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)武漢大學(xué)

《數(shù)字科技前沿》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷題號(hào)一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共15個(gè)小題，每小題2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、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)可編程門陣列（FPGA）D.微控制器（MCU）2、移位寄存器在數(shù)字電路中用于數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和移位操作。假設(shè)我們正在使用移位寄存器。以下關(guān)于移位寄存器的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.移位寄存器可以實(shí)現(xiàn)串行輸入并行輸出、并行輸入串行輸出等多種工作方式B.環(huán)形移位寄存器和扭環(huán)形移位寄存器在功能上沒(méi)有本質(zhì)區(qū)別C.移位寄存器可以用于數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、延遲和串行-并行轉(zhuǎn)換D.移位寄存器中的數(shù)據(jù)可以在時(shí)鐘信號(hào)的控制下向左或向右移位3、在數(shù)字系統(tǒng)中，異步復(fù)位和同步復(fù)位是兩種常見(jiàn)的復(fù)位方式。假設(shè)我們正在設(shè)計(jì)一個(gè)具有復(fù)位功能的電路。以下關(guān)于異步復(fù)位和同步復(fù)位的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.異步復(fù)位信號(hào)不受時(shí)鐘信號(hào)的控制，在復(fù)位信號(hào)有效時(shí)立即將電路復(fù)位B.同步復(fù)位信號(hào)在時(shí)鐘上升沿或下降沿時(shí)，根據(jù)復(fù)位信號(hào)的狀態(tài)進(jìn)行復(fù)位操作C.異步復(fù)位的優(yōu)點(diǎn)是復(fù)位響應(yīng)速度快，缺點(diǎn)是可能會(huì)產(chǎn)生亞穩(wěn)態(tài)D.同步復(fù)位比異步復(fù)位更可靠，不會(huì)出現(xiàn)亞穩(wěn)態(tài)問(wèn)題，因此應(yīng)優(yōu)先使用同步復(fù)位4、考慮一個(gè)數(shù)字系統(tǒng)，需要對(duì)輸入的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行編碼壓縮，以減少存儲(chǔ)空間和傳輸帶寬。以下哪種編碼壓縮方法在數(shù)據(jù)重復(fù)性較高的情況下效果較好？（）A.哈夫曼編碼B.算術(shù)編碼C.行程編碼D.以上編碼方法的效果相同，與數(shù)據(jù)特點(diǎn)無(wú)關(guān)5、假設(shè)正在設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字系統(tǒng)的接口電路，需要實(shí)現(xiàn)不同電平標(biāo)準(zhǔn)之間的轉(zhuǎn)換。例如，將TTL電平轉(zhuǎn)換為CMOS電平。以下哪種芯片或電路可以用于實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能？（）A.專用的電平轉(zhuǎn)換芯片B.邏輯門電路組合C.三極管電路D.以上方法都不可行6、在數(shù)字邏輯中，邏輯表達(dá)式的化簡(jiǎn)對(duì)于電路的優(yōu)化至關(guān)重要。以下關(guān)于邏輯表達(dá)式化簡(jiǎn)方法的描述，錯(cuò)誤的是（）A.可以使用公式法和圖形法相結(jié)合來(lái)化簡(jiǎn)復(fù)雜的邏輯表達(dá)式B.化簡(jiǎn)后的邏輯表達(dá)式功能一定與原始表達(dá)式相同C.邏輯表達(dá)式的化簡(jiǎn)程度越高，電路的成本越低D.任何邏輯表達(dá)式都可以化簡(jiǎn)到最簡(jiǎn)形式7、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來(lái)實(shí)現(xiàn)，需要幾個(gè)與非門？（）A.2B.3C.4D.58、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9、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列（FPGA）是一種大規(guī)模的可編程邏輯器件。關(guān)于FPGA的結(jié)構(gòu)，以下說(shuō)法不正確的是（）A.FPGA由可編程邏輯塊、輸入輸出塊和互連資源組成B.可編程邏輯塊是FPGA的基本邏輯單元C.FPGA的布線資源是固定的，不能重新配置D.FPGA可以通過(guò)硬件描述語(yǔ)言進(jìn)行編程10、對(duì)于一個(gè)同步時(shí)序邏輯電路，若狀態(tài)方程和驅(qū)動(dòng)方程已知，能否確定其輸出方程？（）A.能B.不能C.不確定D.以上都有可能11、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(wú)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)12、已知邏輯函數(shù)F=AB+AC'+BC，其最簡(jiǎn)與或表達(dá)式為？（）A.AB+AC'B.AC'+BCC.AB+BCD.以上都不對(duì)13、假設(shè)要設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電路來(lái)檢測(cè)一個(gè)8位二進(jìn)制數(shù)中1的個(gè)數(shù)是否大于4。以下哪種方法可能是最有效的？（）A.使用逐位判斷和計(jì)數(shù)器來(lái)統(tǒng)計(jì)1的個(gè)數(shù)，然后進(jìn)行比較B.將二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制，然后與4比較C.通過(guò)復(fù)雜的邏輯運(yùn)算直接得出結(jié)果，不進(jìn)行計(jì)數(shù)D.無(wú)法通過(guò)簡(jiǎn)單的數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)此功能14、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.415、當(dāng)研究數(shù)字邏輯中的時(shí)序邏輯電路時(shí)，假設(shè)一個(gè)電路需要根據(jù)輸入信號(hào)的歷史狀態(tài)和當(dāng)前輸入來(lái)確定輸出。以下哪種電路類型最適合實(shí)現(xiàn)這種功能？（）A.計(jì)數(shù)器B.寄存器C.移位寄存器D.狀態(tài)機(jī)二、簡(jiǎn)答題（本大題共3個(gè)小題，共15分)1、（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)有限狀態(tài)機(jī)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移和輸出邏輯。2、（本題5分）說(shuō)明在數(shù)字系統(tǒng)中如何進(jìn)行數(shù)字信號(hào)的時(shí)分復(fù)用和解復(fù)用。3、（本題5分）詳細(xì)說(shuō)明在多路選擇器的功耗分析中，影響功耗的因素和降低功耗的方法。三、分析題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）有一個(gè)數(shù)字控制系統(tǒng)中的模糊控制器模塊，用于處理模糊的輸入信息和產(chǎn)生模糊的控制輸出。分析模糊控制的原理和推理方法，設(shè)計(jì)相應(yīng)的數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)模糊控制功能。探討如何定義模糊集合和模糊規(guī)則以適應(yīng)不同的控制對(duì)象。2、（本題5分）給定一個(gè)8位的數(shù)字信號(hào)，使用移位寄存器和計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)一個(gè)電路，實(shí)現(xiàn)對(duì)該信號(hào)的串行到并行轉(zhuǎn)換，并能夠在特定的時(shí)鐘周期內(nèi)輸出轉(zhuǎn)換后的并行數(shù)據(jù)。詳細(xì)分析電路的工作流程，包括時(shí)鐘信號(hào)的作用、移位寄存器的操作和計(jì)數(shù)器的控制邏輯。3、（本題5分）構(gòu)建一個(gè)優(yōu)先級(jí)編碼器電路，能夠?qū)Χ鄠€(gè)輸入請(qǐng)求進(jìn)行優(yōu)先級(jí)編碼并輸出。全面分析優(yōu)先級(jí)編碼器的工作原理和編碼策略，討論如何根據(jù)實(shí)際需求設(shè)置優(yōu)先級(jí)順序和處理多個(gè)同時(shí)輸入的情況。4、（本題5分）使用比較器和邏輯門設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電路，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)兩個(gè)二進(jìn)制數(shù)的大小比較，并輸出比較結(jié)果。分析比較器的工作原理和邏輯表達(dá)式的推導(dǎo)，以及如何優(yōu)化比較電路的速度和面積。5、（本題5分）用數(shù)字邏輯實(shí)現(xiàn)一個(gè)數(shù)據(jù)選擇器，能夠從多個(gè)輸入數(shù)據(jù)中根據(jù)控制信號(hào)選擇一個(gè)輸出。詳細(xì)分析數(shù)據(jù)選擇器的邏輯表達(dá)式、電路結(jié)構(gòu)和工作特性，研究如何通過(guò)級(jí)聯(lián)多個(gè)數(shù)據(jù)選擇器來(lái)實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的數(shù)據(jù)選擇功能。四、設(shè)計(jì)題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題10分）用邏輯