茅臺(tái)學(xué)院《數(shù)字科技前沿》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)期期末試卷院(系)_______班級_______學(xué)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(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)字電路中，若要對一個(gè)16位的二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行取反操作，以下哪種方法是最有效的？（）A.逐位取反B.使用反相器芯片C.通過邏輯運(yùn)算D.以上都不是2、數(shù)字邏輯中的計(jì)數(shù)器可以按照不同的計(jì)數(shù)方式進(jìn)行計(jì)數(shù)。一個(gè)模10計(jì)數(shù)器，需要幾個(gè)觸發(fā)器來實(shí)現(xiàn)？（）A.四個(gè)B.五個(gè)C.不確定D.根據(jù)計(jì)數(shù)器的類型判斷3、在數(shù)字電路的邏輯門延遲分析中，假設(shè)一個(gè)組合邏輯電路由多個(gè)邏輯門組成，輸入信號經(jīng)過這些門的傳播延遲會(huì)影響電路的性能。以下哪種因素對邏輯門延遲的影響最大？（）A.邏輯門的類型B.輸入信號的變化頻率C.電路的復(fù)雜度D.電源電壓的穩(wěn)定性4、在數(shù)字邏輯中，若要對一個(gè)8位的二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行奇偶校驗(yàn)，校驗(yàn)位應(yīng)設(shè)置在：（）A.最高位B.最低位C.次高位D.次低位5、已知一個(gè)數(shù)字電路的功耗主要由靜態(tài)功耗和動(dòng)態(tài)功耗組成，當(dāng)電路的工作頻率增加時(shí)，哪種功耗會(huì)顯著增加？（）A.靜態(tài)功耗B.動(dòng)態(tài)功耗C.靜態(tài)和動(dòng)態(tài)功耗都會(huì)增加D.靜態(tài)和動(dòng)態(tài)功耗都不變6、對于一個(gè)T觸發(fā)器，當(dāng)T=1時(shí)，在時(shí)鐘脈沖作用下，觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)的功能是：（）A.保持B.置0C.置1D.翻轉(zhuǎn)7、在數(shù)字邏輯電路中，信號的傳輸和延遲會(huì)對電路的性能產(chǎn)生影響。以下關(guān)于信號延遲的描述，錯(cuò)誤的是（）A.信號在導(dǎo)線中傳輸會(huì)存在一定的延遲，延遲時(shí)間與導(dǎo)線長度和信號傳播速度有關(guān)B.邏輯門的輸入到輸出也存在延遲，不同類型的邏輯門延遲時(shí)間可能不同C.信號延遲可能導(dǎo)致時(shí)序邏輯電路出現(xiàn)錯(cuò)誤，需要在設(shè)計(jì)中進(jìn)行考慮D.可以通過增加電路的復(fù)雜度來完全消除信號延遲的影響8、在數(shù)字邏輯中，若要實(shí)現(xiàn)一個(gè)能產(chǎn)生周期為1ms脈沖信號的電路，時(shí)鐘頻率至少需要多少？（）A.1kHzB.1MHzC.1000HzD.1000MHz9、若要設(shè)計(jì)一個(gè)能產(chǎn)生101010序列的數(shù)字電路，最簡的方法是使用：（）A.計(jì)數(shù)器B.移位寄存器C.數(shù)據(jù)選擇器D.編碼器10、在數(shù)字系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)選擇器可以根據(jù)控制信號從多個(gè)輸入數(shù)據(jù)中選擇一個(gè)輸出。以下關(guān)于數(shù)據(jù)選擇器的描述中，正確的是（）A.數(shù)據(jù)選擇器的輸入數(shù)量是固定的B.控制信號的位數(shù)決定了輸入數(shù)據(jù)的數(shù)量C.可以用數(shù)據(jù)選擇器實(shí)現(xiàn)邏輯函數(shù)D.數(shù)據(jù)選擇器不能級聯(lián)使用11、對于一個(gè)異步計(jì)數(shù)器，若低位觸發(fā)器的輸出作為高位觸發(fā)器的時(shí)鐘輸入，那么在計(jì)數(shù)過程中可能會(huì)出現(xiàn)什么問題？（）A.競爭冒險(xiǎn)B.時(shí)序混亂C.無法計(jì)數(shù)D.以上都不是12、對于一個(gè)同步時(shí)序邏輯電路的狀態(tài)表，若存在兩個(gè)狀態(tài)在同一輸入下轉(zhuǎn)換到同一后繼狀態(tài)，則這兩個(gè)狀態(tài)是？（）A.等價(jià)狀態(tài)B.不等價(jià)狀態(tài)C.不確定D.以上都不對13、隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAM）在數(shù)字系統(tǒng)中用于臨時(shí)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。以下關(guān)于RAM的特點(diǎn)，描述不正確的是（）A.分為靜態(tài)RAM（SRAM）和動(dòng)態(tài)RAM（DRAM）B.DRAM的集成度比SRAM高，但速度較慢C.SRAM需要定時(shí)刷新來保持?jǐn)?shù)據(jù)，DRAM則不需要D.RAM的讀寫操作比ROM靈活14、在數(shù)字邏輯中，有限狀態(tài)機(jī)（FSM）是一種用于描述時(shí)序邏輯行為的模型。以下關(guān)于有限狀態(tài)機(jī)的描述中，正確的是（）A.由狀態(tài)、輸入、輸出和狀態(tài)轉(zhuǎn)換組成B.可以用狀態(tài)圖和狀態(tài)表來描述C.能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜的控制邏輯D.以上都是15、在數(shù)字邏輯的時(shí)序邏輯電路中，觸發(fā)器是存儲(chǔ)單元。假設(shè)一個(gè)D觸發(fā)器的D輸入端在時(shí)鐘上升沿之前為高電平，在上升沿時(shí)變?yōu)榈碗娖健Ｒ韵玛P(guān)于觸發(fā)器輸出端Q的狀態(tài)變化，哪個(gè)是正確的（）A.Q在上升沿變?yōu)楦唠娖紹.Q在上升沿變?yōu)榈碗娖紺.Q保持原來的狀態(tài)不變D.Q的狀態(tài)不確定二、簡答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）詳細(xì)說明數(shù)字邏輯中數(shù)據(jù)選擇器和數(shù)據(jù)分配器的級聯(lián)和組合使用方式，通過實(shí)際電路展示復(fù)雜邏輯功能的實(shí)現(xiàn)。2、（本題5分）在數(shù)字電路中，解釋如何進(jìn)行邏輯函數(shù)的變換，如將與或式轉(zhuǎn)換為或與式，以及這種變換在電路設(shè)計(jì)中的意義。3、（本題5分）闡述數(shù)字邏輯中編碼器的優(yōu)先編碼方式和普通編碼方式的區(qū)別，以及在不同應(yīng)用場景中的選擇依據(jù)。4、（本題5分）詳細(xì)闡述如何用邏輯門實(shí)現(xiàn)一個(gè)減法器，考慮借位的處理。三、分析題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）使用乘法器和加法器設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電路，能夠?qū)崿F(xiàn)對兩個(gè)多項(xiàng)式的乘法運(yùn)算。分析多項(xiàng)式乘法的算法和硬件實(shí)現(xiàn)，考慮系數(shù)的表示和運(yùn)算過程中的進(jìn)位處理，以及如何優(yōu)化電路以提高運(yùn)算效率。2、（本題5分）給定一個(gè)數(shù)字音頻處理系統(tǒng)中的音頻壓縮模塊，如MP3壓縮。分析音頻壓縮的原理和算法，設(shè)計(jì)相應(yīng)的數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)壓縮功能。探討如何在保證音頻質(zhì)量的前提下提高壓縮比和降低計(jì)算復(fù)雜度。3、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電路，能夠?qū)崿F(xiàn)對輸入的視頻信號進(jìn)行壓縮編碼。分析視頻壓縮的基本原理和算法，如幀內(nèi)預(yù)測、幀間預(yù)測等，以及在數(shù)字電路中實(shí)現(xiàn)這些算法的關(guān)鍵技術(shù)和挑戰(zhàn)。4、（本題5分）有一個(gè)數(shù)字存儲(chǔ)系統(tǒng)，需要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的寫入和讀取操作。設(shè)計(jì)相應(yīng)的地址譯碼電路、存儲(chǔ)單元陣列和讀寫控制電路。分析在讀寫過程中如何保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和完整性，以及如何提高存儲(chǔ)系統(tǒng)的訪問速度和存儲(chǔ)容量。5、（本題5分）使用比較器和鎖存器設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電路，能夠?qū)崿F(xiàn)對輸入信號的邊沿檢測和數(shù)據(jù)鎖存。分析邊沿檢測的原理和鎖存器的工作方式，以及如何在電路中準(zhǔn)確地捕捉信號的上升沿或下降沿，并可靠地鎖存數(shù)據(jù)。四、設(shè)計(jì)題（本大題共4個(gè)小題，共40分)1、（本題10分）利用數(shù)據(jù)選擇器和移位寄存器設(shè)計(jì)一個(gè)能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)循環(huán)左移或右移的電路，給出邏輯圖和控制信號。2、（本題10分）使用JK觸發(fā)器設(shè)計(jì)一個(gè)同步時(shí)序邏輯電路