茅台学院《数字科技前沿》2023-2024学年第一学期期末试卷

装订线装订线PAGE2第1页，共3页茅台学院《数字科技前沿》

2023-2024学年第一学期期末试卷院(系)_______班级_______学号_______姓名_______题号一二三四总分得分批阅人一、单选题（本大题共15个小题，每小题1分，共15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、在数字电路中，若要对一个16位的二进制数进行取反操作，以下哪种方法是最有效的？（）A.逐位取反B.使用反相器芯片C.通过逻辑运算D.以上都不是2、数字逻辑中的计数器可以按照不同的计数方式进行计数。一个模10计数器，需要几个触发器来实现？（）A.四个B.五个C.不确定D.根据计数器的类型判断3、在数字电路的逻辑门延迟分析中，假设一个组合逻辑电路由多个逻辑门组成，输入信号经过这些门的传播延迟会影响电路的性能。以下哪种因素对逻辑门延迟的影响最大？（）A.逻辑门的类型B.输入信号的变化频率C.电路的复杂度D.电源电压的稳定性4、在数字逻辑中，若要对一个8位的二进制数进行奇偶校验，校验位应设置在：（）A.最高位B.最低位C.次高位D.次低位5、已知一个数字电路的功耗主要由静态功耗和动态功耗组成，当电路的工作频率增加时，哪种功耗会显著增加？（）A.静态功耗B.动态功耗C.静态和动态功耗都会增加D.静态和动态功耗都不变6、对于一个T触发器，当T=1时，在时钟脉冲作用下，触发器实现的功能是：（）A.保持B.置0C.置1D.翻转7、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8、在数字逻辑中，若要实现一个能产生周期为1ms脉冲信号的电路，时钟频率至少需要多少？（）A.1kHzB.1MHzC.1000HzD.1000MHz9、若要设计一个能产生101010序列的数字电路，最简的方法是使用：（）A.计数器B.移位寄存器C.数据选择器D.编码器10、在数字系统中，数据选择器可以根据控制信号从多个输入数据中选择一个输出。以下关于数据选择器的描述中，正确的是（）A.数据选择器的输入数量是固定的B.控制信号的位数决定了输入数据的数量C.可以用数据选择器实现逻辑函数D.数据选择器不能级联使用11、对于一个异步计数器，若低位触发器的输出作为高位触发器的时钟输入，那么在计数过程中可能会出现什么问题？（）A.竞争冒险B.时序混乱C.无法计数D.以上都不是12、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13、随机存储器（RAM）在数字系统中用于临时存储数据。以下关于RAM的特点，描述不正确的是（）A.分为静态RAM（SRAM）和动态RAM（DRAM）B.DRAM的集成度比SRAM高，但速度较慢C.SRAM需要定时刷新来保持数据，DRAM则不需要D.RAM的读写操作比ROM灵活14、在数字逻辑中，有限状态机（FSM）是一种用于描述时序逻辑行为的模型。以下关于有限状态机的描述中，正确的是（）A.由状态、输入、输出和状态转换组成B.可以用状态图和状态表来描述C.能够实现复杂的控制逻辑D.以上都是15、在数字逻辑的时序逻辑电路中，触发器是存储单元。假设一个D触发器的D输入端在时钟上升沿之前为高电平，在上升沿时变为低电平。以下关于触发器输出端Q的状态变化，哪个是正确的（）A.Q在上升沿变为高电平B.Q在上升沿变为低电平C.Q保持原来的状态不变D.Q的状态不确定二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）详细说明数字逻辑中数据选择器和数据分配器的级联和组合使用方式，通过实际电路展示复杂逻辑功能的实现。2、（本题5分）在数字电路中，解释如何进行逻辑函数的变换，如将与或式转换为或与式，以及这种变换在电路设计中的意义。3、（本题5分）阐述数字逻辑中编码器的优先编码方式和普通编码方式的区别，以及在不同应用场景中的选择依据。4、（本题5分）详细阐述如何用逻辑门实现一个减法器，考虑借位的处理。三、分析题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）使用乘法器和加法器设计一个数字电路，能够实现对两个多项式的乘法运算。分析多项式乘法的算法和硬件实现，考虑系数的表示和运算过程中的进位处理，以及如何优化电路以提高运算效率。2、（本题5分）给定一个数字音频处理系统中的音频压缩模块，如MP3压缩。分析音频压缩的原理和算法，设计相应的数字电路实现压缩功能。探讨如何在保证音频质量的前提下提高压缩比和降低计算复杂度。3、（本题5分）设计一个数字电路，能够实现对输入的视频信号进行压缩编码。分析视频压缩的基本原理和算法，如帧内预测、帧间预测等，以及在数字电路中实现这些算法的关键技术和挑战。4、（本题5分）有一个数字存储系统，需要实现数据的写入和读取操作。设计相应的地址译码电路、存储单元阵列和读写控制电路。分析在读写过程中如何保证数据的准确性和完整性，以及如何提高存储系统的访问速度和存储容量。5、（本题5分）使用比较器和锁存器设计一个数字电路，能够实现对输入信号的边沿检测和数据锁存。分析边沿检测的原理和锁存器的工作方式，以及如何在电路中准确地捕捉信号的上升沿或下降沿，并可靠地锁存数据。四、设计题（本大题共4个小题，共40分)1、（本题10分）利用数据选择器和移位寄存器设计一个能实现数据循环左移或右移的电路，给出逻辑图和控制信号。2、（本题10分）使用JK触发器设计一个同步时序逻辑电路