江南大学《数字媒体技术学科前沿》2023-2024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《数字媒体技术学科前沿》

2023-2024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20个小题，每小题1分，共20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、在数字系统中，一个能够存储8位二进制信息的寄存器，至少需要：（）A.8个触发器B.4个触发器C.16个触发器D.2个触发器2、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3、对于一个用卡诺图化简逻辑函数的问题，若函数包含4个变量，那么卡诺图中最小项的个数是多少？（）A.8B.16C.32D.644、对于一个4位的二进制加法计数器，从0000开始计数，经过10个时钟脉冲后，计数器的状态为？（）A.1010B.1001C.1011D.11005、当研究数字电路中的计数器时，假设需要设计一个能够从0计数到15的4位二进制计数器。以下哪种计数器类型可以实现这个功能，并且在计数过程中具有较好的稳定性？（）A.异步计数器B.同步计数器C.加法计数器D.减法计数器6、对于一个同步时序电路，如果时钟脉冲的占空比发生变化，对电路的工作会产生什么影响？（）A.可能导致误动作B.不会有任何影响C.影响输出的稳定性D.以上都不对7、在数字电路中，使用加法器实现两个8位有符号数的加法运算，若最高位产生进位，那么这个进位表示什么？（）A.溢出B.正常进位C.错误D.以上都不对8、对于一个用FPGA实现的数字逻辑电路，以下哪种描述方式通常被使用？（）A.原理图B.硬件描述语言C.真值表D.以上都可以9、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.1010、对于一个同步置数的计数器，在置数信号有效时，计数器的状态会立即变为预置的数值吗？（）A.会B.不会C.取决于时钟信号D.以上都不对11、在数字逻辑的逻辑函数化简中，假设给定一个复杂的逻辑函数，需要使用卡诺图进行化简。以下哪种情况可能会导致卡诺图化简的难度增加？（）A.变量数量较多B.无关项较多C.逻辑函数的表达式复杂D.以上情况都可能12、在数字电路中，施密特触发器具有回差特性。关于施密特触发器的应用，以下说法不正确的是（）A.施密特触发器可以用于波形整形B.施密特触发器可以用于脉冲鉴幅C.施密特触发器可以用于消除干扰信号D.施密特触发器只能用于数字电路，不能用于模拟电路13、在数字逻辑中，计数器是一种用于计数的时序逻辑电路。以下关于计数器的描述，不准确的是（）A.计数器可以按照递增或递减的方式进行计数B.同步计数器的所有触发器在同一时钟脉冲作用下同时翻转C.异步计数器的各触发器的时钟脉冲不同，导致计数速度较慢D.计数器的计数容量只取决于触发器的数量，与电路结构无关14、想象一个数字系统中，需要对输入的数字信号进行编码，以提高数据传输的效率和可靠性。以下哪种编码方式可能是最优的考虑？（）A.曼彻斯特编码，每个时钟周期都有跳变，便于同步但效率较低B.差分曼彻斯特编码，解决了曼彻斯特编码的部分缺点，但实现复杂C.NRZ编码，简单直接但同步困难D.以上编码方式各有优缺点，需要根据具体应用选择15、假设正在设计一个用于卫星通信的数字逻辑电路，需要满足高可靠性、低功耗和抗辐射等特殊要求。由于卫星环境的复杂性和特殊性，对电路的设计和验证提出了极高的挑战。以下哪种设计和验证方法在这种情况下是最为关键的？（）A.仿真验证B.硬件在环测试C.形式化验证D.实地测试16、对于一个同步时序逻辑电路的状态表，若存在两个状态在同一输入下转换到同一后继状态，则这两个状态是？（）A.等价状态B.不等价状态C.不确定D.以上都不对17、在数字逻辑中，对于一个复杂的时序逻辑电路，需要判断其是否能够正常工作并且满足设计要求。以下哪种方法是最有效的验证手段？（）A.功能仿真，通过软件模拟电路行为B.硬件测试，实际搭建电路进行测试C.理论分析，根据逻辑关系推断D.依靠经验判断，不进行具体测试18、加法器是数字逻辑中进行加法运算的重要部件。半加器只能处理两个一位二进制数的加法，不考虑低位的进位。全加器则能够处理包括低位进位的加法。在构建一个4位加法器时，如果使用全加器，至少需要：（）A.4个B.8个C.16个D.32个19、在数字逻辑中，计数器的设计可以采用不同的方法。假设我们正在设计一个计数器。以下关于计数器设计方法的描述，哪一项是不正确的？（）A.可以使用触发器和逻辑门直接搭建计数器电路B.可以利用现成的计数器芯片进行级联扩展C.可以使用可编程逻辑器件（PLD）或现场可编程门阵列（FPGA）来实现计数器D.无论采用哪种设计方法，计数器的性能和功能都是完全相同的20、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二、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）详细说明数字逻辑中乘法器和除法器的实现方式，分析它们在数字信号处理和计算机运算中的重要性。2、（本题5分）详细解释数字逻辑中计数器的分类（如同步计数器和异步计数器），分析它们的工作特点和在实际应用中的选择依据。3、（本题5分）详细说明数字逻辑中移位寄存器的移位速度和数据传输率的计算方法，举例说明在高速数据处理中的应用。4、（本题5分）详细阐述在数字电路的可靠性管理体系中，包含的要素和作用。5、（本题5分）在数字电路设计中，解释如何进行数字逻辑电路的静电防护设计，包括器件选型和电路布局的考虑。三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）设计一个将2位十进制数转换为二进制数的组合逻辑电路，列出真值表，写出逻辑表达式。2、（本题5分）设计一个组合逻辑电路，判断一个11位二进制数是否满足特定的数学条件。3、（本题5分）设计一个数据选择器，根据9个控制信号从512个输入数据中选择一个输出。4、（本题5分）设计一个全加器，能够进行两个1024位二进制数的加法运算，并输出结果和进位。5、（本题5分）用D触发器设计一个能实现数据延迟一定时钟周期输出的电路，画出逻辑图和时序图。四、分析题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）用数字逻辑实现一个简单的加密和解密电路。深入剖析加密算法的选择和逻辑实现，解释加密和解密过程中的数据变换和密钥作用，研究如何提高加密电路的安全性和加密强度。2、（本题10分）设计一个简单的数字时钟电路，包括时、分、秒的显示