自覺遵守考場紀律如考試作弊此答卷無效密自覺遵守考場紀律如考試作弊此答卷無效密封線第1頁，共3頁許昌學院

《數字化輔助設計》2022-2023學年第一學期期末試卷院(系)_______班級_______學號_______姓名_______題號一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共15個小題，每小題1分，共15分．在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的．）1、考慮到一個數字系統的電源管理，需要根據系統的工作狀態動態地調整電源電壓和電流，以實現節能和提高系統穩定性。假設通過數字邏輯電路來控制電源管理模塊，以下哪種電源管理技術與數字邏輯電路的結合能夠提供最佳的節能效果？（）A.動態電壓頻率調整（DVFS）B.睡眠模式C.電源關斷D.以上都是2、假設要設計一個數字電路來實現一個比較器，能夠比較兩個8位二進制數的大小。以下哪種結構可能是最直接的實現方式？（）A.使用逐位比較的方法，通過邏輯門產生比較結果B.將兩個數相減，根據結果的符號判斷大小C.先將兩個數轉換為十進制，然后進行比較D.以上方式都不適合實現比較器3、在一個由多個邏輯門組成的數字電路中，已知每個邏輯門的延遲時間相同，若整個電路的總延遲時間為20ns，其中包含5個邏輯門，那么每個邏輯門的延遲時間大約是多少？（）A.2nsB.4nsC.5nsD.10ns4、在數字邏輯中，若要將一個十進制數37轉換為二進制數，其結果是多少？（）A.100101B.101001C.110101D.1001115、在數字電路中，使用二進制補碼進行減法運算時，若最高位產生了進位，則：（）A.結果為正B.結果為負C.結果溢出D.無法確定6、編碼器的功能是將輸入的信號轉換為特定的編碼輸出。以下關于編碼器的描述，不正確的是（）A.普通編碼器在多個輸入同時有效時可能會產生錯誤輸出B.優先編碼器會對優先級高的輸入進行編碼輸出C.編碼器可以將十進制數轉換為二進制編碼D.編碼器的輸入數量和輸出編碼的位數是固定的7、在組合邏輯電路設計中，若要實現一個四選一的數據選擇器，最少需要使用幾個二輸入與門？（）A.2B.3C.4D.58、在數字邏輯的研究領域，新興技術不斷涌現。以下關于量子計算與數字邏輯的描述，不正確的是（）A.量子計算有望突破傳統數字邏輯的計算能力限制B.量子計算的原理與傳統數字邏輯完全不同C.目前量子計算已經完全取代了傳統數字邏輯D.量子計算的發展仍面臨許多技術挑戰9、在數字邏輯中，數字系統的可靠性和穩定性是非常重要的。以下關于提高數字系統可靠性的方法，錯誤的是（）A.采用冗余技術，增加備份部件B.優化電路設計，減少競爭冒險C.提高電源穩定性，減少電源噪聲D.為了降低成本，可以使用質量較差的元器件10、假設正在設計一個用于醫療設備的數字邏輯電路，需要滿足嚴格的安全性和準確性標準。由于醫療設備直接關系到患者的生命健康，任何錯誤都可能導致嚴重后果。在這種情況下，以下哪種設計方法能夠最大程度地保證電路的可靠性？（）A.采用成熟的設計方案B.進行多次嚴格的測試C.引入容錯機制D.以上都是11、在數字邏輯電路中，同步時序電路和異步時序電路有明顯的區別。以下關于它們的描述，不正確的是（）A.同步時序電路使用統一的時鐘信號來控制狀態轉換B.異步時序電路的狀態轉換不受統一時鐘的控制C.同步時序電路的穩定性比異步時序電路好D.異步時序電路的設計比同步時序電路簡單12、用8選1數據選擇器實現邏輯函數F=A'B+AB'，需要將函數化為？（）A.標準與或式B.標準或與式C.最小項表達式D.最大項表達式13、對于一個同步計數器，在時鐘脈沖的上升沿，如果計數器處于最大狀態，下一個時鐘脈沖到來時計數器將：（）A.保持不變B.復位C.重新計數D.不確定14、在數字電路中，編碼器是一種常見的組合邏輯器件。假設需要設計一個8線-3線編碼器，即有8個輸入信號，3個輸出信號。當輸入信號有效時，輸出對應的二進制編碼。如果同時有多個輸入信號有效，以下哪種編碼器的輸出結果是符合設計要求的？（）A.輸出為任意值B.輸出為優先級最高的輸入對應的編碼C.輸出為所有有效輸入編碼的或運算結果D.輸出為所有有效輸入編碼的與運算結果15、在數字邏輯的應用場景中，以下關于計算機存儲系統的描述，錯誤的是（）A.內存和外存都使用數字邏輯來實現存儲和讀寫操作B.閃存是一種非易失性存儲介質，基于數字邏輯原理工作C.存儲系統的性能主要取決于存儲容量，與數字邏輯無關D.數字邏輯在存儲系統的地址譯碼和數據傳輸中發揮重要作用二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）深入分析在數字邏輯中的比較器的模擬數字混合設計中的關鍵問題。2、（本題5分）詳細說明數字邏輯中譯碼器的擴展和級聯方法，通過實際電路設計展示如何實現大規模的譯碼功能。3、（本題5分）詳細闡述如何用硬件描述語言實現一個有限狀態機的狀態存儲單元。4、（本題5分）說明在數字邏輯設計中如何考慮功耗優化，有哪些常見的方法可以降低電路的功耗。三、分析題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）設計一個同步時序電路，用于實現一個數字時鐘系統，能夠顯示小時、分鐘和秒。分析時鐘系統的計時邏輯和顯示控制，考慮如何實現時鐘的校準和調整功能，以及如何提高時鐘的精度和穩定性。2、（本題5分）設計一個異步時序電路，用于實現一個簡單的搶答器系統。分析搶答器的功能需求和異步電路的實現方式，討論如何避免競爭冒險和保證系統的公平性和穩定性。3、（本題5分）有一個數字電路，使用JK觸發器和與非門實現狀態機。分析狀態機的狀態轉換和輸出邏輯，給出狀態圖和邏輯表達式。通過具體的輸入序列，驗證狀態機的功能和性能。4、（本題5分）有一個使用鎖存器的數字電路，分析鎖存器與觸發器的區別和聯系，以及鎖存器在數據暫存和同步控制中的應用。通過具體電路示例，解釋鎖存器的工作原理和時序特性。5、（本題5分）設計一個數字邏輯電路，用于檢測一個6位二進制數中1的個數是否為偶數。詳細闡述設計思路，通過邏輯表達式和真值表進行分析，并畫出邏輯電路圖。探討該電路在奇偶校驗和數據完整性檢查中的應用。四、設計題（本大題共4個小題，共40分)1、（本題10分）利用比較器和計數器設計一個能統計輸入數字大于給定值的次數的電路，畫出邏輯圖和工作原理。2、（本題10分）設計一個數據選擇