合肥工業(yè)大學(xué)《數(shù)字媒體技術(shù)學(xué)科前沿》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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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20個小題，每小題1分，共20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、在數(shù)字邏輯設(shè)計中，編碼器的作用是什么？一個8線-3線編碼器，當(dāng)輸入為某一特定組合時，輸出的二進(jìn)制編碼是唯一的嗎？（）A.編碼器將多個輸入信號編碼為較少的輸出信號，輸出編碼是唯一的B.編碼器將多個輸入信號編碼為較多的輸出信號，輸出編碼是唯一的C.不確定D.編碼器的輸出編碼不一定是唯一的2、若一個數(shù)字系統(tǒng)的輸入信號頻率為100kHz，經(jīng)過一個二分頻電路后，輸出信號的頻率是多少？（）A.50kHzB.200kHzC.100kHzD.不確定3、數(shù)字邏輯中的計數(shù)器可以按照不同的計數(shù)方式進(jìn)行計數(shù)。一個模10計數(shù)器，需要幾個觸發(fā)器來實現(xiàn)？（）A.四個B.五個C.不確定D.根據(jù)計數(shù)器的類型判斷4、在數(shù)字邏輯中，若要將兩個8位二進(jìn)制數(shù)相減，并產(chǎn)生借位輸出，以下哪種組合邏輯門較為合適？（）A.異或門和與門B.同或門和或門C.與非門和或非門D.減法器和與門5、對于數(shù)字電路中的移位寄存器，假設(shè)需要實現(xiàn)串行數(shù)據(jù)到并行數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。以下哪種類型的移位寄存器最適合？（）A.左移寄存器B.右移寄存器C.雙向移位寄存器D.以上寄存器均可6、若一個數(shù)字系統(tǒng)的時鐘頻率為50MHz，經(jīng)過一個四分頻電路后，輸出信號的周期是多少？（）A.80nsB.40nsC.20nsD.10ns7、在數(shù)字系統(tǒng)中，信號完整性是影響系統(tǒng)性能的重要因素。以下關(guān)于信號完整性的描述，錯誤的是（）A.信號反射、串?dāng)_和電磁干擾會影響信號完整性B.增加信號的上升時間可以減少信號反射C.合理的布線和端接可以改善信號完整性D.信號完整性問題只在高速數(shù)字系統(tǒng)中存在，低速系統(tǒng)中可以忽略8、在數(shù)字邏輯中，需要對一個邏輯表達(dá)式進(jìn)行化簡并轉(zhuǎn)換成最簡與或表達(dá)式。給定表達(dá)式F=(A+B)(A'+C)，以下哪種化簡步驟是正確的？（）A.F=A+BCB.F=A+AC+B+BCC.F=A+BD.F=A'+B'9、想象一個數(shù)字系統(tǒng)中，需要對輸入的模擬信號進(jìn)行數(shù)字化處理。以下哪個步驟可能是最先需要進(jìn)行的？（）A.采樣，按照一定的時間間隔獲取模擬信號的樣本值B.量化，將采樣得到的模擬值轉(zhuǎn)換為離散的數(shù)字值C.編碼，對量化后的數(shù)字值進(jìn)行編碼，以便存儲和傳輸D.濾波，去除模擬信號中的噪聲10、數(shù)字邏輯中的全加器可以實現(xiàn)三個一位二進(jìn)制數(shù)的相加。一個全加器的輸入為A=1，B=0，進(jìn)位C_in=1，那么輸出的和S和進(jìn)位C_out分別是多少？（）A.S=0，C_out=1B.S=1，C_out=0C.不確定D.根據(jù)其他因素判斷11、譯碼器是編碼器的逆過程，它將輸入的編碼轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的輸出信號。以下關(guān)于譯碼器的說法，不正確的是（）A.譯碼器可以將二進(jìn)制編碼轉(zhuǎn)換為多個輸出信號，每個輸出信號對應(yīng)一個編碼值B.二進(jìn)制譯碼器的輸入編碼位數(shù)和輸出信號數(shù)量之間存在固定的關(guān)系C.譯碼器在數(shù)字電路中常用于地址譯碼和數(shù)據(jù)選擇D.譯碼器的輸出信號總是相互獨立，不會存在相互影響的情況12、在數(shù)字邏輯電路的故障診斷中，有多種方法可以使用。以下關(guān)于故障診斷方法的描述，錯誤的是（）A.可以通過觀察電路的輸出信號是否符合預(yù)期來判斷是否存在故障B.可以使用邏輯分析儀等工具對電路中的信號進(jìn)行監(jiān)測和分析C.可以采用替換法，逐個更換可能故障的元器件來確定故障位置D.故障診斷只需要依靠經(jīng)驗和直覺，不需要遵循任何科學(xué)的方法和流程13、在數(shù)字邏輯設(shè)計中，有限狀態(tài)機（FSM）是一種重要的模型。以下關(guān)于有限狀態(tài)機的描述中，錯誤的是（）A.有限狀態(tài)機可以分為摩爾型和米利型B.摩爾型有限狀態(tài)機的輸出只取決于當(dāng)前狀態(tài)C.米利型有限狀態(tài)機的輸出只取決于輸入D.有限狀態(tài)機可以用狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖和狀態(tài)表來描述14、邏輯函數(shù)的化簡方法有多種。假設(shè)我們正在嘗試化簡一個復(fù)雜的邏輯函數(shù)。以下關(guān)于邏輯函數(shù)化簡的描述，哪一項是不準(zhǔn)確的？（）A.公式法化簡邏輯函數(shù)需要熟練掌握布爾代數(shù)的定律和規(guī)則B.卡諾圖化簡法直觀形象，適用于變量較少的邏輯函數(shù)化簡C.無論使用哪種化簡方法，得到的最簡邏輯表達(dá)式都是唯一的D.邏輯函數(shù)的化簡可以降低電路成本，提高電路的可靠性和穩(wěn)定性15、已知一個邏輯函數(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現(xiàn)，需要幾個與非門？（）A.2B.3C.4D.516、在數(shù)字邏輯中，邏輯運算包括與、或、非、異或等。關(guān)于邏輯運算的性質(zhì)，以下描述錯誤的是（）A.與運算中，只有當(dāng)所有輸入都為1時，輸出才為1B.或運算中，只要有一個輸入為1，輸出就為1C.非運算將輸入的邏輯值取反D.異或運算中，當(dāng)兩個輸入相同時，輸出為1；不同時，輸出為017、對于一個同步時序邏輯電路，若輸入信號在時鐘脈沖有效沿之后發(fā)生變化，對輸出有影響嗎？（）A.有B.沒有C.不確定D.以上都有可能18、對于一個用FPGA實現(xiàn)的數(shù)字邏輯電路，以下哪種描述方式通常被使用？（）A.原理圖B.硬件描述語言C.真值表D.以上都可以19、假設(shè)要設(shè)計一個數(shù)字電路來實現(xiàn)一個加法/減法器，能夠根據(jù)控制信號選擇進(jìn)行加法或減法操作。以下哪種設(shè)計思路可能是最合理的？（）A.使用一個加法器和一個減法器，通過控制信號選擇輸出B.在加法器的基礎(chǔ)上，通過改變輸入的符號實現(xiàn)減法操作C.重新設(shè)計一個能夠同時實現(xiàn)加法和減法的專用電路D.以上思路都不合理20、在數(shù)字邏輯的教學(xué)和學(xué)習(xí)中，實驗環(huán)節(jié)是非常重要的。以下關(guān)于數(shù)字邏輯實驗的描述，正確的是（）A.數(shù)字邏輯實驗可以幫助學(xué)生更好地理解理論知識，提高動手能力B.實驗中只需要按照實驗指導(dǎo)書的步驟進(jìn)行操作，不需要思考和創(chuàng)新C.數(shù)字邏輯實驗的結(jié)果一定是準(zhǔn)確無誤的，不會出現(xiàn)任何問題D.數(shù)字邏輯實驗設(shè)備的先進(jìn)程度決定了實驗教學(xué)的質(zhì)量和效果二、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）解釋什么是數(shù)字邏輯中的異步電路的脈沖模式，以及其應(yīng)用場景。2、（本題5分）詳細(xì)說明在數(shù)字系統(tǒng)中，如何使用狀態(tài)機來描述和實現(xiàn)復(fù)雜的邏輯控制過程，給出具體的例子。3、（本題5分）詳細(xì)闡述如何用邏輯門實現(xiàn)一個比較器的級聯(lián)，實現(xiàn)多個數(shù)的排序。4、（本題5分）在數(shù)字系統(tǒng)中，解釋如何利用數(shù)字邏輯實現(xiàn)數(shù)字音頻處理中的濾波和均衡功能，分析其原理和實現(xiàn)方法。5、（本題5分）解釋什么是數(shù)字邏輯中的異步電路的metastabilitywindow（亞穩(wěn)態(tài)窗口），以及如何減小其影響。三、設(shè)計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）設(shè)計一個全加器，能夠進(jìn)行三個64位二進(jìn)制數(shù)的加法運算，并輸出結(jié)果和進(jìn)位的擴展表示。2、（本題5分）用數(shù)據(jù)選擇器和邏輯門設(shè)計一個能判斷輸入的4位二進(jìn)制數(shù)是否為偶數(shù)的電路，給出邏輯圖和分析過程。3、（本題5分）設(shè)計一個組合邏輯電路，判斷輸入的12位二進(jìn)制數(shù)是否為回文數(shù)（即正著讀和倒著讀相同），輸出結(jié)果為1表示是，0表示否，畫出邏輯圖。4、（本題5分）設(shè)計一個全加器，能夠進(jìn)行三個256位二進(jìn)制數(shù)的加法運算，并輸出結(jié)果和進(jìn)位的詳細(xì)表示。5、（本題5分）用邏輯門設(shè)計一個能實現(xiàn)兩個6位二進(jìn)制數(shù)加法運算（考慮進(jìn)位）的電路，畫出邏輯圖和真值表。四、分析題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）設(shè)計一個數(shù)字電路，能夠檢測一個32位二進(jìn)制數(shù)中1的個數(shù)。分析檢測的邏輯思路，可以采用逐位判斷或者其他高效的算法。說明電路中如何實現(xiàn)計數(shù)和結(jié)果輸出，以及如何優(yōu)化電路以提高檢測速度