黃山學(xué)院《空間藝術(shù)數(shù)字化表現(xiàn)》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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《空間藝術(shù)數(shù)字化表現(xiàn)》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷院(系)_______班級_______學(xué)號_______姓名_______題號一二三四總分得分一、單選題（本大題共15個(gè)小題，每小題2分，共30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)字系統(tǒng)中，三態(tài)門常用于實(shí)現(xiàn)總線的連接。以下關(guān)于三態(tài)門的描述中，不正確的是（）A.三態(tài)門有高電平、低電平和高阻態(tài)三種輸出狀態(tài)B.三態(tài)門可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)設(shè)備共享數(shù)據(jù)總線C.當(dāng)三態(tài)門處于高阻態(tài)時(shí)，相當(dāng)于與總線斷開D.三態(tài)門的控制信號決定了其輸出狀態(tài)2、考慮到一個(gè)數(shù)字信號處理系統(tǒng)，需要對輸入的數(shù)字信號進(jìn)行濾波和變換操作。這些操作通?；谔囟ǖ臄?shù)字邏輯算法和電路實(shí)現(xiàn)。為了實(shí)現(xiàn)高性能的數(shù)字信號濾波，以下哪種數(shù)字邏輯電路類型是首選？（）A.加法器B.乘法器C.計(jì)數(shù)器D.寄存器3、時(shí)序邏輯電路與組合邏輯電路不同，它包含存儲(chǔ)元件，能夠記住過去的輸入信息。常見的時(shí)序邏輯電路有觸發(fā)器、計(jì)數(shù)器和寄存器等。在一個(gè)D觸發(fā)器中，當(dāng)時(shí)鐘脈沖上升沿到來時(shí)，如果D輸入端的值為1，那么輸出Q的值將：（）A.保持不變B.變?yōu)?C.變?yōu)?D.不確定，取決于之前的狀態(tài)4、在數(shù)字系統(tǒng)中，計(jì)數(shù)器的級聯(lián)可以實(shí)現(xiàn)更大范圍的計(jì)數(shù)。例如，將兩個(gè)4位計(jì)數(shù)器級聯(lián)，可以得到一個(gè)8位計(jì)數(shù)器。在級聯(lián)時(shí)，需要注意低位計(jì)數(shù)器的進(jìn)位信號連接到高位計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)輸入端。當(dāng)?shù)臀挥?jì)數(shù)器從1111計(jì)數(shù)到0000時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)進(jìn)位信號。以下關(guān)于計(jì)數(shù)器級聯(lián)的描述，正確的是：（）A.級聯(lián)后的計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)速度變慢B.級聯(lián)后的計(jì)數(shù)器的最大計(jì)數(shù)值不變C.級聯(lián)后的計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘信號相同D.級聯(lián)后的計(jì)數(shù)器的工作方式不變5、現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）是一種大規(guī)模的可編程邏輯器件。關(guān)于FPGA的結(jié)構(gòu)，以下說法不正確的是（）A.FPGA由可編程邏輯塊、輸入輸出塊和互連資源組成B.可編程邏輯塊是FPGA的基本邏輯單元C.FPGA的布線資源是固定的，不能重新配置D.FPGA可以通過硬件描述語言進(jìn)行編程6、當(dāng)設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字邏輯電路來比較兩個(gè)4位二進(jìn)制數(shù)的大小關(guān)系時(shí)，以下哪種電路結(jié)構(gòu)和邏輯門的組合可能是最有效的（）A.使用多個(gè)比較器級聯(lián)B.僅使用與門和或門C.通過加法器計(jì)算差值判斷D.以上方法都效率低下7、考慮數(shù)字邏輯中的時(shí)序邏輯電路的穩(wěn)定性，假設(shè)一個(gè)時(shí)序電路在工作過程中出現(xiàn)了不穩(wěn)定的狀態(tài)跳轉(zhuǎn)。以下哪個(gè)因素最可能是導(dǎo)致這種不穩(wěn)定的原因（）A.輸入信號的噪聲B.時(shí)鐘信號的抖動(dòng)C.邏輯門的延遲D.以上因素都有可能8、在數(shù)字邏輯電路的時(shí)序分析中，假設(shè)一個(gè)時(shí)序電路由多個(gè)觸發(fā)器和組合邏輯組成，需要確定其建立時(shí)間、保持時(shí)間和時(shí)鐘到輸出的延遲等參數(shù)。這些參數(shù)對于電路的正確運(yùn)行和性能評估至關(guān)重要。以下哪種工具或方法在進(jìn)行時(shí)序分析時(shí)是必不可少的？（）A.邏輯模擬器B.硬件描述語言C.示波器D.頻譜分析儀9、對于一個(gè)同步清零的計(jì)數(shù)器，在清零信號有效時(shí)，計(jì)數(shù)器的狀態(tài)會(huì)立即變?yōu)槎嗌?？（）A.0B.最大計(jì)數(shù)值C.隨機(jī)值D.保持不變10、邏輯門是數(shù)字電路的基本單元，常見的邏輯門有與門、或門、非門等。對于與非門和或非門，以下說法錯(cuò)誤的是（）A.與非門是先進(jìn)行與運(yùn)算，然后對結(jié)果取非B.或非門是先進(jìn)行或運(yùn)算，然后對結(jié)果取非C.與非門和或非門都可以由與門、或門和非門組合而成D.與非門和或非門在邏輯功能上是完全相同的11、考慮一個(gè)數(shù)字系統(tǒng)中的編碼器，它需要將8個(gè)輸入信號編碼為3位的二進(jìn)制代碼輸出。以下哪種編碼器能夠滿足這個(gè)要求，并且具有較高的編碼效率？（）A.普通編碼器，任何時(shí)刻只允許一個(gè)輸入有效B.優(yōu)先編碼器，允許同時(shí)多個(gè)輸入，但優(yōu)先編碼優(yōu)先級高的C.二進(jìn)制編碼器，直接將輸入轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制D.十進(jìn)制編碼器，將十進(jìn)制輸入編碼為二進(jìn)制12、在數(shù)字邏輯的時(shí)序分析中，假設(shè)一個(gè)時(shí)序電路的建立時(shí)間和保持時(shí)間不滿足要求。以下哪種措施能夠有效地改善時(shí)序性能？（）A.增加時(shí)鐘頻率B.優(yōu)化邏輯電路C.插入緩沖器D.以上措施結(jié)合使用13、時(shí)序邏輯電路與組合邏輯電路不同，其輸出不僅取決于當(dāng)前的輸入，還與電路的原有狀態(tài)有關(guān)。以下關(guān)于時(shí)序邏輯電路的說法中，錯(cuò)誤的是（）A.觸發(fā)器是構(gòu)成時(shí)序邏輯電路的基本單元B.計(jì)數(shù)器是一種常見的時(shí)序邏輯電路C.時(shí)序邏輯電路中一定包含存儲(chǔ)元件D.時(shí)序邏輯電路的輸出與輸入的變化是同步的14、在數(shù)字邏輯中，可編程邏輯器件（PLD）如CPLD和FPGA為數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供了很大的靈活性。CPLD采用的是基于乘積項(xiàng)的結(jié)構(gòu)，而FPGA采用的是基于查找表的結(jié)構(gòu)。以下關(guān)于CPLD和FPGA的比較，正確的是：（）A.CPLD的集成度高于FPGAB.FPGA的編程靈活性高于CPLDC.CPLD的速度比FPGA快D.FPGA的功耗比CPLD低15、在數(shù)字邏輯電路的設(shè)計(jì)中，卡諾圖是一種用于化簡邏輯函數(shù)的有效工具?？ㄖZ圖通過相鄰最小項(xiàng)的合并來實(shí)現(xiàn)邏輯函數(shù)的化簡。對于一個(gè)具有4個(gè)變量的邏輯函數(shù)，其卡諾圖中相鄰的兩個(gè)最小項(xiàng)可以合并消去：（）A.0個(gè)變量B.1個(gè)變量C.2個(gè)變量D.3個(gè)變量二、簡答題（本大題共3個(gè)小題，共15分)1、（本題5分）說明在數(shù)字電路中如何實(shí)現(xiàn)乘法運(yùn)算，例如使用移位相加的方法。2、（本題5分）深入分析在時(shí)序邏輯電路的狀態(tài)化簡中，如何合并等價(jià)狀態(tài)以簡化狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖和邏輯電路。3、（本題5分）詳細(xì)說明在多路選擇器的容錯(cuò)設(shè)計(jì)中，如何實(shí)現(xiàn)故障自診斷和自恢復(fù)功能。三、分析題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）構(gòu)建一個(gè)數(shù)字邏輯電路，用于實(shí)現(xiàn)對衛(wèi)星通信信號的解調(diào)和解碼。全面分析衛(wèi)星通信的特點(diǎn)和協(xié)議要求，討論如何通過數(shù)字邏輯實(shí)現(xiàn)信號的捕獲、跟蹤和數(shù)據(jù)恢復(fù)。2、（本題5分）有一個(gè)數(shù)字通信系統(tǒng)中的差錯(cuò)控制編碼模塊，采用循環(huán)冗余校驗(yàn)（CRC）碼。分析CRC碼的生成和校驗(yàn)原理，設(shè)計(jì)相應(yīng)的數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)差錯(cuò)檢測和糾錯(cuò)功能。探討如何選擇合適的生成多項(xiàng)式和提高校驗(yàn)的可靠性。3、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字邏輯電路，用于實(shí)現(xiàn)對無線通信信號的解調(diào)。仔細(xì)分析解調(diào)算法和電路實(shí)現(xiàn)，包括載波恢復(fù)、同步檢測等模塊的邏輯設(shè)計(jì)，研究如何提高解調(diào)性能和抗干擾能力。4、（本題5分）使用計(jì)數(shù)器和邏輯門構(gòu)建一個(gè)數(shù)字頻率計(jì)，能夠測量輸入信號的頻率。分析頻率測量的原理和電路實(shí)現(xiàn)，包括計(jì)數(shù)時(shí)間的選擇和精度的計(jì)算，以及如何提高頻率計(jì)的測量范圍和分辨率。5、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電路，能夠?qū)斎氲膬蓚€(gè)16位二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行大小比較，并按照從大到小的順序輸出。深入分析比較和排序的邏輯過程，說明電路中如何實(shí)現(xiàn)比較和交換操作。考慮如何優(yōu)化電路以減少比較次數(shù)和提高排序速度。四、設(shè)計(jì)題（本大題