西北大學(xué)《數(shù)學(xué)軟件與實(shí)驗(yàn)》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

站名：站名：年級(jí)專(zhuān)業(yè)：姓名：學(xué)號(hào)：凡年級(jí)專(zhuān)業(yè)、姓名、學(xué)號(hào)錯(cuò)寫(xiě)、漏寫(xiě)或字跡不清者，成績(jī)按零分記?！堋狻€…………第1頁(yè)，共1頁(yè)西北大學(xué)《數(shù)學(xué)軟件與實(shí)驗(yàn)》

2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號(hào)一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共25個(gè)小題，每小題1分，共25分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的．）1、在數(shù)字邏輯電路的測(cè)試和驗(yàn)證中，經(jīng)常使用邏輯分析儀等工具。以下關(guān)于邏輯分析儀的描述，錯(cuò)誤的是（）A.邏輯分析儀可以同時(shí)監(jiān)測(cè)多個(gè)數(shù)字信號(hào)，并以圖形或數(shù)據(jù)的形式顯示B.邏輯分析儀可以幫助我們發(fā)現(xiàn)數(shù)字電路中的故障和錯(cuò)誤C.邏輯分析儀只能用于測(cè)試簡(jiǎn)單的數(shù)字電路，對(duì)于復(fù)雜的系統(tǒng)無(wú)法發(fā)揮作用D.使用邏輯分析儀時(shí)，需要正確設(shè)置觸發(fā)條件和采樣頻率等參數(shù)2、在數(shù)字邏輯的競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)現(xiàn)象分析中，假設(shè)一個(gè)邏輯表達(dá)式在某些輸入條件下可能產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)。以下哪個(gè)工具或方法可以幫助準(zhǔn)確地分析和預(yù)測(cè)這種現(xiàn)象（）A.邏輯分析儀B.示波器C.手工計(jì)算D.以上方法都不準(zhǔn)確3、編碼器的功能是將輸入的信號(hào)轉(zhuǎn)換為特定的編碼輸出。以下關(guān)于編碼器的描述，不正確的是（）A.普通編碼器在多個(gè)輸入同時(shí)有效時(shí)可能會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤輸出B.優(yōu)先編碼器會(huì)對(duì)優(yōu)先級(jí)高的輸入進(jìn)行編碼輸出C.編碼器可以將十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制編碼D.編碼器的輸入數(shù)量和輸出編碼的位數(shù)是固定的4、假設(shè)正在設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字時(shí)鐘系統(tǒng)，其中需要一個(gè)分頻器將高頻時(shí)鐘信號(hào)轉(zhuǎn)換為低頻的秒脈沖信號(hào)。以下哪種分頻器結(jié)構(gòu)可能是最適合的？（）A.計(jì)數(shù)器型分頻器，通過(guò)計(jì)數(shù)實(shí)現(xiàn)分頻B.觸發(fā)器型分頻器，基于觸發(fā)器狀態(tài)變化分頻C.邏輯門(mén)型分頻器，由邏輯門(mén)組合構(gòu)成D.以上分頻器結(jié)構(gòu)效果相同，可隨意選擇5、對(duì)于一個(gè)由D觸發(fā)器構(gòu)成的移位寄存器，如果要實(shí)現(xiàn)串行輸入并行輸出，最少需要幾個(gè)D觸發(fā)器？（）A.2B.4C.8D.166、在數(shù)字系統(tǒng)中，異步復(fù)位和同步復(fù)位是兩種常見(jiàn)的復(fù)位方式。異步復(fù)位不受時(shí)鐘信號(hào)的控制，而同步復(fù)位在時(shí)鐘信號(hào)的有效沿進(jìn)行復(fù)位操作。以下關(guān)于異步復(fù)位和同步復(fù)位的比較，正確的是：（）A.異步復(fù)位的可靠性高于同步復(fù)位B.同步復(fù)位更容易產(chǎn)生毛刺C.異步復(fù)位可能會(huì)導(dǎo)致亞穩(wěn)態(tài)D.同步復(fù)位的設(shè)計(jì)更簡(jiǎn)單7、在數(shù)字邏輯中，編碼器和譯碼器有著不同的功能。假設(shè)我們正在使用編碼器和譯碼器。以下關(guān)于編碼器和譯碼器的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.編碼器將多個(gè)輸入信號(hào)編碼為較少位的輸出信號(hào)B.譯碼器將輸入的二進(jìn)制代碼轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)C.優(yōu)先編碼器在多個(gè)輸入同時(shí)有效時(shí)，只對(duì)優(yōu)先級(jí)高的輸入進(jìn)行編碼D.編碼器和譯碼器的輸入和輸出位數(shù)是固定不變的，不能根據(jù)需求進(jìn)行調(diào)整8、在數(shù)字電路中，加法器的進(jìn)位鏈可以采用不同的結(jié)構(gòu)。假設(shè)一個(gè)16位加法器，采用先行進(jìn)位結(jié)構(gòu)，與串行進(jìn)位結(jié)構(gòu)相比，以下哪個(gè)方面會(huì)有顯著的改善？（）A.電路的復(fù)雜度B.計(jì)算速度C.功耗D.占用的芯片面積9、在數(shù)字電路中，若要將一個(gè)頻率為100kHz的方波信號(hào)分頻為10kHz的方波信號(hào)，需要幾級(jí)分頻電路？（）A.3B.4C.5D.1010、數(shù)字邏輯是計(jì)算機(jī)科學(xué)和電子工程的重要基礎(chǔ)，它主要研究數(shù)字信號(hào)和數(shù)字電路的設(shè)計(jì)與分析。在數(shù)字邏輯中，二進(jìn)制數(shù)是最基本的數(shù)值表示形式。以下關(guān)于二進(jìn)制數(shù)的描述，錯(cuò)誤的是（）A.二進(jìn)制數(shù)只有0和1兩個(gè)數(shù)字B.二進(jìn)制數(shù)的位權(quán)是2的冪次方C.二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)可以通過(guò)位權(quán)展開(kāi)相加的方法D.二進(jìn)制數(shù)在進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算時(shí)，規(guī)則比十進(jìn)制數(shù)簡(jiǎn)單，所以在所有情況下都更適合進(jìn)行計(jì)算11、在數(shù)字邏輯中，卡諾圖是一種用于簡(jiǎn)化邏輯函數(shù)的工具。假設(shè)要簡(jiǎn)化一個(gè)包含4個(gè)變量的邏輯函數(shù)，使用卡諾圖進(jìn)行化簡(jiǎn)時(shí)，以下哪種情況可能會(huì)導(dǎo)致化簡(jiǎn)結(jié)果不是最簡(jiǎn)形式？（）A.圈合并的規(guī)則使用不當(dāng)B.變量的排列順序不正確C.卡諾圖中的1分布不規(guī)則D.只要使用卡諾圖，就一定能得到最簡(jiǎn)形式12、在數(shù)字電路中，施密特觸發(fā)器具有回差特性。關(guān)于施密特觸發(fā)器的應(yīng)用，以下說(shuō)法不正確的是（）A.施密特觸發(fā)器可以用于波形整形B.施密特觸發(fā)器可以用于脈沖鑒幅C.施密特觸發(fā)器可以用于消除干擾信號(hào)D.施密特觸發(fā)器只能用于數(shù)字電路，不能用于模擬電路13、在數(shù)字邏輯中，若要將一個(gè)8位的二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為格雷碼，以下哪種方法是正確的？（）A.依次對(duì)每一位進(jìn)行轉(zhuǎn)換B.整體進(jìn)行邏輯運(yùn)算C.通過(guò)計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)D.無(wú)法直接轉(zhuǎn)換14、在數(shù)字電路中，若要將一個(gè)4位的并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為串行數(shù)據(jù)輸出，以下哪種方法是可行的？（）A.使用數(shù)據(jù)選擇器B.使用移位寄存器C.使用加法器D.使用計(jì)數(shù)器15、對(duì)于一個(gè)由JK觸發(fā)器構(gòu)成的時(shí)序邏輯電路，若要實(shí)現(xiàn)自啟動(dòng)功能，需要檢查：（）A.狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖B.邏輯表達(dá)式C.真值表D.卡諾圖16、在數(shù)字系統(tǒng)中，要將一個(gè)4位的二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為格雷碼，以下轉(zhuǎn)換方式正確的是：（）A.直接按位取反B.相鄰位異或C.相鄰位相加D.整體乘以217、在數(shù)字邏輯電路的實(shí)現(xiàn)中，可編程邏輯器件（PLD）如CPLD和FPGA得到了廣泛的應(yīng)用。以下關(guān)于可編程邏輯器件的描述，錯(cuò)誤的是（）A.CPLD結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適合實(shí)現(xiàn)規(guī)模較小的邏輯電路B.FPGA具有更高的靈活性和集成度，適合復(fù)雜的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)C.可編程邏輯器件在使用前需要進(jìn)行編程，可以通過(guò)硬件描述語(yǔ)言或原理圖輸入等方式D.一旦可編程邏輯器件被編程，就不能再進(jìn)行修改，除非更換器件18、對(duì)于一個(gè)由多個(gè)邏輯門(mén)組成的電路，已知輸入信號(hào)A、B、C的變化順序?yàn)?00->001->010->011，輸出信號(hào)的變化順序?yàn)?->0->1->0，該電路實(shí)現(xiàn)的是什么邏輯功能？（）A.與B.或C.非D.異或19、在數(shù)字邏輯的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)中，以下關(guān)于人工智能與數(shù)字邏輯的融合的描述，不正確的是（）A.數(shù)字邏輯將在人工智能的硬件實(shí)現(xiàn)中發(fā)揮重要作用B.人工智能的發(fā)展將推動(dòng)數(shù)字邏輯技術(shù)的創(chuàng)新C.數(shù)字邏輯的發(fā)展將完全依賴(lài)于人工智能的需求D.兩者的融合將為計(jì)算領(lǐng)域帶來(lái)新的突破和應(yīng)用20、在數(shù)字系統(tǒng)中，時(shí)鐘信號(hào)的質(zhì)量對(duì)系統(tǒng)的性能至關(guān)重要。以下關(guān)于時(shí)鐘信號(hào)的描述，不正確的是（）A.時(shí)鐘信號(hào)的頻率決定了系統(tǒng)的工作速度B.時(shí)鐘信號(hào)的占空比會(huì)影響數(shù)字電路的功耗和性能C.時(shí)鐘信號(hào)的抖動(dòng)和偏移會(huì)導(dǎo)致數(shù)字電路的誤操作D.時(shí)鐘信號(hào)可以由任何一個(gè)邏輯門(mén)的輸出提供，不需要專(zhuān)門(mén)的時(shí)鐘源21、對(duì)于一個(gè)4位的二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器，從0000開(kāi)始計(jì)數(shù)，經(jīng)過(guò)10個(gè)時(shí)鐘脈沖后，計(jì)數(shù)器的狀態(tài)為？（）A.1010B.1001C.1011D.110022、邏輯函數(shù)的化簡(jiǎn)方法有多種。假設(shè)我們正在嘗試化簡(jiǎn)一個(gè)復(fù)雜的邏輯函數(shù)。以下關(guān)于邏輯函數(shù)化簡(jiǎn)的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.公式法化簡(jiǎn)邏輯函數(shù)需要熟練掌握布爾代數(shù)的定律和規(guī)則B.卡諾圖化簡(jiǎn)法直觀形象，適用于變量較少的邏輯函數(shù)化簡(jiǎn)C.無(wú)論使用哪種化簡(jiǎn)方法，得到的最簡(jiǎn)邏輯表達(dá)式都是唯一的D.邏輯函數(shù)的化簡(jiǎn)可以降低電路成本，提高電路的可靠性和穩(wěn)定性23、在數(shù)字通信系統(tǒng)中，數(shù)字邏輯也發(fā)揮著重要的作用。以下關(guān)于數(shù)字通信中數(shù)字邏輯的描述，錯(cuò)誤的是（）A.數(shù)字調(diào)制和解調(diào)可以通過(guò)數(shù)字邏輯電路來(lái)實(shí)現(xiàn)B.糾錯(cuò)編碼和解碼需要用到數(shù)字邏輯的運(yùn)算C.數(shù)字通信中的信號(hào)處理和傳輸都離不開(kāi)數(shù)字邏輯D.數(shù)字邏輯在數(shù)字通信中的應(yīng)用非常簡(jiǎn)單，不需要深入研究24、在數(shù)字邏輯中，時(shí)序邏輯電路與組合邏輯電路的重要區(qū)別在于時(shí)序邏輯電路具有記憶功能。以下關(guān)于時(shí)序邏輯電路特點(diǎn)的描述中，正確的是（）A.輸出不僅取決于當(dāng)前輸入，還取決于電路的過(guò)去狀態(tài)B.通常包含觸發(fā)器等存儲(chǔ)元件C.其行為可以用狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖和狀態(tài)表來(lái)描述D.以上都是25、組合邏輯電路的輸出僅僅取決于當(dāng)前的輸入，不存在存儲(chǔ)元件。在設(shè)計(jì)組合邏輯電路時(shí)，需要根據(jù)邏輯功能進(jìn)行化簡(jiǎn)和優(yōu)化。假設(shè)有一個(gè)組合邏輯電路，用于判斷一個(gè)三位二進(jìn)制數(shù)是否能被3整除。以下關(guān)于該電路設(shè)計(jì)的描述，正確的是：（）A.可以使用多個(gè)與門(mén)和或門(mén)實(shí)現(xiàn)B.必須使用加法器和比較器實(shí)現(xiàn)C.無(wú)法通過(guò)簡(jiǎn)單的邏輯門(mén)實(shí)現(xiàn)D.只需要一個(gè)非門(mén)就能實(shí)現(xiàn)二、簡(jiǎn)答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）闡述數(shù)字邏輯中計(jì)數(shù)器的自啟動(dòng)特性和設(shè)計(jì)方法，通過(guò)具體例子說(shuō)明如何確保計(jì)數(shù)器能夠從任意初始狀態(tài)進(jìn)入有效計(jì)數(shù)狀態(tài)。2、（本題5分）詳細(xì)說(shuō)明在譯碼器的譯碼速度優(yōu)化中，采用的技術(shù)和實(shí)現(xiàn)方法。3、（本題5分）在數(shù)字系統(tǒng)中，解釋加法器和減法器的實(shí)現(xiàn)原理，分析它們?cè)谟?jì)算機(jī)算術(shù)運(yùn)算中的重要性。4、（本題5分）詳細(xì)解釋數(shù)字邏輯中計(jì)數(shù)器的分類(lèi)（如同步計(jì)數(shù)器和異步計(jì)數(shù)器），分析它們的工作特點(diǎn)和在實(shí)際應(yīng)用中的選擇依據(jù)。三、設(shè)計(jì)題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）利用數(shù)據(jù)選擇器和比較器設(shè)計(jì)一個(gè)能根據(jù)輸入數(shù)據(jù)選擇輸出特定格式數(shù)字的電路，畫(huà)出邏輯圖和選擇規(guī)則。2、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)據(jù)選擇器，根據(jù)20個(gè)控制信號(hào)從1048576個(gè)輸入數(shù)據(jù)中選擇一個(gè)輸出。3、（本題5分）使用移位寄存器和邏輯門(mén)設(shè)計(jì)一個(gè)能實(shí)現(xiàn)串行數(shù)據(jù)并行輸出的電路，畫(huà)出邏輯圖和工作時(shí)序。4、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)能檢測(cè)輸入的四位二進(jìn)制數(shù)中是否存在連續(xù)兩個(gè)1的電路，用邏輯門(mén)實(shí)現(xiàn)，畫(huà)出邏輯圖。5、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)組合邏輯電路，判斷一個(gè)5位二進(jìn)制數(shù)是否能被3整除。四、分析題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題10分）構(gòu)建一個(gè)數(shù)字比較器，用于比較兩個(gè)6位二進(jìn)制數(shù)的大小。詳細(xì)闡述比較器的設(shè)計(jì)思路，包括如何逐位比較、確定大小關(guān)系以