昆明理工大學(xué)《數(shù)學(xué)軟件與實(shí)驗(yàn)》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁昆明理工大學(xué)

《數(shù)學(xué)軟件與實(shí)驗(yàn)》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共15個(gè)小題，每小題1分，共15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)字邏輯中，數(shù)制轉(zhuǎn)換是基本的操作。假設(shè)我們正在進(jìn)行不同數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換。以下關(guān)于數(shù)制轉(zhuǎn)換的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.二進(jìn)制轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制可以通過位權(quán)相加的方法實(shí)現(xiàn)B.十進(jìn)制轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制可以使用除2取余的方法，轉(zhuǎn)換結(jié)果是唯一的C.十六進(jìn)制和二進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換可以通過分組對應(yīng)快速完成D.任何數(shù)制都可以準(zhǔn)確無誤地轉(zhuǎn)換為其他數(shù)制，并且轉(zhuǎn)換過程中不會(huì)丟失信息2、考慮一個(gè)數(shù)字系統(tǒng)，需要存儲一組8位的數(shù)據(jù)。如果要實(shí)現(xiàn)這個(gè)存儲功能，并且能夠隨時(shí)讀取和寫入數(shù)據(jù)，以下哪種存儲器件是最合適的選擇？（）A.觸發(fā)器，能夠存儲一位數(shù)據(jù)B.寄存器，由多個(gè)觸發(fā)器組成，可以存儲多位數(shù)據(jù)C.計(jì)數(shù)器，用于計(jì)數(shù)操作，也能存儲數(shù)據(jù)D.移位寄存器，主要用于數(shù)據(jù)的移位操作3、考慮一個(gè)同步時(shí)序邏輯電路，其時(shí)鐘頻率為100MHz，若要實(shí)現(xiàn)一個(gè)周期為10μs的信號，需要多少個(gè)時(shí)鐘周期？（）A.1000B.100C.10D.14、當(dāng)研究數(shù)字電路中的計(jì)數(shù)器時(shí)，假設(shè)需要設(shè)計(jì)一個(gè)能夠從0計(jì)數(shù)到15的4位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器。以下哪種計(jì)數(shù)器類型可以實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能，并且在計(jì)數(shù)過程中具有較好的穩(wěn)定性？（）A.異步計(jì)數(shù)器B.同步計(jì)數(shù)器C.加法計(jì)數(shù)器D.減法計(jì)數(shù)器5、考慮數(shù)字邏輯中的計(jì)數(shù)器的級聯(lián)，假設(shè)將兩個(gè)模10的計(jì)數(shù)器級聯(lián)組成一個(gè)更大的計(jì)數(shù)器。以下關(guān)于級聯(lián)后的計(jì)數(shù)器的模值，哪個(gè)是正確的（）A.模20B.模100C.取決于級聯(lián)方式，可能是20或100D.以上都不對6、數(shù)字邏輯中的觸發(fā)器可以存儲一位二進(jìn)制數(shù)據(jù)。一個(gè)JK觸發(fā)器，在時(shí)鐘上升沿到來時(shí)，根據(jù)輸入J和K的值確定輸出。如果J=1，K=1，時(shí)鐘上升沿到來后，輸出會(huì)怎樣變化？（）A.輸出會(huì)翻轉(zhuǎn)B.輸出會(huì)保持不變C.不確定D.根據(jù)其他因素判斷7、在數(shù)字電路中，若一個(gè)編碼器有8個(gè)輸入信號，需要用幾位二進(jìn)制代碼進(jìn)行編碼輸出？（）A.2位B.3位C.4位D.8位8、已知一個(gè)編碼器有8個(gè)輸入信號，需要對其進(jìn)行編碼，則輸出的二進(jìn)制代碼至少需要幾位？（）A.2位B.3位C.4位D.8位9、編碼器是一種常見的組合邏輯電路。以下關(guān)于編碼器功能的描述中，正確的是（）A.將二進(jìn)制代碼轉(zhuǎn)換為特定的信號B.把輸入的并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為串行數(shù)據(jù)C.將一組輸入信號編碼為二進(jìn)制代碼D.對輸入的數(shù)字信號進(jìn)行放大和整形10、在數(shù)字邏輯中，移位寄存器不僅可以存儲數(shù)據(jù)，還可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的移位操作。以下關(guān)于移位寄存器的移位方式，錯(cuò)誤的是（）A.左移時(shí)，數(shù)據(jù)依次向左移動(dòng)，最高位丟失B.右移時(shí)，數(shù)據(jù)依次向右移動(dòng)，最低位丟失C.循環(huán)左移時(shí)，最高位移動(dòng)到最低位D.移位寄存器只能進(jìn)行單向移位，不能同時(shí)進(jìn)行左移和右移11、數(shù)字邏輯中的CPLD（復(fù)雜可編程邏輯器件）由多個(gè)可編程的邏輯塊組成。假設(shè)設(shè)計(jì)一個(gè)邏輯功能，使用CPLD實(shí)現(xiàn)，以下哪個(gè)因素對于資源利用效率影響較大？（）A.邏輯塊的數(shù)量B.邏輯塊之間的連接方式C.輸入輸出引腳的數(shù)量D.以上因素都很重要12、假設(shè)在一個(gè)數(shù)字控制系統(tǒng)中，需要根據(jù)輸入的數(shù)字信號產(chǎn)生相應(yīng)的控制脈沖。脈沖的寬度和周期需要精確控制以滿足系統(tǒng)要求。為了實(shí)現(xiàn)這種精確的脈沖生成，以下哪種數(shù)字邏輯器件是最合適的？（）A.計(jì)數(shù)器B.定時(shí)器C.移位寄存器D.譯碼器13、譯碼器是組合邏輯電路的一種，能夠?qū)⑤斎氲木幋a轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的輸出信號。對于譯碼器的功能和特點(diǎn)，以下描述錯(cuò)誤的是（）A.譯碼器可以將二進(jìn)制代碼轉(zhuǎn)換為特定的輸出信號，常用于數(shù)字顯示、地址譯碼等B.二進(jìn)制譯碼器的輸入代碼位數(shù)和輸出信號的數(shù)量之間存在固定的關(guān)系C.譯碼器的輸出通常是相互獨(dú)立的，一個(gè)時(shí)刻只有一個(gè)輸出有效D.譯碼器的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)相對簡單，不需要考慮復(fù)雜的邏輯關(guān)系14、已知一個(gè)數(shù)字系統(tǒng)的輸入為8位二進(jìn)制數(shù)，若要對其進(jìn)行奇偶校驗(yàn)并產(chǎn)生校驗(yàn)位，以下哪種方式能夠在硬件實(shí)現(xiàn)上更節(jié)省資源？（）A.使用組合邏輯電路B.使用時(shí)序邏輯電路C.使用計(jì)數(shù)器D.使用移位寄存器15、已知一個(gè)邏輯函數(shù)的最簡與或表達(dá)式為F=AB+CD，若要用最少的與非門來實(shí)現(xiàn)，需要幾個(gè)與非門？（）A.2B.3C.4D.5二、簡答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）詳細(xì)闡述如何用硬件描述語言實(shí)現(xiàn)一個(gè)有限狀態(tài)機(jī)的異常處理機(jī)制。2、（本題5分）解釋在數(shù)字邏輯中如何分析組合邏輯電路的競爭-冒險(xiǎn)現(xiàn)象，并通過修改邏輯表達(dá)式消除。3、（本題5分）深入解釋在編碼器的編碼擴(kuò)展中，如何增加編碼的位數(shù)以表示更多的信息。4、（本題5分）闡述數(shù)字邏輯中移位寄存器的左移和右移操作的實(shí)現(xiàn)方式，以及在數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用。三、分析題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字邏輯電路，實(shí)現(xiàn)將一個(gè)8位的二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為格雷碼。詳細(xì)闡述轉(zhuǎn)換的規(guī)則和方法，通過邏輯表達(dá)式和真值表進(jìn)行分析，并畫出邏輯電路圖。思考格雷碼在減少錯(cuò)誤傳播和提高可靠性方面的作用。2、（本題5分）有一個(gè)數(shù)字音頻編碼系統(tǒng)，需要將模擬音頻信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字編碼格式（如PCM編碼）。分析音頻編碼的原理和參數(shù)選擇，設(shè)計(jì)相應(yīng)的數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)音頻編碼功能。探討如何提高編碼的精度和效率。3、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電路，能夠?qū)崿F(xiàn)一個(gè)16位的除法器。深入分析除法運(yùn)算的邏輯和步驟，如試商法、移位相減法等。說明電路中如何實(shí)現(xiàn)商和余數(shù)的計(jì)算和輸出，以及如何處理除數(shù)為0的情況。4、（本題5分）有一個(gè)使用鎖存器的數(shù)字電路，分析鎖存器與觸發(fā)器的區(qū)別和聯(lián)系，以及鎖存器在數(shù)據(jù)暫存和同步控制中的應(yīng)用。通過具體電路示例，解釋鎖存器的工作原理和時(shí)序特性。5、（本題5分）給定一個(gè)數(shù)字邏輯電路的布局圖，分析電路的布線合理性和信號完整性。探討如何優(yōu)化布線以減少信號延遲、串?dāng)_和電磁干擾，提高電路的性能和可靠性。四、設(shè)計(jì)題（本大題共4個(gè)小題，共40分)1、（本題10分）使用D觸發(fā)器設(shè)計(jì)一個(gè)同步時(shí)序邏輯電路，實(shí)現(xiàn)一個(gè)模20的加法計(jì)數(shù)器，畫出狀