合肥工业大学《数字媒体技术学科前沿》2023-2024学年第一学期期末试卷

站名：站名：年级专业：姓名：学号：凡年级专业、姓名、学号错写、漏写或字迹不清者，成绩按零分记。…………密………………封………………线…………第1页，共1页合肥工业大学《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、在数字逻辑设计中，编码器的作用是什么？一个8线-3线编码器，当输入为某一特定组合时，输出的二进制编码是唯一的吗？（）A.编码器将多个输入信号编码为较少的输出信号，输出编码是唯一的B.编码器将多个输入信号编码为较多的输出信号，输出编码是唯一的C.不确定D.编码器的输出编码不一定是唯一的2、若一个数字系统的输入信号频率为100kHz，经过一个二分频电路后，输出信号的频率是多少？（）A.50kHzB.200kHzC.100kHzD.不确定3、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4、在数字逻辑中，若要将两个8位二进制数相减，并产生借位输出，以下哪种组合逻辑门较为合适？（）A.异或门和与门B.同或门和或门C.与非门和或非门D.减法器和与门5、对于数字电路中的移位寄存器，假设需要实现串行数据到并行数据的转换。以下哪种类型的移位寄存器最适合？（）A.左移寄存器B.右移寄存器C.双向移位寄存器D.以上寄存器均可6、若一个数字系统的时钟频率为50MHz，经过一个四分频电路后，输出信号的周期是多少？（）A.80nsB.40nsC.20nsD.10ns7、在数字系统中，信号完整性是影响系统性能的重要因素。以下关于信号完整性的描述，错误的是（）A.信号反射、串扰和电磁干扰会影响信号完整性B.增加信号的上升时间可以减少信号反射C.合理的布线和端接可以改善信号完整性D.信号完整性问题只在高速数字系统中存在，低速系统中可以忽略8、在数字逻辑中，需要对一个逻辑表达式进行化简并转换成最简与或表达式。给定表达式F=(A+B)(A'+C)，以下哪种化简步骤是正确的？（）A.F=A+BCB.F=A+AC+B+BCC.F=A+BD.F=A'+B'9、想象一个数字系统中，需要对输入的模拟信号进行数字化处理。以下哪个步骤可能是最先需要进行的？（）A.采样，按照一定的时间间隔获取模拟信号的样本值B.量化，将采样得到的模拟值转换为离散的数字值C.编码，对量化后的数字值进行编码，以便存储和传输D.滤波，去除模拟信号中的噪声10、数字逻辑中的全加器可以实现三个一位二进制数的相加。一个全加器的输入为A=1，B=0，进位C_in=1，那么输出的和S和进位C_out分别是多少？（）A.S=0，C_out=1B.S=1，C_out=0C.不确定D.根据其他因素判断11、译码器是编码器的逆过程，它将输入的编码转换为对应的输出信号。以下关于译码器的说法，不正确的是（）A.译码器可以将二进制编码转换为多个输出信号，每个输出信号对应一个编码值B.二进制译码器的输入编码位数和输出信号数量之间存在固定的关系C.译码器在数字电路中常用于地址译码和数据选择D.译码器的输出信号总是相互独立，不会存在相互影响的情况12、在数字逻辑电路的故障诊断中，有多种方法可以使用。以下关于故障诊断方法的描述，错误的是（）A.可以通过观察电路的输出信号是否符合预期来判断是否存在故障B.可以使用逻辑分析仪等工具对电路中的信号进行监测和分析C.可以采用替换法，逐个更换可能故障的元器件来确定故障位置D.故障诊断只需要依靠经验和直觉，不需要遵循任何科学的方法和流程13、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14、逻辑函数的化简方法有多种。假设我们正在尝试化简一个复杂的逻辑函数。以下关于逻辑函数化简的描述，哪一项是不准确的？（）A.公式法化简逻辑函数需要熟练掌握布尔代数的定律和规则B.卡诺图化简法直观形象，适用于变量较少的逻辑函数化简C.无论使用哪种化简方法，得到的最简逻辑表达式都是唯一的D.逻辑函数的化简可以降低电路成本，提高电路的可靠性和稳定性15、已知一个逻辑函数的最简与或表达式为F=AB+CD，若要用最少的与非门来实现，需要几个与非门？（）A.2B.3C.4D.516、在数字逻辑中，逻辑运算包括与、或、非、异或等。关于逻辑运算的性质，以下描述错误的是（）A.与运算中，只有当所有输入都为1时，输出才为1B.或运算中，只要有一个输入为1，输出就为1C.非运算将输入的逻辑值取反D.异或运算中，当两个输入相同时，输出为1；不同时，输出为017、对于一个同步时序逻辑电路，若输入信号在时钟脉冲有效沿之后发生变化，对输出有影响吗？（）A.有B.没有C.不确定D.以上都有可能18、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19、假设要设计一个数字电路来实现一个加法/减法器，能够根据控制信号选择进行加法或减法操作。以下哪种设计思路可能是最合理的？（）A.使用一个加法器和一个减法器，通过控制信号选择输出B.在加法器的基础上，通过改变输入的符号实现减法操作C.重新设计一个能够同时实现加法和减法的专用电路D.以上思路都不合理20、在数字逻辑的教学和学习中，实验环节是非常重要的。以下关于数字逻辑实验的描述，正确的是（）A.数字逻辑实验可以帮助学生更好地理解理论知识，提高动手能力B.实验中只需要按照实验指导书的步骤进行操作，不需要思考和创新C.数字逻辑实验的结果一定是准确无误的，不会出现任何问题D.数字逻辑实验设备的先进程度决定了实验教学的质量和效果二、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）解释什么是数字逻辑中的异步电路的脉冲模式，以及其应用场景。2、（本题5分）详细说明在数字系统中，如何使用状态机来描述和实现复杂的逻辑控制过程，给出具体的例子。3、（本题5分）详细阐述如何用逻辑门实现一个比较器的级联，实现多个数的排序。4、（本题5分）在数字系统中，解释如何利用数字逻辑实现数字音频处理中的滤波和均衡功能，分析其原理和实现方法。5、（本题5分）解释什么是数字逻辑中的异步电路的metastabilitywindow（亚稳态窗口），以及如何减小其影响。三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）设计一个全加器，能够进行三个64位二进制数的加法运算，并输出结果和进位的扩展表示。2、（本题5分）用数据选择器和逻辑门设计一个能判断输入的4位二进制数是否为偶数的电路，给出逻辑图和分析过程。3、（本题5分）设计一个组合逻辑电路，判断输入的12位二进制数是否为回文数（即正着读和倒着读相同），输出结果为1表示是，0表示否，画出逻辑图。4、（本题5分）设计一个全加器，能够进行三个256位二进制数的加法运算，并输出结果和进位的详细表示。5、（本题5分）用逻辑门设计一个能实现两个6位二进制数加法运算（考虑进位）的电路，画出逻辑图和真值表。四、分析题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）设计一个数字电路，能够检测一个32位二进制数中1的个数。分析检测的逻辑思路，可以采用逐位判断或者其他高效的算法。说明电路中如何实现计数和结果输出，以及如何优化电路以提高检测速度