新疆工业职业技术学院《计算力学》2023-2024学年第一学期期末试卷

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《计算力学》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2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、加法器是数字逻辑中用于执行加法运算的电路。半加器和全加器是加法器的基本组成单元。以下关于半加器和全加器的描述，正确的是（）A.半加器不考虑来自低位的进位，而全加器考虑B.半加器和全加器的输出结果相同，只是输入有所不同C.多个半加器可以直接级联构成多位加法器，无需使用全加器D.全加器的逻辑功能比半加器复杂，所以在实际应用中很少使用2、在数字逻辑的运算中，补码是一种重要的表示方法。以下关于补码的描述，错误的是（）A.正数的补码与原码相同，负数的补码是原码的各位取反，末位加1B.补码可以方便地进行加法和减法运算，无需考虑符号位C.补码的表示范围比原码和反码更广D.补码的转换过程非常复杂，在实际应用中很少使用3、非门是实现逻辑取反功能的逻辑门。对于非门的特性，以下描述错误的是（）A.非门的逻辑表达式为Y=¬AB.非门可以由三极管构成C.非门的输入和输出之间存在一定的时间延迟，这个延迟通常可以忽略不计D.非门的输出电平总是与输入电平相反，没有其他可能的输出状态4、在数字逻辑电路中，移位寄存器可以实现数据的移位操作。一个4位右移寄存器，当输入为特定的二进制数时，经过多次时钟脉冲后，输出会发生什么变化？（）A.输出的数据依次向右移动B.输出的数据依次向左移动C.不确定D.输出的数据保持不变5、数字逻辑中的FPGA（现场可编程门阵列）具有可编程的特性。假设在一个FPGA设计中，需要更改某个逻辑功能，以下哪种方式可以实现？（）A.重新编程B.更换芯片C.调整外部电路D.以上方式都不行6、在一个数字电路中，需要判断两个4位二进制数是否相等。以下哪种逻辑电路的设计可能是最简的？（）A.使用异或门对两个数的每一位进行比较，然后将结果进行与运算B.对两个数逐位进行减法运算，判断结果是否为0C.将两个数转换为十进制，然后进行比较，需要复杂的转换电路D.对两个数进行按位与和按位或运算，根据结果判断7、在数字逻辑的加法器设计中，半加器和全加器是基础组件。假设要构建一个能对两个4位二进制数进行加法运算的电路，以下关于半加器和全加器的使用，哪个是正确的（）A.只需要使用半加器B.只需要使用全加器C.先使用半加器，再使用全加器D.以上方法都不正确8、已知一个数字系统采用同步置数的计数器，在置数信号有效的下一个时钟脉冲，计数器将置入什么数值？（）A.0B.设定的数值C.随机数值D.不确定9、考虑数字逻辑中的计数器的级联，假设将两个模10的计数器级联组成一个更大的计数器。以下关于级联后的计数器的模值，哪个是正确的（）A.模20B.模100C.取决于级联方式，可能是20或100D.以上都不对10、在数字逻辑中，已知一个JK触发器的J=1，K=0，在时钟脉冲的上升沿到来时，触发器的输出状态会如何变化？（）A.置1B.置0C.保持不变D.翻转11、在数字电路中，能够实现将输入的高、低电平编码为二进制代码的电路是？（）A.优先编码器B.普通编码器C.译码器D.数据选择器12、在数字电路中，使用比较器比较两个8位无符号数的大小时，若第一个数大于第二个数，输出结果是什么？（）A.00B.01C.10D.1113、若一个逻辑函数的最简与或表达式为F=A+B'C，则其对偶式为？（）A.F'=(A'+B)C'B.F'=A'(B+C')C.F'=(A'+B')CD.F'=A(B'+C)14、用4个全加器实现两个4位二进制数的加法运算，需要考虑的进位方式是？（）A.串行进位B.并行进位C.串并结合进位D.以上都可以15、译码器是数字电路中的另一种重要器件。关于译码器的功能和应用，以下说法错误的是（）A.译码器可以将输入的编码转换为对应的输出信号B.译码器常用于地址译码和指令译码C.二进制译码器输入的编码位数和输出的信号数量相同D.译码器只能对特定的编码进行译码，不能处理任意的输入二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）说明在数字逻辑中如何进行逻辑表达式的等价变换，以实现不同的逻辑功能。2、（本题5分）解释在数字逻辑中如何利用真值表来推导逻辑表达式，并举例说明。3、（本题5分）在数字系统中，解释如何利用数字逻辑实现数字信号的加密和解密的硬件优化，分析优化方法和性能提升。三、分析题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）有一个数字图像处理系统中的边缘检测模块，需要检测图像中物体的边缘。分析边缘检测的算法和原理，如Sobel算子、Canny算子等。设计相应的数字电路实现边缘检测功能，探讨如何优化电路以提高边缘检测的准确性和实时性。2、（本题5分）构建一个数字逻辑电路，用于实现对光纤通信信号的编码和解码。全面分析光纤通信的特点和编码方式，讨论如何通过数字逻辑实现高速、可靠的数据传输。3、（本题5分）给定一个数字信号处理系统，需要对输入的音频信号进行滤波。设计一种数字滤波器（如低通、高通、带通等），并分析其滤波特性和频率响应。同时，设计相应的数字电路实现滤波器功能，说明如何在硬件中进行乘法和加法运算以实现滤波效果。4、（本题5分）给定一个复杂的数字逻辑电路，包含多个组合逻辑模块和时序逻辑模块。分析电路的整体功能，绘制信号流程图，解释各个模块之间的协同工作方式以及数据在电路中的传输和处理过程。5、（本题5分）设计一个数字逻辑电路，用于将BCD码转换为二进制码。仔细分析转换过程中的算法和逻辑操作，解释电路中各个模块的功能和相互关系，研究不同BCD编码方式对转换电路的影响。四、设计题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）设计