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2頁(yè)煙臺(tái)科技學(xué)院《數(shù)字圖形設(shè)計(jì)》2024-2025學(xué)年第一學(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、數(shù)字邏輯中的PAL（可編程陣列邏輯）具有固定的或陣列和可編程的與陣列。假設(shè)設(shè)計(jì)一個(gè)PAL實(shí)現(xiàn)一個(gè)特定的邏輯功能，以下哪個(gè)步驟對(duì)于確保功能的正確性最為關(guān)鍵？（）A.確定或陣列的連接B.編程與陣列的連接C.選擇合適的PAL芯片D.測(cè)試PAL的輸出2、組合邏輯電路的輸出僅僅取決于當(dāng)前的輸入，不存在存儲(chǔ)元件。以下關(guān)于組合邏輯電路的特點(diǎn)描述，準(zhǔn)確的是（）A.組合邏輯電路的輸出與電路的過(guò)去狀態(tài)無(wú)關(guān)B.組合邏輯電路中可以包含反饋回路C.由于沒(méi)有存儲(chǔ)元件，組合邏輯電路的輸出響應(yīng)速度較慢D.組合邏輯電路的設(shè)計(jì)比時(shí)序邏輯電路簡(jiǎn)單，不需要考慮時(shí)鐘信號(hào)3、在數(shù)字電路中，若要將一個(gè)4位的并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為串行數(shù)據(jù)輸出，以下哪種方法是可行的？（）A.使用數(shù)據(jù)選擇器B.使用移位寄存器C.使用加法器D.使用計(jì)數(shù)器4、在數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)中，需要考慮電路的可測(cè)試性。如果要設(shè)計(jì)一個(gè)易于測(cè)試的電路，以下哪種原則是應(yīng)該遵循的？（）A.盡量減少內(nèi)部節(jié)點(diǎn)的數(shù)量B.增加測(cè)試點(diǎn)，便于觀測(cè)內(nèi)部信號(hào)C.使電路的功能盡可能簡(jiǎn)單D.以上原則都對(duì)提高電路的可測(cè)試性有幫助5、考慮數(shù)字邏輯中的時(shí)序邏輯電路的穩(wěn)定性，假設(shè)一個(gè)時(shí)序電路在工作過(guò)程中出現(xiàn)了不穩(wěn)定的狀態(tài)跳轉(zhuǎn)。以下哪個(gè)因素最可能是導(dǎo)致這種不穩(wěn)定的原因（）A.輸入信號(hào)的噪聲B.時(shí)鐘信號(hào)的抖動(dòng)C.邏輯門的延遲D.以上因素都有可能6、對(duì)于一個(gè)異步清零的計(jì)數(shù)器，清零信號(hào)的有效時(shí)間應(yīng)該滿足什么條件？（）A.小于時(shí)鐘周期B.大于時(shí)鐘周期C.與時(shí)鐘周期無(wú)關(guān)D.以上都不對(duì)7、在數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，需要對(duì)電路的性能進(jìn)行評(píng)估和優(yōu)化。性能指標(biāo)包括延遲、功耗、面積等。為了降低延遲，可以采用流水線技術(shù)。以下關(guān)于流水線技術(shù)的描述，錯(cuò)誤的是：（）A.可以提高系統(tǒng)的吞吐量B.會(huì)增加系統(tǒng)的硬件復(fù)雜度C.每個(gè)階段的處理時(shí)間必須相同D.可以減少每個(gè)指令的執(zhí)行時(shí)間8、若要設(shè)計(jì)一個(gè)能對(duì)輸入的3位二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行排序的電路，最少需要幾個(gè)比較器？（）A.2B.3C.4D.59、在數(shù)字邏輯中，可編程邏輯器件（PLD）為電路設(shè)計(jì)提供了靈活性。以下關(guān)于PLD的描述中，錯(cuò)誤的是（）A.PLA由與陣列和或陣列組成，可以實(shí)現(xiàn)任意組合邏輯函數(shù)B.PAL的或陣列是固定的，與陣列是可編程的C.GAL具有可重復(fù)編程和加密的特點(diǎn)D.CPLD的集成度比FPGA高10、在數(shù)字邏輯中，奇偶校驗(yàn)碼可以用于檢測(cè)數(shù)據(jù)傳輸中的錯(cuò)誤。奇校驗(yàn)碼是指數(shù)據(jù)中1的個(gè)數(shù)加上校驗(yàn)位后為奇數(shù)，偶校驗(yàn)碼則相反。對(duì)于一個(gè)8位的數(shù)據(jù)10101100，采用偶校驗(yàn)碼時(shí)，校驗(yàn)位應(yīng)為：（）A.0B.1C.無(wú)法確定D.取決于傳輸方式11、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12、若一個(gè)數(shù)字系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率為50MHz，經(jīng)過(guò)一個(gè)四分頻電路后，輸出信號(hào)的周期是多少？（）A.80nsB.40nsC.20nsD.10ns13、在數(shù)字邏輯的教學(xué)和學(xué)習(xí)中，實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)是非常重要的。以下關(guān)于數(shù)字邏輯實(shí)驗(yàn)的描述，正確的是（）A.數(shù)字邏輯實(shí)驗(yàn)可以幫助學(xué)生更好地理解理論知識(shí)，提高動(dòng)手能力B.實(shí)驗(yàn)中只需要按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書的步驟進(jìn)行操作，不需要思考和創(chuàng)新C.數(shù)字邏輯實(shí)驗(yàn)的結(jié)果一定是準(zhǔn)確無(wú)誤的，不會(huì)出現(xiàn)任何問(wèn)題D.數(shù)字邏輯實(shí)驗(yàn)設(shè)備的先進(jìn)程度決定了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量和效果14、對(duì)于一個(gè)由與門和或門組成的組合邏輯電路，若輸入信號(hào)發(fā)生變化，輸出信號(hào)的變化是否存在延遲？（）A.是B.否C.不確定D.取決于電路結(jié)構(gòu)15、在數(shù)字邏輯電路中，譯碼器用于將輸入的編碼轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)。假設(shè)設(shè)計(jì)一個(gè)3線-8線譯碼器，當(dāng)輸入為000時(shí)，以下哪個(gè)輸出狀態(tài)是正確的？（）A.只有第0個(gè)輸出為1，其余為0B.只有第7個(gè)輸出為1，其余為0C.所有輸出都為1D.所有輸出都為016、數(shù)據(jù)選擇器可以從多個(gè)輸入數(shù)據(jù)中選擇一個(gè)輸出。假設(shè)有一個(gè)4選1數(shù)據(jù)選擇器，其選擇控制端為S1S0，輸入數(shù)據(jù)為D0、D1、D2、D3。當(dāng)S1S0=10時(shí)，輸出的數(shù)據(jù)為：（）A.D0B.D1C.D2D.D317、在數(shù)字邏輯的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)中，以下關(guān)于人工智能與數(shù)字邏輯的融合的描述，不正確的是（）A.數(shù)字邏輯將在人工智能的硬件實(shí)現(xiàn)中發(fā)揮重要作用B.人工智能的發(fā)展將推動(dòng)數(shù)字邏輯技術(shù)的創(chuàng)新C.數(shù)字邏輯的發(fā)展將完全依賴于人工智能的需求D.兩者的融合將為計(jì)算領(lǐng)域帶來(lái)新的突破和應(yīng)用18、對(duì)于一個(gè)用邏輯門實(shí)現(xiàn)的加法器，若要提高其運(yùn)算速度，可以采取什么措施？（）A.減少門的級(jí)數(shù)B.增加門的級(jí)數(shù)C.提高電源電壓D.降低電源電壓19、數(shù)字邏輯中的加法器可以分為半加器和全加器。半加器和全加器的主要區(qū)別是什么？（）A.半加器不考慮進(jìn)位輸入，全加器考慮進(jìn)位輸入B.半加器的運(yùn)算速度快，全加器的運(yùn)算速度慢C.不確定D.半加器和全加器沒(méi)有區(qū)別20、假設(shè)在一個(gè)智能家電控制系統(tǒng)中，需要根據(jù)用戶的設(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)可編程門陣列（FPGA）D.專用集成電路（ASIC）21、對(duì)于數(shù)字電路中的移位寄存器，假設(shè)需要實(shí)現(xiàn)串行數(shù)據(jù)到并行數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。以下哪種類型的移位寄存器最適合？（）A.左移寄存器B.右移寄存器C.雙向移位寄存器D.以上寄存器均可22、在數(shù)字電路中，鎖存器和觸發(fā)器都可以存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。假設(shè)我們正在比較鎖存器和觸發(fā)器。以下關(guān)于鎖存器和觸發(fā)器的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.鎖存器是電平敏感的存儲(chǔ)器件，觸發(fā)器是邊沿敏感的存儲(chǔ)器件B.鎖存器在輸入信號(hào)有效期間，輸出會(huì)隨著輸入的變化而變化；觸發(fā)器在時(shí)鐘邊沿時(shí)才會(huì)改變狀態(tài)C.鎖存器和觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)相似，只是觸發(fā)方式不同D.鎖存器比觸發(fā)器的抗干擾能力強(qiáng)，更適合在噪聲環(huán)境中使用23、在數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)中，有限狀態(tài)機(jī)（FSM）是一種重要的模型。以下關(guān)于有限狀態(tài)機(jī)的描述中，錯(cuò)誤的是（）A.有限狀態(tài)機(jī)可以分為摩爾型和米利型B.摩爾型有限狀態(tài)機(jī)的輸出只取決于當(dāng)前狀態(tài)C.米利型有限狀態(tài)機(jī)的輸出只取決于輸入D.有限狀態(tài)機(jī)可以用狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖和狀態(tài)表來(lái)描述24、在一個(gè)數(shù)字電路中，出現(xiàn)了信號(hào)的延遲問(wèn)題，影響了電路的性能。以下哪種方法可能有助于減少信號(hào)延遲？（）A.優(yōu)化電路布局，減少連線長(zhǎng)度B.選擇速度更快的邏輯器件C.采用流水線技術(shù)，將復(fù)雜操作分解為多個(gè)階段D.以上方法都可以嘗試25、在數(shù)字邏輯電路的設(shè)計(jì)中，使用硬件描述語(yǔ)言（HDL）可以提高設(shè)計(jì)效率和可維護(hù)性。以下關(guān)于硬件描述語(yǔ)言的描述，錯(cuò)誤的是（）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.硬件描述語(yǔ)言可以用于描述數(shù)字電路的邏輯功能、結(jié)構(gòu)和時(shí)序等方面C.使用硬件描述語(yǔ)言編寫的代碼可以直接在數(shù)字電路中實(shí)現(xiàn)，不需要進(jìn)行任何轉(zhuǎn)換D.硬件描述語(yǔ)言的學(xué)習(xí)難度較大，需要具備一定的數(shù)字邏輯基礎(chǔ)二、簡(jiǎn)答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）解釋什么是數(shù)字邏輯中的建立時(shí)間和保持時(shí)間，它們對(duì)電路的正常工作有什么影響。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)狀態(tài)機(jī)的狀態(tài)跳轉(zhuǎn)條件判斷。3、（本題5分）深入分析在時(shí)序邏輯電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖中，如何根據(jù)給定的邏輯功能確定狀態(tài)數(shù)量和狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系。4、（本題5分）說(shuō)明在數(shù)字系統(tǒng)中如何進(jìn)行時(shí)鐘樹(shù)綜合，優(yōu)化時(shí)鐘信號(hào)的分布。三、設(shè)計(jì)題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）使用JK觸發(fā)器和邏輯門設(shè)計(jì)一個(gè)能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)鎖存功能的電路，畫出邏輯圖和說(shuō)明其工作過(guò)程。2、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)能對(duì)輸入的五位格雷碼進(jìn)行二進(jìn)制編碼的電路，畫出邏輯圖和編碼方法。3、（本題5分）利用邏輯門設(shè)計(jì)一個(gè)或與非門。4、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的四位加法器，使用基本的邏輯門（與門、或門、非門等）實(shí)現(xiàn)，并畫出邏輯電路圖。5、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)能將8421BCD碼轉(zhuǎn)換為余3碼的組合邏輯電路，寫出邏輯函數(shù)表達(dá)式，畫出邏輯圖。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)字電路，能夠?qū)斎氲亩辔欢M(jìn)制數(shù)進(jìn)行除法運(yùn)算，并輸出商和余數(shù)。分析除法運(yùn)算的算法和硬件實(shí)現(xiàn)，考慮如何處理除數(shù)為0的情況和提高除法