、計數(shù)器是一種常見的時序邏輯電路。以下關(guān)于計數(shù)器功能和特點的描述中，錯誤的是（）A.用于對脈沖信號進行計數(shù)B.可以按照二進制或其他進制進行計數(shù)C.計數(shù)器的計數(shù)長度是固定不變的D.可以通過級聯(lián)實現(xiàn)更大規(guī)模的計數(shù)12、在數(shù)字系統(tǒng)中，能夠?qū)⑤斎氲亩M制代碼轉(zhuǎn)換為特定輸出信號的電路稱為？（）A.編碼器B.譯碼器C.數(shù)據(jù)選擇器D.數(shù)值比較器13、在數(shù)字電路中，組合邏輯電路的輸出僅取決于當(dāng)前的輸入。以下關(guān)于組合邏輯電路的描述，不正確的是（）A.常見的組合邏輯電路有加法器、編碼器、譯碼器等B.組合邏輯電路不存在反饋通路，信號從輸入到輸出是單向傳輸?shù)腃.由于沒有存儲元件，組合邏輯電路的輸出不能保持，會隨著輸入的變化而立即變化D.組合邏輯電路的設(shè)計不需要考慮時序問題，比時序邏輯電路簡單得多14、若一個ROM有10根地址線，8根數(shù)據(jù)線，則其存儲容量為：（）A.10×8位B.2^10×8位C.10×2^8位D.2^10×2^8位15、數(shù)字邏輯中的時序電路通常由組合邏輯電路和存儲單元組成。假設(shè)一個時序電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖中，有三個狀態(tài)S0、S1、S2，在特定輸入條件下進行狀態(tài)轉(zhuǎn)換。以下哪個因素對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.輸入信號的變化順序C.存儲單元的類型D.以上因素都很重要16、對于一個由多個觸發(fā)器組成的同步時序電路，若其中一個觸發(fā)器出現(xiàn)故障，會對整個電路的工作產(chǎn)生怎樣的影響？（）A.部分功能失效B.完全停止工作C.輸出錯誤結(jié)果D.以上都有可能17、在數(shù)字系統(tǒng)中，若要對一個10位的二進制數(shù)進行編碼，使其能夠通過較少的線路進行傳輸，以下哪種編碼方式可能是合適的？（）A.格雷碼B.8421碼C.余3碼D.以上都不是18、在數(shù)字邏輯設(shè)計中，如何判斷一個數(shù)字邏輯電路是否存在動態(tài)冒險？如果存在動態(tài)冒險，如何消除？（）A.通過分析邏輯表達式或卡諾圖判斷是否存在動態(tài)冒險，可以通過增加冗余項消除動態(tài)冒險B.通過觀察電路的輸入輸出波形判斷是否存在動態(tài)冒險，可以通過改變電路的結(jié)構(gòu)消除動態(tài)冒險C.不確定D.動態(tài)冒險很難判斷和消除19、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(dāng)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)20、假設(shè)要設(shè)計一個數(shù)字電路，用于檢測一個8位二進制數(shù)中1的個數(shù)是否大于4。以下哪種邏輯設(shè)計思路是最直接有效的？（）A.依次檢查每一位，統(tǒng)計1的個數(shù)并與4比較B.將8位數(shù)據(jù)分成兩組，分別統(tǒng)計1的個數(shù)，然后比較總和與4的大小C.使用特定的編碼方式轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，然后進行判斷D.以上方法都過于復(fù)雜，無法實現(xiàn)該功能二、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）深入分析在數(shù)字電路中，競爭冒險現(xiàn)象產(chǎn)生的原因是什么，有哪些方法可以消除或減少競爭冒險。2、（本題5分）深入分析在數(shù)字邏輯中的計數(shù)器的初始狀態(tài)設(shè)置和復(fù)位方式，以及對計數(shù)過程的影響。3、（本題5分）解釋在數(shù)字系統(tǒng)中什么是數(shù)字信號的采樣定理，以及如何確定合適的采樣頻率。4、（本題5分）說明在數(shù)字系統(tǒng)中如何進行數(shù)字信號的調(diào)制和解調(diào)，例如ASK調(diào)制和解調(diào)。5、（本題5分）詳細說明數(shù)字邏輯中只讀存儲器（ROM）和隨機存取存儲器（RAM）的區(qū)別和特點，舉例說明它們在不同應(yīng)用中的選擇。三、設(shè)計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）設(shè)計一個數(shù)字電路，能夠?qū)斎氲?位二進制數(shù)進行壓縮，只保留其中的偶數(shù)位，輸出為5位二進制數(shù)，畫出邏輯電路圖。2、（本題5分）設(shè)計一個譯碼器，將14位二進制輸入信號譯碼為16384個輸出信號。3、（本題5分）利用比較器和數(shù)據(jù)選擇器設(shè)計一個能根據(jù)輸入的兩個數(shù)字選擇輸出較大值或較小值的電路，畫出邏輯圖。4、（本題5分）用移位寄存器和邏輯門設(shè)計一個能實現(xiàn)串行數(shù)據(jù)向左或向右移位的電路，給出邏輯圖和控制方式。5、（本題5分）設(shè)計一個數(shù)字電路，能夠?qū)⑤斎氲?7位二進制數(shù)轉(zhuǎn)換為格雷碼，給出邏輯表達式和電路連接。四、分析題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）給定一個數(shù)字系統(tǒng)的功耗分析報告，分析各個模塊的功耗分布和主要的功耗來源。提出降低系統(tǒng)功耗的策略和方法，如電源管理、門級優(yōu)化或采用低功耗器件。2、（本題10分）設(shè)計一個數(shù)字邏輯電路，實現(xiàn)一個4位的數(shù)值比較器，能夠判斷兩個輸入數(shù)