广东创新科技职业学院《数学软件与实验》2023-2024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页广东创新科技职业学院《数学软件与实验》

2023-2024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、在数字逻辑电路的实现中，可编程逻辑器件（PLD）如CPLD和FPGA得到了广泛的应用。以下关于可编程逻辑器件的描述，错误的是（）A.CPLD结构简单，适合实现规模较小的逻辑电路B.FPGA具有更高的灵活性和集成度，适合复杂的数字系统设计C.可编程逻辑器件在使用前需要进行编程，可以通过硬件描述语言或原理图输入等方式D.一旦可编程逻辑器件被编程，就不能再进行修改，除非更换器件2、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3、在数字逻辑电路中，假设我们要设计一个加法器来计算两个4位二进制数的和。考虑到速度和复杂度的平衡，以下哪种加法器结构通常是较为理想的选择？（）A.半加器级联B.全加器级联C.并行加法器D.串行加法器4、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5、假设要设计一个数字电路来产生一个周期性的脉冲信号，脉冲宽度和周期可以调整。以下哪种电路元件或模块可能是最关键的？（）A.计数器，通过设置计数值来控制脉冲的周期B.寄存器，用于存储脉冲的状态C.比较器，比较输入值来产生脉冲D.编码器，将输入信号转换为特定的编码输出6、假设正在设计一个数字系统的存储单元，需要能够存储大量的数据并且具有较快的读写速度。以下哪种存储技术可能是最合适的选择？（）A.SRAM，静态随机存储器B.DRAM，动态随机存储器C.ROM，只读存储器D.Flash存储器，非易失性存储7、在一个复杂的数字系统中，可能会包含多个时钟域。不同时钟域之间的信号传输需要进行特殊的处理，以避免出现亚稳态。亚稳态是指信号在不稳定的状态停留一段时间。以下关于亚稳态的描述，错误的是：（）A.可以通过增加同步器来减少亚稳态的影响B.亚稳态可能导致系统的错误输出C.亚稳态的持续时间是固定的D.亚稳态在高速数字系统中更容易出现8、在数字系统中，有限状态机（FSM）是一种重要的设计方法。假设我们正在设计一个基于FSM的系统。以下关于有限状态机的描述，哪一项是不准确的？（）A.有限状态机由状态、输入、输出和状态转移函数组成B.摩尔型有限状态机的输出只取决于当前状态，米利型有限状态机的输出取决于当前状态和输入C.可以使用状态图和状态表来描述有限状态机的行为D.有限状态机的状态数量是固定的，不能根据实际需求动态增加或减少9、对于一个采用上升沿触发的D触发器，若在时钟上升沿到来之前，D输入端的值发生变化，那么触发器的输出会受到影响吗？（）A.会B.不会C.取决于变化的时间D.以上都不对10、在数字逻辑中，复杂可编程逻辑器件（CPLD）和现场可编程门阵列（FPGA）是两种常见的可编程器件。以下关于CPLD和FPGA区别的描述中，不正确的是（）A.CPLD基于乘积项结构，FPGA基于查找表结构B.FPGA的逻辑资源比CPLD丰富C.CPLD的编程速度比FPGA快D.CPLD适合实现复杂的组合逻辑，FPGA适合实现时序逻辑11、数字逻辑中的竞争冒险现象是指什么？在一个组合逻辑电路中，如何判断是否存在竞争冒险现象？（）A.竞争冒险是指由于逻辑门的延迟导致输出出现错误的现象，可以通过观察逻辑电路图判断是否存在B.竞争冒险是指由于输入信号的变化导致输出出现错误的现象，可以通过分析逻辑表达式判断是否存在C.不确定D.竞争冒险现象很难判断12、数字逻辑中的计数器可以实现计数功能。一个异步计数器和一个同步计数器的主要区别是什么？（）A.异步计数器的各触发器状态变化不同步，同步计数器的各触发器状态变化同步B.异步计数器的计数速度快，同步计数器的计数速度慢C.不确定D.异步计数器和同步计数器没有区别13、在数字逻辑中，有限状态机（FSM）是一种用于描述时序逻辑行为的模型。以下关于有限状态机的描述中，正确的是（）A.由状态、输入、输出和状态转换组成B.可以用状态图和状态表来描述C.能够实现复杂的控制逻辑D.以上都是14、数字逻辑中的编码器可以分为多种类型，如二进制编码器、十进制编码器等。一个十进制-二进制编码器，当输入为十进制数7时，输出的二进制编码是什么？（）A.0111B.1110C.不确定D.根据编码器的类型判断15、在一个数字电路中，需要对两个4位的二进制数进行加法运算。为了实现这个加法功能，并且能够处理可能产生的进位，以下哪种加法器结构可能是最优的选择？（）A.半加器，只能处理两个一位二进制数相加B.全加器，考虑低位进位进行加法C.串行进位加法器，低位向高位逐位进位D.超前进位加法器，提前计算进位减少延迟16、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.40kHz17、在数字电路中，为了提高电路的可靠性和稳定性，常常采用冗余设计。以下关于冗余设计的描述，不正确的是（）A.冗余设计可以通过增加额外的硬件或逻辑来实现B.冗余设计能够降低电路发生故障的概率，但会增加成本和复杂度C.冗余设计只适用于对可靠性要求极高的关键系统，一般系统不需要采用D.冗余设计可以通过硬件冗余、信息冗余和时间冗余等方式实现18、在数字系统中，计数器的级联可以实现更大范围的计数。例如，将两个4位计数器级联，可以得到一个8位计数器。在级联时，需要注意低位计数器的进位信号连接到高位计数器的计数输入端。当低位计数器从1111计数到0000时，会产生一个进位信号。以下关于计数器级联的描述，正确的是：（）A.级联后的计数器计数速度变慢B.级联后的计数器的最大计数值不变C.级联后的计数器的时钟信号相同D.级联后的计数器的工作方式不变19、在数字逻辑设计中，若要使用PLA（可编程逻辑阵列）实现一个特定的逻辑功能，首先需要进行什么操作？（）A.编程B.布线C.绘制逻辑图D.以上都不是20、考虑一个8选1数据选择器，当地址输入为101时，以下哪种数据输入将被输出？（）A.第1路输入B.第3路输入C.第5路输入D.第7路输入二、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）详细解释数字逻辑中施密特触发器的特点和应用场景，通过实际电路分析其工作过程和性能优势。2、（本题5分）说明在数字系统中如何进行数据的并串转换和串并转换，以及其应用场景。3、（本题5分）详细阐述如何用硬件描述语言实现一个同步计数器的计数范围控制。4、（本题5分）解释什么是数字逻辑中的流水线技术，它的优点和缺点是什么，以及在什么情况下使用。5、（本题5分）解释在数字系统中什么是异步复位和同步复位，它们的优缺点分别是什么。三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）设计一个能检测输入的二十位二进制数中是否存在连续十一个1的电路，用逻辑门实现，画出逻辑图。2、（本题5分）设计一个译码器，将8位二进制输入信号译码为256个输出信号。3、（本题5分）设计一个译码器，将19位二进制输入信号译码为524288个输出信号。4、（本题5分）设计一个能检测输入的七位二进制数中是否存在连续四个1的电路，用逻辑门实现，画出逻辑图。5、（本题5分）利用译码器和比较器设计一个能根据输入数字控制多个设备不同状态的电路，画出逻辑图和控制策略。四、分析题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）考虑一个由与非门组成的逻辑电路，其输入为三个信号X、Y、Z，输出为F。给出F的逻辑表达式，并通过真值表进行验证。分析该电路在简化逻辑表达式和降低硬