成都东软学院《数字科技前沿》2023-2024学年第一学期期末试卷

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《数字科技前沿》2023-2024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、在数字系统的设计中，需要对电路的性能进行评估和优化。性能指标包括延迟、功耗、面积等。为了降低延迟，可以采用流水线技术。以下关于流水线技术的描述，错误的是：（）A.可以提高系统的吞吐量B.会增加系统的硬件复杂度C.每个阶段的处理时间必须相同D.可以减少每个指令的执行时间2、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3、在一个数字系统中，使用编码器将8个输入信号编码为3位二进制代码，若同时有两个输入信号有效，会出现什么情况？（）A.输出错误代码B.随机输出一个有效代码C.输出优先级高的输入信号的编码D.以上都不对4、在数字电路的故障诊断中，假设一个电路出现了错误输出，但输入信号正常。以下哪种方法最常用于定位故障所在？（）A.逻辑分析仪检测B.替换可疑元件C.对比正常电路和故障电路D.以上方法结合使用5、考虑一个数字系统，需要存储一组8位的数据。如果要实现这个存储功能，并且能够随时读取和写入数据，以下哪种存储器件是最合适的选择？（）A.触发器，能够存储一位数据B.寄存器，由多个触发器组成，可以存储多位数据C.计数器，用于计数操作，也能存储数据D.移位寄存器，主要用于数据的移位操作6、在数字电路中，若要存储8位的数据，以下哪种存储器件是合适的选择？（）A.SRAMB.DRAMC.ROMD.以上都是7、假设正在设计一个数字电路，用于实现一个简单的有限状态机（FSM）。如果状态数量较少，并且状态转换关系明确，以下哪种方法描述FSM是最直观和易于理解的？（）A.状态转换图B.状态转换表C.用硬件描述语言编写代码D.以上方法的直观性和易理解性相同8、在数字电路中，触发器的状态转换由输入信号和时钟信号共同决定。假设我们正在研究触发器的工作特性。以下关于触发器的描述，哪一项是不准确的？（）A.D触发器在时钟上升沿或下降沿时，将输入数据存储到输出端B.JK触发器具有置0、置1、保持和翻转四种功能C.T触发器在时钟信号作用下，每来一个脉冲，输出状态翻转一次D.触发器的输出状态只取决于当前的输入信号，与之前的状态无关9、考虑一个数字电路中的锁存器，它能够在特定条件下存储数据。以下哪种情况下锁存器可能会丢失存储的数据？（）A.电源故障B.控制信号异常C.长时间未刷新D.以上情况都可能导致数据丢失10、在数字逻辑电路中，竞争和冒险现象可能会导致输出出现不稳定的情况。假设一个组合逻辑电路中存在竞争冒险，为了消除这种现象，可以采取以下哪种措施？（）A.增加冗余项B.改变电路的逻辑结构C.引入滤波电容D.以上方法都可以有效地消除竞争冒险11、在数字电路中，使用乘法器实现两个4位二进制数的乘法运算，其输出结果是多少位？（）A.4B.8C.16D.3212、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13、考虑到一个数字信号处理系统，需要对输入的数字信号进行滤波和变换操作。这些操作通常基于特定的数字逻辑算法和电路实现。为了实现高性能的数字信号滤波，以下哪种数字逻辑电路类型是首选？（）A.加法器B.乘法器C.计数器D.寄存器14、在数字逻辑中，可编程逻辑器件（PLD）为数字电路的设计提供了很大的灵活性。以下关于PLD的描述中，不正确的是（）A.可以通过编程实现不同的逻辑功能B.包括可编程阵列逻辑（PAL）和通用阵列逻辑（GAL）等C.编程后不能再修改D.适用于小批量、快速开发的数字电路设计15、计数器是一种常见的时序逻辑电路。以下关于计数器功能和特点的描述中，错误的是（）A.用于对脉冲信号进行计数B.可以按照二进制或其他进制进行计数C.计数器的计数长度是固定不变的D.可以通过级联实现更大规模的计数二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）详细说明数字逻辑中乘法器和除法器的实现方式，分析它们在数字信号处理和计算机运算中的重要性。2、（本题5分）详细说明数字逻辑中移位寄存器的并行加载和串行加载的特点和应用场景，举例说明其数据输入方式的选择。3、（本题5分）深入分析在数字逻辑电路的老化模型建立中，考虑的因素和模型的应用。4、（本题5分）深入解释在数字电路的电磁兼容性整改中，针对超标问题的解决措施。三、分析题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）设计一个数字电路，能够实现对输入的多位二进制数进行排序，例如冒泡排序或快速排序算法的硬件实现。分析排序算法在数字电路中的实现方式，以及如何优化排序过程的速度和资源利用。2、（本题5分）给定一个8位的数字信号，使用移位寄存器和计数器设计一个电路，实现对该信号的串行到并行转换，并能够在特定的时钟周期内输出转换后的并行数据。详细分析电路的工作流程，包括时钟信号的作用、移位寄存器的操作和计数器的控制逻辑。3、（本题5分）设计一个数字逻辑电路，用于实现对无线通信信号的解调。仔细分析解调算法和电路实现，包括载波恢复、同步检测等模块的逻辑设计，研究如何提高解调性能和抗干扰能力。4、（本题5分）构建一个数字逻辑电路，用于实现对传感器数据的预处理和校准。全面分析传感器数据的特点和处理要求，讨论如何通过数字逻辑去除噪声、补偿误差和进行线性化处理。5、（本题5分）用数字逻辑实现一个简单的数字电压表电路，能够测量输入电压并以数字形式显示。深入分析电压测量的原理和A/D转换逻辑，解释如何提高测量精度和分辨率。四、设计题（本大题共4个小题，共40分)1、（本题10分）用触发器和逻辑门设计一个能够对输入