许昌学院《数字化辅助设计》2022-2023学年第一学期期末试卷

自觉遵守考场纪律如考试作弊此答卷无效密自觉遵守考场纪律如考试作弊此答卷无效密封线第1页，共3页许昌学院

《数字化辅助设计》2022-2023学年第一学期期末试卷院(系)_______班级_______学号_______姓名_______题号一二三四总分得分批阅人一、单选题（本大题共15个小题，每小题1分，共15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、考虑到一个数字系统的电源管理，需要根据系统的工作状态动态地调整电源电压和电流，以实现节能和提高系统稳定性。假设通过数字逻辑电路来控制电源管理模块，以下哪种电源管理技术与数字逻辑电路的结合能够提供最佳的节能效果？（）A.动态电压频率调整（DVFS）B.睡眠模式C.电源关断D.以上都是2、假设要设计一个数字电路来实现一个比较器，能够比较两个8位二进制数的大小。以下哪种结构可能是最直接的实现方式？（）A.使用逐位比较的方法，通过逻辑门产生比较结果B.将两个数相减，根据结果的符号判断大小C.先将两个数转换为十进制，然后进行比较D.以上方式都不适合实现比较器3、在一个由多个逻辑门组成的数字电路中，已知每个逻辑门的延迟时间相同，若整个电路的总延迟时间为20ns，其中包含5个逻辑门，那么每个逻辑门的延迟时间大约是多少？（）A.2nsB.4nsC.5nsD.10ns4、在数字逻辑中，若要将一个十进制数37转换为二进制数，其结果是多少？（）A.100101B.101001C.110101D.1001115、在数字电路中，使用二进制补码进行减法运算时，若最高位产生了进位，则：（）A.结果为正B.结果为负C.结果溢出D.无法确定6、编码器的功能是将输入的信号转换为特定的编码输出。以下关于编码器的描述，不正确的是（）A.普通编码器在多个输入同时有效时可能会产生错误输出B.优先编码器会对优先级高的输入进行编码输出C.编码器可以将十进制数转换为二进制编码D.编码器的输入数量和输出编码的位数是固定的7、在组合逻辑电路设计中，若要实现一个四选一的数据选择器，最少需要使用几个二输入与门？（）A.2B.3C.4D.58、在数字逻辑的研究领域，新兴技术不断涌现。以下关于量子计算与数字逻辑的描述，不正确的是（）A.量子计算有望突破传统数字逻辑的计算能力限制B.量子计算的原理与传统数字逻辑完全不同C.目前量子计算已经完全取代了传统数字逻辑D.量子计算的发展仍面临许多技术挑战9、在数字逻辑中，数字系统的可靠性和稳定性是非常重要的。以下关于提高数字系统可靠性的方法，错误的是（）A.采用冗余技术，增加备份部件B.优化电路设计，减少竞争冒险C.提高电源稳定性，减少电源噪声D.为了降低成本，可以使用质量较差的元器件10、假设正在设计一个用于医疗设备的数字逻辑电路，需要满足严格的安全性和准确性标准。由于医疗设备直接关系到患者的生命健康，任何错误都可能导致严重后果。在这种情况下，以下哪种设计方法能够最大程度地保证电路的可靠性？（）A.采用成熟的设计方案B.进行多次严格的测试C.引入容错机制D.以上都是11、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12、用8选1数据选择器实现逻辑函数F=A'B+AB'，需要将函数化为？（）A.标准与或式B.标准或与式C.最小项表达式D.最大项表达式13、对于一个同步计数器，在时钟脉冲的上升沿，如果计数器处于最大状态，下一个时钟脉冲到来时计数器将：（）A.保持不变B.复位C.重新计数D.不确定14、在数字电路中，编码器是一种常见的组合逻辑器件。假设需要设计一个8线-3线编码器，即有8个输入信号，3个输出信号。当输入信号有效时，输出对应的二进制编码。如果同时有多个输入信号有效，以下哪种编码器的输出结果是符合设计要求的？（）A.输出为任意值B.输出为优先级最高的输入对应的编码C.输出为所有有效输入编码的或运算结果D.输出为所有有效输入编码的与运算结果15、在数字逻辑的应用场景中，以下关于计算机存储系统的描述，错误的是（）A.内存和外存都使用数字逻辑来实现存储和读写操作B.闪存是一种非易失性存储介质，基于数字逻辑原理工作C.存储系统的性能主要取决于存储容量，与数字逻辑无关D.数字逻辑在存储系统的地址译码和数据传输中发挥重要作用二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）深入分析在数字逻辑中的比较器的模拟数字混合设计中的关键问题。2、（本题5分）详细说明数字逻辑中译码器的扩展和级联方法，通过实际电路设计展示如何实现大规模的译码功能。3、（本题5分）详细阐述如何用硬件描述语言实现一个有限状态机的状态存储单元。4、（本题5分）说明在数字逻辑设计中如何考虑功耗优化，有哪些常见的方法可以降低电路的功耗。三、分析题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）设计一个同步时序电路，用于实现一个数字时钟系统，能够显示小时、分钟和秒。分析时钟系统的计时逻辑和显示控制，考虑如何实现时钟的校准和调整功能，以及如何提高时钟的精度和稳定性。2、（本题5分）设计一个异步时序电路，用于实现一个简单的抢答器系统。分析抢答器的功能需求和异步电路的实现方式，讨论如何避免竞争冒险和保证系统的公平性和稳定性。3、（本题5分）有一个数字电路，使用JK触发器和与非门实现状态机。分析状态机的状态转换和输出逻辑，给出状态图和逻辑表达式。通过具体的输入序列，验证状态机的功能和性能。4、（本题5分）有一个使用锁存器的数字电路，分析锁存器与触发器的区别和联系，以及锁存器在数据暂存和同步控制中的应用。通过具体电路示例，解释锁存器的工作原理和时序特性。5、（本题5分）设计一个数字逻辑电路，用于检测一个6位二进制数中1的个数是否为偶数。详细阐述设计思路，通过逻辑表达式和真值表进行分析，并画出逻辑电路图。探讨该电路在奇偶校验和数据完整性检查中的应用。四、设计题（本大题共4个小题，共40分)1、（本题10分）利用比较器和计数器设计一个能统计输入数字大于给定值的次数的电路，画出逻辑图和工作原理。2、（本题10分）设计一个数据选择