山西医科大学晋祠学院《数字化版面设计（ndesgn）》2023-2024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页山西医科大学晋祠学院

《数字化版面设计（ndesgn）》2023-2024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一、单选题（本大题共15个小题，每小题2分，共30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、对于一个由多个D触发器组成的移位寄存器，若要实现循环左移功能，需要如何修改电路？（）A.改变时钟信号B.改变输入信号C.增加反馈回路D.以上都不对2、在数字逻辑中，已知一个逻辑函数的真值表，若要用卡诺图进行化简，首先需要确定什么？（）A.变量个数B.最小项C.最大项D.无关项3、对于一个异步时序逻辑电路，其状态转换与时钟信号不同步。若在某个时刻，输入发生变化，那么状态的改变会立即发生吗？（）A.会B.不会C.有时会D.不确定4、在数字系统中，若要将一个8位的二进制补码表示的数转换为原码，以下哪个步骤是正确的？（）A.先取反，再加1B.直接取反C.先减1，再取反D.以上都不对5、数字逻辑中的计数器可以按照不同的方式进行计数，如加法计数、减法计数等。一个可逆计数器可以实现加法和减法计数，需要哪些额外的控制信号？（）A.需要一个控制信号来选择加法或减法计数B.需要两个控制信号来分别控制加法和减法计数C.不确定D.可逆计数器不需要额外的控制信号6、在数字逻辑中，逻辑表达式的化简是一项重要的工作。以下关于逻辑表达式化简方法的描述中，错误的是（）A.可以使用公式法进行化简B.卡诺图法只能用于化简与或表达式C.代数法化简需要熟练掌握逻辑运算的规则D.无论使用哪种方法，化简的结果应该是唯一的7、组合逻辑电路的输出仅仅取决于当前的输入，不存在记忆功能。以下关于组合逻辑电路的描述，错误的是（）A.加法器、编码器、译码器等都属于组合逻辑电路B.组合逻辑电路可以用逻辑表达式、真值表、逻辑电路图等多种方式来描述C.由于没有记忆功能，组合逻辑电路的输出在输入不变的情况下不会发生改变D.组合逻辑电路的设计过程中，不需要考虑电路的时序问题8、在数字逻辑的发展历程中，以下关于集成电路技术的描述，不正确的是（）A.集成电路的规模不断增大，性能不断提高B.摩尔定律预测了集成电路上晶体管数量的增长趋势C.随着工艺的进步，集成电路的成本不断降低D.集成电路技术的发展已经达到了物理极限，无法继续提高9、在数字逻辑中，要用VHDL语言描述一个4位的计数器，以下哪种结构是合适的？（）A.进程结构B.函数结构C.结构体D.以上都可以10、竞争冒险是数字电路中可能出现的一种现象，会导致输出出现不应有的尖峰脉冲。以下关于竞争冒险的描述，错误的是（）A.竞争冒险通常发生在组合逻辑电路中，由于信号传输的延迟不同导致B.可以通过增加冗余项、接入滤波电容等方法消除竞争冒险C.竞争冒险不会对数字电路的功能产生实质性的影响，因此可以忽略不计D.在数字电路的设计和分析中，需要考虑竞争冒险的可能性，并采取相应的措施11、在数字逻辑的应用中，数字系统的设计通常遵循一定的步骤。以下关于数字系统设计步骤的描述，错误的是（）A.首先进行需求分析，确定系统的功能和性能指标B.然后进行逻辑设计，确定系统的逻辑结构和电路实现C.接着进行电路实现和硬件调试，最后进行系统测试和优化D.在整个设计过程中，不需要考虑成本和可靠性等因素12、对于一个由D触发器构成的移位寄存器，如果要实现串行输入并行输出，最少需要几个D触发器？（）A.2B.4C.8D.1613、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14、已知一个8选1数据选择器，地址输入端有3位，当输入地址为101时，输出的数据是哪个输入通道的数据？（）A.第1个B.第3个C.第5个D.第7个15、在逻辑函数化简中，使用卡诺图化简法时，若相邻的最小项可以合并，那么合并后消去的变量是：（）A.相同的变量B.不同的变量C.任意变量D.取决于具体情况二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）详细阐述如何用硬件描述语言实现一个状态机的状态跳转条件判断。2、（本题5分）详细阐述如何用逻辑门实现一个比较器的三态输出，实现多个比较器的级联。3、（本题5分）说明在数字系统中如何进行数字信号的时分复用和解复用。三、分析题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）给定一个数字系统中的数据选择器模块，能够从多个输入数据中选择一个输出。分析数据选择器的工作原理和控制逻辑，设计相应的数字电路实现选择功能。探讨如何扩展数据选择器以处理更多的输入数据。2、（本题5分）设计一个数字电路，能够将输入的8位格雷码转换为二进制码。详细分析格雷码和二进制码之间的转换规则，以及在电路中实现这种转换所需要的逻辑运算和门电路的连接方式。3、（本题5分）给定一个复杂的数字逻辑电路，包含多个组合逻辑模块和时序逻辑模块。分析电路的整体功能，绘制信号流程图，解释各个模块之间的协同工作方式以及数据在电路中的传输和处理过程。4、（本题5分）设计一个数字逻辑电路，实现两个2位二进制数的乘法运算。分析乘法运算的步骤，使用逻辑门和组合电路实现，并通过示例计算验证其正确性。思考该电路在数字信号处理和图像处理中的应用场景。5、（本题5分）设计一个异步时序电路，例如异步计数器或状态机，分析其与同步时序电路的区别和特点。讨论异步电路中可能出现的问题，如亚稳态和时钟偏差，并提出相应的解决方法。四、设计题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）利用加法器和数据选择器设计一