江南大学《数字科技前沿》2022-2023学年第一学期期末试卷

学校________________班级____________姓名____________考场____________准考证号学校________________班级____________姓名____________考场____________准考证号…………密…………封…………线…………内…………不…………要…………答…………题…………第1页，共3页江南大学

《数字科技前沿》2022-2023学年第一学期期末试卷题号一二三四总分得分批阅人一、单选题（本大题共30个小题，每小题1分，共30分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的．）1、在数字逻辑设计中，有限状态机（FSM）是一种重要的模型。以下关于有限状态机的描述中，错误的是（）A.有限状态机可以分为摩尔型和米利型B.摩尔型有限状态机的输出只取决于当前状态C.米利型有限状态机的输出只取决于输入D.有限状态机可以用状态转换图和状态表来描述2、在数字逻辑电路中，三态门可以实现数据的双向传输。当三态门的控制端为高电平时，输出处于高阻态。以下关于三态门的应用，错误的是：（）A.用于构建总线结构B.可以实现多个数据源的数据共享C.三态门的高阻态会导致数据丢失D.用于提高数据传输的效率3、在数字电路中，若要将一个频率为100kHz的方波信号分频为10kHz的方波信号，需要几级分频电路？（）A.3B.4C.5D.104、在数字逻辑电路的竞争冒险现象中，当输入信号发生变化时，可能会导致输出出现短暂的错误脉冲。假设一个逻辑电路存在竞争冒险，以下哪种方法可以有效地消除这种现象（）A.增加冗余项B.减少逻辑门的数量C.改变输入信号的频率D.以上方法都不能消除竞争冒险5、在数字逻辑电路中，信号的传输和延迟会对电路的性能产生影响。以下关于信号延迟的描述，错误的是（）A.信号在导线中传输会存在一定的延迟，延迟时间与导线长度和信号传播速度有关B.逻辑门的输入到输出也存在延迟，不同类型的逻辑门延迟时间可能不同C.信号延迟可能导致时序逻辑电路出现错误，需要在设计中进行考虑D.可以通过增加电路的复杂度来完全消除信号延迟的影响6、对于一个异步时序逻辑电路，其状态转换与时钟信号不同步。若在某个时刻，输入发生变化，那么状态的改变会立即发生吗？（）A.会B.不会C.有时会D.不确定7、在数字逻辑中，移位寄存器不仅可以存储数据，还可以实现数据的移位操作。以下关于移位寄存器的移位方式，错误的是（）A.左移时，数据依次向左移动，最高位丢失B.右移时，数据依次向右移动，最低位丢失C.循环左移时，最高位移动到最低位D.移位寄存器只能进行单向移位，不能同时进行左移和右移8、在数字逻辑中，若要判断一个二进制数是奇数还是偶数，可以通过检查其最低位的值。若最低位为1，则该数为：（）A.奇数B.偶数C.无法确定D.取决于其他位的值9、加法器是数字电路中进行加法运算的重要部件。以下关于加法器的描述，错误的是（）A.半加器只能处理两个一位二进制数的相加，不考虑进位输入B.全加器可以处理两个一位二进制数的相加，并考虑进位输入C.多位加法器可以通过级联多个全加器来实现D.加法器在进行加法运算时，速度非常快，不会产生任何延迟10、在数字逻辑中，移位寄存器可以实现数据的移位操作。以下关于移位寄存器工作方式的描述中，不正确的是（）A.可以实现左移和右移B.移位操作通常在时钟脉冲的控制下进行C.移位寄存器可以存储多位数据D.移位寄存器的移位方向是固定不变的11、在数字逻辑设计中，若要实现逻辑函数F=AB+AC，最简的与非-与非表达式为：（）A.((AB)'(AC)')'B.((A+B)'(A+C)')'C.((A'B')(A'C'))'D.((A+B)(A+C))'12、在数字电路中，使用二进制补码进行减法运算时，若最高位产生了进位，则：（）A.结果为正B.结果为负C.结果溢出D.无法确定13、假设要设计一个数字电路，用于判断一个8位二进制数是奇数还是偶数。以下哪种逻辑表达式可以准确地实现这个功能？（）A.检查最低位是否为1，若是则为奇数，否则为偶数B.计算所有位的和，若为奇数则输入为奇数，否则为偶数C.对高4位和低4位分别进行判断，综合得出结果D.以上方法都不正确，无法通过简单逻辑判断奇偶性14、数字逻辑中，组合逻辑电路的输出仅取决于当前的输入，那么在一个由多个逻辑门组成的组合逻辑电路中，如何判断其功能是否正确？（）A.通过输入不同的组合，观察输出是否符合预期B.检查逻辑门的类型是否正确C.不确定D.根据电路的复杂程度判断15、在数字逻辑中，若要检测一个电路是否存在静态冒险，可通过观察其：（）A.真值表B.卡诺图C.逻辑表达式D.以上均可16、在数字逻辑的应用场景中，以下关于计算机存储系统的描述，错误的是（）A.内存和外存都使用数字逻辑来实现存储和读写操作B.闪存是一种非易失性存储介质，基于数字逻辑原理工作C.存储系统的性能主要取决于存储容量，与数字逻辑无关D.数字逻辑在存储系统的地址译码和数据传输中发挥重要作用17、在数字逻辑设计中，需要考虑电路的功耗。假设一个逻辑电路，通过优化逻辑表达式可以降低功耗，以下哪种优化方法可能最有效？（）A.减少逻辑门的数量B.降低工作电压C.减少信号的翻转次数D.以上方法效果相同18、在数字系统中，需要对一个脉冲信号进行整形和滤波，以得到更清晰稳定的信号。以下哪种电路可以实现这个功能？（）A.施密特触发器，对输入进行整形B.低通滤波器，滤除高频噪声C.积分电路，平滑信号D.以上电路都可以用于信号整形和滤波19、JK触发器是一种功能较为强大的触发器，具有置0、置1、保持和翻转的功能。以下关于JK触发器的描述，错误的是（）A.JK触发器的逻辑功能可以通过输入J和K的不同组合来实现B.JK触发器在时钟脉冲的作用下，根据J和K的输入进行状态转换C.JK触发器可以由D触发器和其他逻辑门组合而成D.JK触发器的功能相对复杂，在实际应用中不如D触发器方便20、对于一个由JK触发器构成的时序逻辑电路，若要实现自启动功能，需要检查：（）A.状态转换图B.逻辑表达式C.真值表D.卡诺图21、对于一个4-16译码器，若使能端有效，当输入代码为1010时，输出端哪一位为低电平？（）A.Y10B.Y6C.Y14D.Y222、在数字逻辑中，已知一个逻辑函数的真值表，如何用最小项之和的形式表示该函数？（）A.直接列出B.通过化简C.无法表示D.以上都不对23、当研究数字逻辑中的只读存储器（ROM）时，假设需要存储一个8×8的真值表。以下关于ROM的容量和地址线、数据线的数量，哪个是正确的（）A.容量为64位，地址线8条，数据线8条B.容量为8位，地址线64条，数据线1条C.容量为64位，地址线3条，数据线8条D.容量为8位，地址线8条，数据线1条24、在数字逻辑电路中，时序逻辑电路与组合逻辑电路的主要区别是什么？时序逻辑电路的输出除了取决于当前输入还与什么有关？（）A.时序逻辑电路的输出还与过去的输入有关B.时序逻辑电路的输出还与电路的结构有关C.不确定D.时序逻辑电路的输出还与逻辑门的数量有关25、在数字系统中，有限状态机（FSM）是一种重要的设计方法。假设我们正在设计一个基于FSM的系统。以下关于有限状态机的描述，哪一项是不准确的？（）A.有限状态机由状态、输入、输出和状态转移函数组成B.摩尔型有限状态机的输出只取决于当前状态，米利型有限状态机的输出取决于当前状态和输入C.可以使用状态图和状态表来描述有限状态机的行为D.有限状态机的状态数量是固定的，不能根据实际需求动态增加或减少26、在数字逻辑的教学中，实验环节对于学生理解和掌握知识非常重要。以下关于数字逻辑实验的描述，错误的是（）A.实验可以帮助学生验证理论知识，提高动手能力B.数字逻辑实验通常包括硬件实验和软件仿真实验C.在实验中，学生可以自由修改实验设备和参数，无需遵循任何规则D.实验报告的撰写有助于学生总结实验结果，发现问题并提出改进方案27、在数字逻辑中，移位寄存器不仅可以进行数据的移位操作，还可以用于实现数据的存储和串行-并行转换。一个8位移位寄存器，在时钟脉冲的作用下，将数据10101010串行输入，经过4个时钟脉冲后，寄存器中的数据为：（）A.10101010B.01010101C.10100000D.0000101028、考虑数字逻辑中的移位寄存器的应用，假设在数字通信系统中使用移位寄存器进行数据的串行到并行转换。以下关于这种应用的优势和工作原理，哪个描述是准确的（）A.提高数据传输速度B.增加数据的错误率C.移位寄存器在转换过程中会丢失数据D.以上描述都不准确29、若一个ROM有10根地址线，8根数据线，则其存储容量为：（）A.10×8位B.2^10×8位C.10×2^8位D.2^10×2^8位30、当研究数字逻辑中的奇偶校验码时，假设要对一组8位数据进行奇偶校验。以下关于奇偶校验的作用和特点，哪个描述是准确的（）A.只能检测奇数个错误B.能纠正数据中的错误C.奇偶校验位的位置是固定的D.增加了数据传输的可靠性二、分析题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）设计一个同步时序电路，用于实现一个有限脉冲响应（FIR）滤波器。分析滤波器的系数计算和电路实现，考虑如何在数字电路中高效地完成乘法和累加操作，以及如何保证滤波器的稳定性和性能。2、（本题5分）给定一个数字系统中的时钟分配网络，需要将一个主时钟信号分配到多个子模块。分析时钟分配的要求和挑战，如时钟偏差和抖动。设计相应的数字电路实现时钟的分配和同步，探讨如何保证各个子模块能够准确地接收和使用时钟信号。3、（本题5分）设计一个有限状态机（FSM），用于控制一个简单的自动售货机系统。全面分析状态机的状态转换、输入输出关系以及逻辑电路的实现。探讨如何优化状态机的设计以提高系统的可靠性和响应速度。4、（本题5分）利用数字逻辑设计一个数字图像水印嵌入和提取电路。详细阐述水印算法和逻辑实现，分析水印的不可见性、鲁棒性和提取准确性，研究在版权保护中的应用。5、（本题5分）给定一个数字系统的面积约束条件，分析如何通过逻辑化简、资源共享和模块复用等方法来减少电路的硬件面积。探讨面积优化对系统性能和成本的影响。三、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）阐述数字逻辑中可编程逻辑器件（PLD）的编程方式和下载流程，分析不同编程技术的特点。2、（本题5分）深入解释在数字电路的静电防护器件选择中，依据的参数和性能特点。3、（本题5分）详细阐述如