站名：站名：年級專業(yè)：姓名：學號：凡年級專業(yè)、姓名、學號錯寫、漏寫或字跡不清者，成績按零分記?！堋狻€…………第1頁，共1頁天津美術(shù)學院

《數(shù)字化設(shè)計》2023-2024學年第二學期期末試卷題號一二三四總分得分一、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、一個4位的并行加法器，若采用先行進位方式，其運算速度比串行進位方式：（）A.快很多B.慢很多C.差不多D.無法比較2、已知邏輯函數(shù)F=(A+B')(C+D')，用摩根定律展開后為？（）A.A'C+A'D'+B'C+B'D'B.A'C+A'D'+BC+BDC.AC'+AD'+B'C'+B'D'D.AC'+AD'+BC'+BD'3、在數(shù)字邏輯電路中，計數(shù)器是一種常見的時序邏輯電路。一個4位二進制計數(shù)器，能夠計數(shù)的最大十進制數(shù)是多少？（）A.15B.16C.不確定D.根據(jù)計數(shù)器的類型判斷4、在數(shù)字邏輯中，PLD（可編程邏輯器件）和FPGA（現(xiàn)場可編程門陣列）是常用的可編程器件。如果要實現(xiàn)一個復雜的數(shù)字邏輯功能，并且對速度和資源利用有較高要求，以下哪種器件更適合？（）A.PLD，其邏輯資源相對較少但速度快B.FPGA，具有豐富的邏輯資源和較高的靈活性C.兩者都不適合，應使用專用集成電路D.取決于具體的功能和設(shè)計要求，無法一概而論5、想象一個數(shù)字系統(tǒng)中，需要對輸入的數(shù)字信號進行解碼，將編碼后的信號恢復為原始數(shù)據(jù)。以下哪種解碼器可能是最常用的？（）A.二進制解碼器，將輸入的二進制編碼轉(zhuǎn)換為對應的輸出B.格雷碼解碼器，將格雷碼轉(zhuǎn)換為二進制C.BCD解碼器，將BCD碼轉(zhuǎn)換為十進制D.以上解碼器都很常用，取決于輸入編碼的類型6、若一個數(shù)字電路的電源電壓發(fā)生波動，可能會對電路的什么產(chǎn)生影響？（）A.輸出邏輯電平B.工作速度C.功耗D.以上都是7、假設(shè)正在設(shè)計一個用于醫(yī)療設(shè)備的數(shù)字邏輯電路，需要滿足嚴格的安全性和準確性標準。由于醫(yī)療設(shè)備直接關(guān)系到患者的生命健康，任何錯誤都可能導致嚴重后果。在這種情況下，以下哪種設(shè)計方法能夠最大程度地保證電路的可靠性？（）A.采用成熟的設(shè)計方案B.進行多次嚴格的測試C.引入容錯機制D.以上都是8、考慮到一個數(shù)字系統(tǒng)的電源管理，需要根據(jù)系統(tǒng)的工作狀態(tài)動態(tài)地調(diào)整電源電壓和電流，以實現(xiàn)節(jié)能和提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。假設(shè)通過數(shù)字邏輯電路來控制電源管理模塊，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9、數(shù)據(jù)選擇器和數(shù)據(jù)分配器在數(shù)字電路中用于數(shù)據(jù)的傳輸和控制。假設(shè)我們正在研究它們的工作方式。以下關(guān)于數(shù)據(jù)選擇器和數(shù)據(jù)分配器的描述，哪一項是不準確的？（）A.數(shù)據(jù)選擇器根據(jù)控制信號從多個輸入數(shù)據(jù)中選擇一個輸出B.數(shù)據(jù)分配器將輸入數(shù)據(jù)按照控制信號分配到多個輸出端C.數(shù)據(jù)選擇器和數(shù)據(jù)分配器可以由邏輯門和觸發(fā)器構(gòu)建D.數(shù)據(jù)選擇器和數(shù)據(jù)分配器的功能是相互獨立的，不能相互轉(zhuǎn)換10、在數(shù)字邏輯的運算中，補碼是一種重要的表示方法。以下關(guān)于補碼的描述，錯誤的是（）A.正數(shù)的補碼與原碼相同，負數(shù)的補碼是原碼的各位取反，末位加1B.補碼可以方便地進行加法和減法運算，無需考慮符號位C.補碼的表示范圍比原碼和反碼更廣D.補碼的轉(zhuǎn)換過程非常復雜，在實際應用中很少使用11、在數(shù)字邏輯的時序邏輯電路設(shè)計中，狀態(tài)圖是一種重要的設(shè)計工具。假設(shè)要設(shè)計一個自動售貨機的控制電路，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，哪個說法是正確的（）A.狀態(tài)圖只能表示有限個狀態(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)計人員直觀理解電路的行為12、在數(shù)字邏輯設(shè)計中，若要實現(xiàn)一個能檢測輸入的4位二進制數(shù)中是否有奇數(shù)個1的電路，最少需要使用幾個異或門？（）A.1B.2C.3D.413、在數(shù)字電路的組合邏輯優(yōu)化中，假設(shè)一個電路的邏輯表達式較為復雜。以下哪種工具或方法能夠最有效地幫助進行優(yōu)化？（）A.手工推導B.邏輯綜合軟件C.硬件描述語言D.以上方法結(jié)合使用14、已知一個10位的A/D轉(zhuǎn)換器，輸入模擬電壓范圍為0-5V，若輸入電壓為2.5V，轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量大約是多少？（）A.512B.256C.1024D.以上都不對15、在一個同步時序邏輯電路中，若時鐘脈沖的頻率為50MHz，一個狀態(tài)持續(xù)的時間為20ns，那么該電路的狀態(tài)數(shù)為：（）A.5B.10C.20D.5016、在數(shù)字邏輯中，若要判斷一個二進制數(shù)是奇數(shù)還是偶數(shù)，可以通過檢查其最低位的值。若最低位為1，則該數(shù)為：（）A.奇數(shù)B.偶數(shù)C.無法確定D.取決于其他位的值17、數(shù)字邏輯是計算機科學和電子工程的重要基礎(chǔ)，它主要研究數(shù)字信號和數(shù)字電路的設(shè)計與分析。在數(shù)字邏輯中，二進制數(shù)是最基本的數(shù)值表示形式。以下關(guān)于二進制數(shù)的描述，錯誤的是（）A.二進制數(shù)只有0和1兩個數(shù)字B.二進制數(shù)的位權(quán)是2的冪次方C.二進制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進制數(shù)可以通過位權(quán)展開相加的方法D.二進制數(shù)在進行算術(shù)運算時，規(guī)則比十進制數(shù)簡單，所以在所有情況下都更適合進行計算18、對于數(shù)字邏輯中的譯碼器，假設(shè)一個系統(tǒng)需要將4位二進制輸入譯碼為16個輸出信號。以下哪種譯碼器能夠有效地完成這個任務？（）A.2-4譯碼器B.3-8譯碼器C.4-16譯碼器D.8-256譯碼器19、對于一個異步時序邏輯電路，若輸入信號同時發(fā)生變化，可能會導致？（）A.狀態(tài)不確定B.輸出錯誤C.電路損壞D.以上都有可能20、對于數(shù)字邏輯中的可編程邏輯器件（PLD），假設(shè)需要實現(xiàn)一個復雜的數(shù)字邏輯功能。以下哪種PLD類型在靈活性和集成度方面具有優(yōu)勢？（）A.PALB.GALC.CPLDD.FPGA二、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）說明在數(shù)字邏輯設(shè)計中如何利用邏輯綜合工具將硬件描述語言轉(zhuǎn)換為門級電路。2、（本題5分）詳細闡述在數(shù)字電路的可靠性增長模型中，常見模型的特點和適用范圍。3、（本題5分）解釋什么是數(shù)字邏輯中的流水線寄存器，以及它們在流水線設(shè)計中的作用。4、（本題5分）闡述數(shù)字邏輯中移位寄存器的左移和右移操作的實現(xiàn)方式，以及在數(shù)據(jù)處理中的應用。5、（本題5分）詳細闡述如何用邏輯門實現(xiàn)一個譯碼器的擴展，增加譯碼的輸入和輸出位數(shù)。三、設(shè)計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）用VerilogHDL描述一個能實現(xiàn)移位功能的模塊，包括左移、右移和循環(huán)移位，輸入為數(shù)據(jù)和控制信號。2、（本題5分）設(shè)計一個能判斷輸入的8位二進制數(shù)是否為完全平方數(shù)的邏輯電路，列出真值表和邏輯表達式。3、（本題5分）設(shè)計一個編碼器，將524288個輸入信號編碼為19位二進制輸出信號。4、（本題5分）設(shè)計一個能將8421BCD碼轉(zhuǎn)換為5421BCD碼的轉(zhuǎn)換電路，畫出邏輯圖和真值表。5、（本題5分）設(shè)計一個譯碼器，將16位二進制輸入信號譯碼為65536個輸出信號。四、分析題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）設(shè)計一個數(shù)字邏輯電路，用于實現(xiàn)對多個數(shù)字信號的編碼壓縮。仔細分析壓縮算法和編碼方式，解釋如何減少數(shù)據(jù)量并保持信息的完整性，探討在數(shù)據(jù)存儲和傳輸中的