华北理工大学轻工学院《数字化版面设计ndesgn》2022-2023学年第一学期期末试卷

学校________________班级____________姓名____________考场____________准考证号学校________________班级____________姓名____________考场____________准考证号…………密…………封…………线…………内…………不…………要…………答…………题…………第1页，共3页华北理工大学轻工学院《数字化版面设计ndesgn》

2022-2023学年第一学期期末试卷题号一二三四总分得分批阅人一、单选题（本大题共25个小题，每小题1分，共25分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的．）1、在数字系统中，能够将输入的并行数据转换为串行数据输出的电路是？（）A.计数器B.移位寄存器C.编码器D.译码器2、考虑到一个基于现场可编程门阵列（FPGA）的数字系统设计，需要将高级语言描述的算法转换为硬件实现。在这个过程中，需要综合考虑资源利用、性能和实现难度等因素。以下哪种硬件描述语言在FPGA设计中应用最为广泛？（）A.VHDLB.VerilogC.SystemVerilogD.C++3、在数字逻辑的发展中，新技术和新方法不断涌现。以下关于数字逻辑发展趋势的描述，不正确的是（）A.集成度越来越高，芯片功能越来越强大B.功耗越来越低，性能越来越高C.设计方法越来越复杂，对设计者的要求越来越低D.应用领域不断扩展，与其他学科的交叉融合越来越紧密4、若一个数字系统的输入信号频率为100kHz，经过一个二分频电路后，输出信号的频率是多少？（）A.50kHzB.200kHzC.100kHzD.不确定5、已知一个逻辑函数的真值表，用最小项之和的形式表示该函数，其中最小项的个数取决于？（）A.输入变量的个数B.输出变量的个数C.函数的复杂程度D.以上都不是6、已知一个数字系统的电源电压为5V，一个逻辑门的输出低电平最大为0.8V，那么这个低电平是否符合标准的逻辑低电平？（）A.符合B.不符合C.无法确定D.以上都不对7、考虑一个数字系统中的编码器，它需要将8个输入信号编码为3位的二进制代码输出。以下哪种编码器能够满足这个要求，并且具有较高的编码效率？（）A.普通编码器，任何时刻只允许一个输入有效B.优先编码器，允许同时多个输入，但优先编码优先级高的C.二进制编码器，直接将输入转换为二进制D.十进制编码器，将十进制输入编码为二进制8、在数字电路中，奇偶校验码常用于检测数据传输中的错误。以下关于奇偶校验码的描述中，错误的是（）A.奇校验时，数据中1的个数加上校验位为奇数B.偶校验时，数据中1的个数加上校验位为偶数C.奇偶校验只能检测奇数个错误D.奇偶校验能够纠正数据传输中的错误9、考虑一个数字系统中的数据选择器，它需要根据控制信号从多个输入数据中选择一个输出。假设有4个输入数据和2位的控制信号，以下哪种数据选择器能够实现这个功能？（）A.4选1数据选择器B.8选1数据选择器C.16选1数据选择器D.无法通过现有的数据选择器实现，需要自行设计10、在数字逻辑中，需要对一个逻辑表达式进行化简并转换成最简与或表达式。给定表达式F=(A+B)(A'+C)，以下哪种化简步骤是正确的？（）A.F=A+BCB.F=A+AC+B+BCC.F=A+BD.F=A'+B'11、对于一个用逻辑门实现的加法器，若要提高其运算速度，可以采取什么措施？（）A.减少门的级数B.增加门的级数C.提高电源电压D.降低电源电压12、在数字逻辑的发展过程中，不断有新的技术和方法出现。以下关于数字逻辑发展趋势的描述，错误的是（）A.集成度越来越高，芯片的功能越来越强大B.工作速度不断提高，能够处理更高速的信号C.功耗越来越低，符合节能环保的要求D.发展逐渐停滞，已经没有太多的创新空间13、假设正在设计一个用于图像处理器的数字逻辑电路，需要对像素数据进行快速的处理和转换。图像数据的处理涉及大量的并行运算和逻辑判断。为了提高处理速度和效率，以下哪种数字逻辑架构最适合这种大规模并行处理的需求？（）A.冯·诺依曼架构B.哈佛架构C.流水线架构D.超标量架构14、当研究数字电路中的冒险现象时，假设一个电路在特定输入组合下产生了毛刺。以下哪种技术可以有效地消除这些毛刺？（）A.增加冗余项B.使用滤波电容C.改变电路结构D.以上技术均可15、在一个数字电路中，使用了PLA（可编程逻辑阵列）来实现逻辑功能。与传统的逻辑门电路相比，PLA的主要优势是什么？（）A.可以实现复杂的逻辑功能，并且易于修改B.速度更快，能够处理高频信号C.成本更低，使用的器件更少D.功耗更低，适合低功耗应用16、假设正在设计一个数字电路，用于将一个4位二进制数转换为对应的格雷码。格雷码是一种相邻数值只有一位变化的编码方式。要实现这个转换功能，以下哪种逻辑门的组合是最合适的？（）A.仅使用与门和或门B.仅使用非门和与非门C.使用多种逻辑门，包括与门、或门、非门等的组合D.无法通过逻辑门实现，需要使用特殊的集成电路17、在数字逻辑电路的面积优化中，假设给定一个功能需求，需要在满足性能要求的前提下尽量减小芯片面积。可以通过逻辑化简、资源共享和架构优化等方法来实现。以下哪种方法在面积优化中通常能够带来最大的节省？（）A.逻辑门级的优化B.功能模块的复用C.算法层面的改进D.选择更小尺寸的晶体管18、时序逻辑电路与组合逻辑电路不同，它包含存储元件，能够记住过去的输入信息。常见的时序逻辑电路有触发器、计数器和寄存器等。在一个D触发器中，当时钟脉冲上升沿到来时，如果D输入端的值为1，那么输出Q的值将：（）A.保持不变B.变为0C.变为1D.不确定，取决于之前的状态19、在数字逻辑中，若要将一个8位的二进制数进行编码，使其编码后的位数最少，可采用：（）A.8421BCD码B.格雷码C.余3码D.原码20、在数字逻辑电路中，若要实现一个能对两个4位二进制数进行相加并产生进位输出的加法器，以下哪种集成电路芯片可能是最合适的选择？（）A.74LS85B.74LS138C.74LS151D.74LS16121、在数字逻辑电路中，组合逻辑电路的输出仅仅取决于当前的输入。假设设计一个用于判断一个三位二进制数是否能被3整除的组合逻辑电路。以下哪种方法可能是实现该电路的有效途径（）A.使用卡诺图进行逻辑化简B.直接通过逻辑门搭建，不进行任何化简C.采用中规模集成电路，如译码器D.以上方法都不可行22、在数字逻辑电路中，同步时序电路和异步时序电路有明显的区别。以下关于它们的描述，不正确的是（）A.同步时序电路使用统一的时钟信号来控制状态转换B.异步时序电路的状态转换不受统一时钟的控制C.同步时序电路的稳定性比异步时序电路好D.异步时序电路的设计比同步时序电路简单23、非门是数字逻辑中最简单的逻辑门之一。关于非门的功能和特点，以下叙述错误的是（）A.非门的作用是将输入的逻辑电平取反B.非门可以用三极管来实现C.非门的逻辑表达式为Y=¬AD.非门的输入和输出之间不存在延迟24、已知一个数字电路的输入信号频率为10kHz，经过一个2分频电路后，输出信号的频率是多少？（）A.5kHzB.10kHzC.20kHzD.40kHz25、对于一个由与非门构成的锁存器，当输入使能信号为低电平时，锁存器的状态会怎样？（）A.保持不变B.随机变化C.置0D.置1二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）深入解释在移位寄存器的同步与异步操作比较中，它们的特点和适用场景。2、（本题5分）深入分析在数字逻辑电路的时钟树综合中，如何优化时钟信号的分布以减少时钟偏差。3、（本题5分）详细说明数字逻辑中数据选择器和数据分配器的电源管理和低功耗设计方法，举例说明在电池供电系统中的应用。4、（本题5分）说明在数字电路中如何实现乘法运算，例如使用移位相加的方法。三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）设计一个全加器，能够进行两个256位二进制数的加法运算，并输出结果和进位。2、（本题5分）设计一个计数器，能够实现从0到59的计数，并在特定状态下暂停计数。3、（本题5分）设计一个组合逻辑电路，判断输入的22位二进制数是否能被11整除，输出结果为1表示能整除，0表示不能整除，画出逻辑电路图。4、（本题5分）用中规模集成电路设计一个能实现模10计数的计数器，画出逻辑图和状态转换图，并说明其特点。5、（本题5分）设计一个计数器，能够实现从0到2097151的计数，并在特定状态下进行计数状态的保存和恢复。四、分析题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）给定一个由多个比较器、加法器和寄存器组成的数字控制系统，分析系统的控制逻辑和输出响应，确定系统的稳定性和可靠性。讨论在数字控制系