宜宾学院《数字化相关软件》2021-2022学年第一学期期末试卷

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《数字化相关软件》2021-2022学年第一学期期末试卷题号一二三四总分得分一、单选题（本大题共20个小题，每小题1分，共20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、在数字逻辑中，若要实现一个能检测输入的6位二进制数中是否有连续的3个1的电路，最少需要使用几个移位寄存器？（）A.1B.2C.3D.42、考虑一个数字电路中的加法器，已知其输入为两个8位的二进制数A和B，以及一个进位输入C_in。如果要计算A+B+C_in的和，并输出结果S和进位输出C_out，以下哪种方法可以最有效地实现？（）A.使用多个全加器级联B.构建一个大型的加法运算电路C.利用软件算法进行计算，不使用硬件电路D.以上方法的效果相同，可以随意选择3、二进制编码是数字系统中表示信息的重要方式。关于二进制编码，以下说法不正确的是（）A.8421码是一种常见的有权码B.格雷码相邻两个编码之间只有一位不同C.余3码是一种无权码D.无论采用哪种编码方式，都能唯一表示所有的十进制数4、在数字电路中，若要对一个8位的二进制数进行取模运算，以下哪种方法较为可行？（）A.使用除法器B.通过逻辑运算C.利用计数器D.以上都不是5、加法器是数字电路中进行算术运算的重要部件。以下关于加法器的描述，不正确的是（）A.半加器不考虑低位的进位B.全加器考虑低位的进位C.串行加法器的运算速度比并行加法器快D.可以通过多个全加器级联构成多位加法器6、数字逻辑是计算机科学与技术的重要基础，它涉及到数字电路的设计和分析。以下关于数字逻辑中数制的描述，错误的是（）A.二进制是计算机中最常用的数制，只有0和1两个数字B.八进制由0-7这8个数字组成，逢8进1C.十进制是我们日常生活中最常用的数制，逢10进1D.十六进制由0-9和A-F组成，其中A-F分别表示10-15，逢16进1，在数字逻辑中，十六进制常用于表示二进制数，以方便阅读和书写7、逻辑门是数字电路的基本单元，常见的逻辑门有与门、或门、非门等。对于与非门和或非门，以下说法错误的是（）A.与非门是先进行与运算，然后对结果取非B.或非门是先进行或运算，然后对结果取非C.与非门和或非门都可以由与门、或门和非门组合而成D.与非门和或非门在逻辑功能上是完全相同的8、考虑到一个大规模集成电路的布局布线，假设芯片上集成了数十亿个晶体管，需要合理安排它们的位置和连接以减少延迟和功耗。这是一个极其复杂的问题，通常需要借助专业的工具和算法来解决。以下哪个因素在布局布线过程中对性能的影响最大？（）A.晶体管的密度B.布线的长度C.电源和地线的分布D.时钟树的设计9、数字逻辑中的锁存器可以存储数据。假设一个透明锁存器，当使能信号为高电平时，输入数据可以通过锁存器。如果使能信号一直为高电平，输入数据频繁变化，以下哪种情况可能会导致输出不稳定？（）A.锁存器的响应速度慢B.输入信号的噪声C.电源电压波动D.以上情况都可能10、数字逻辑中的逻辑门有多种类型，如与门、或门、非门等。一个三输入与门，当三个输入都为高电平时，输出是什么电平？（）A.高电平B.低电平C.不确定D.根据其他因素判断11、假设正在研究数字电路中的时序问题，即输入信号和时钟信号之间的时间关系对电路输出的影响。以下哪种情况可能导致时序违规？（）A.输入信号在时钟上升沿附近变化B.时钟信号的占空比不稳定C.建立时间和保持时间不满足要求D.以上情况都可能导致时序违规12、考虑一个同步时序逻辑电路，若其输出不仅取决于当前的输入，还取决于电路的内部状态，那么该电路属于：（）A.Moore型电路B.Mealy型电路C.无法确定D.以上都不是13、在数字电路中，组合逻辑电路的输出仅取决于当前的输入。以下关于组合逻辑电路的描述中，不正确的是（）A.加法器是一种常见的组合逻辑电路B.组合逻辑电路不存在反馈回路C.编码器和译码器都属于组合逻辑电路D.组合逻辑电路在工作过程中，输出状态会随输入的变化而不断改变14、在数字逻辑电路中，使用集成电路芯片构建电路时，需要考虑芯片的引脚功能和连接方式。假设使用一个特定的译码器芯片，以下关于芯片引脚的理解和使用，哪个是正确的（）A.所有引脚的功能都是固定的，不能改变B.可以根据需要灵活配置某些引脚的功能C.引脚的连接顺序不影响电路功能D.以上说法都不正确15、对于一个4位的二进制加法计数器，从0开始计数，当计数到哪个值时，再输入一个计数脉冲会产生进位输出？（）A.1111B.1000C.1001D.111016、若一个T触发器的输入为高电平，在时钟脉冲的作用下，其输出状态会怎样变化？（）A.保持不变B.翻转C.置1D.置017、时序逻辑电路与组合逻辑电路不同，它具有记忆功能，能够存储过去的输入信息。以下关于时序逻辑电路的描述，错误的是（）A.触发器是时序逻辑电路的基本存储单元，常见的有D触发器、JK触发器等B.时序逻辑电路的输出不仅取决于当前的输入，还与电路的过去状态有关C.时序逻辑电路可以用状态转换图、状态表等方式进行描述D.时序逻辑电路的设计比组合逻辑电路简单，不需要考虑复杂的时序关系18、数据选择器和数据分配器是常用的组合逻辑电路。以下关于它们的描述，错误的是（）A.数据选择器根据选择控制信号从多个输入数据中选择一个输出B.数据分配器将输入数据按照指定的方式分配到多个输出端C.数据选择器和数据分配器的功能可以相互转换，通过改变输入和输出的连接方式D.数据选择器和数据分配器在实际应用中很少使用，对数字电路的设计影响不大19、在数字逻辑中，PLD（可编程逻辑器件）和FPGA（现场可编程门阵列）是常用的可编程器件。如果要实现一个复杂的数字逻辑功能，并且对速度和资源利用有较高要求，以下哪种器件更适合？（）A.PLD，其逻辑资源相对较少但速度快B.FPGA，具有丰富的逻辑资源和较高的灵活性C.两者都不适合，应使用专用集成电路D.取决于具体的功能和设计要求，无法一概而论20、在数字系统中，模/数转换器（ADC）和数/模转换器（DAC）起着重要的作用。以下关于ADC转换精度的描述中，错误的是（）A.转换精度取决于ADC的位数B.位数越多，转换精度越高C.转换精度与输入信号的频率无关D.转换精度与参考电压的稳定性有关二、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）详细说明数字逻辑中计数器的时钟管理和时钟分频技术，分析其在降低系统时钟频率和功耗方面的应用。2、（本题5分）在数字电路中，解释如何分析数字逻辑电路的信号完整性问题，如反射、串扰和电源噪声，以及解决方法。3、（本题5分）解释在数字逻辑中如何利用有限状态机（FSM）来设计一个控制器，举例说明其应用。4、（本题5分）详细阐述如何用逻辑门实现一个减法器，考虑借位的处理。5、（本题5分）在数字电路设计中，解释如何根据给定的状态转换图设计出相应的时序逻辑电路，包括状态分配和逻辑方程的推导。三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）设计一个数据选择器，根据11个控制信号从2048个输入数据中选择一个输出。2、（本题5分）使用移位寄存器和计数器设计一个能产生特定序列脉冲的电路，画出逻辑图和时序分析。3、（本题5分）设计一个能对输入的8位二进制数进行奇偶校验的电路，输出校验结果，用逻辑门实现，画出逻辑图。4、（本题5分）用D触发器和加法器设计一个能实现数据累加并判断溢出的电路，给出逻辑图和功能说明。5、（本题5分）使用计数器和数据选择器设计一个能产生多种不同频率脉冲信号的电路，画出逻辑图和频率分析。四、分析题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）用数字逻辑实现一个简单的数字信号压缩感知电路。深入分析压缩感知的原理和算法，解释如何通过数字逻辑实现信号的采样和压缩，研究恢复算法和压缩效果。2、（本