吉林师范大学博达学院《数字图像处理》2023-2024学年第一学期期末试卷

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《数字图像处理》2023-2024学年第一学期期末试卷题号一二三四总分得分一、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、假设要实现一个数字电路，能够将输入的4位二进制数乘以2。在不使用乘法器芯片的情况下，以下哪种方法可能是可行的？（）A.将二进制数左移一位，低位补0B.通过加法运算实现乘法，需要多次加法操作C.使用逻辑门构建乘法运算电路，复杂且效率低D.无法通过简单的逻辑操作实现乘以2的功能2、对于一个D触发器，若要使其输出在时钟脉冲的下降沿发生变化，应如何修改？（）A.无法实现B.增加一个反相器C.改变触发器的结构D.以上都不对3、当研究数字逻辑中的锁存器时，假设一个锁存器在输入信号消失后仍然保持其输出状态。以下关于锁存器的特点和应用场景，哪个说法是正确的（）A.常用于临时存储数据B.不能用于数据的同步C.输出状态只能由时钟信号改变D.以上说法都不正确4、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5、假设要设计一个数字电路来实现一个有限状态机，描述一个按特定顺序执行的操作流程。在设计过程中，需要确定状态的数量和转换条件。以下哪种方法可能有助于清晰地设计状态机？（）A.画出状态转换图，直观表示状态之间的转换关系和条件B.直接编写逻辑表达式，通过计算确定状态转换C.先构建硬件电路，然后根据实际运行情况调整状态D.随机设定状态和转换条件，通过试验找到合适的设计6、当研究数字电路中的存储单元时，假设需要一个能够存储大量数据并且可以快速读取和写入的存储设备。以下哪种存储器件通常具有较高的存储容量和较快的读写速度？（）A.SRAMB.DRAMC.ROMD.FlashMemory7、若一个PLA有16个输入变量，8个输出函数，那么其内部与阵列和或阵列的规模大约为：（）A.16×8B.2^16×8C.16×2^8D.2^16×2^88、在数字逻辑中，要用PLA（可编程逻辑阵列）实现一个4输入2输出的逻辑函数，需要多少个可编程的与阵列单元？（）A.4B.8C.16D.329、在数字逻辑的时序分析中，假设一个时序电路的建立时间和保持时间不满足要求。以下哪种措施能够有效地改善时序性能？（）A.增加时钟频率B.优化逻辑电路C.插入缓冲器D.以上措施结合使用10、在数字逻辑电路中，对于一个4位的二进制加法计数器，从初始状态0000开始计数，经过15个时钟脉冲后，计数器的状态将变为：（）A.1111B.1110C.0000D.000111、在数字逻辑设计中，如何判断一个数字逻辑电路是否存在静态冒险？如果存在静态冒险，如何消除？（）A.通过分析逻辑表达式或卡诺图判断是否存在静态冒险，可以通过增加冗余项消除静态冒险B.通过观察电路的输入输出波形判断是否存在静态冒险，可以通过改变电路的结构消除静态冒险C.不确定D.静态冒险很难判断和消除12、已知一个数字系统采用异步复位，当复位信号有效时，系统会立即进入什么状态？（）A.初始状态B.随机状态C.保持当前状态D.不确定13、在数字逻辑中，竞争冒险现象可能会导致电路输出出现不应有的尖峰脉冲。产生竞争冒险的原因通常是由于信号在电路中的传输延迟。为了消除竞争冒险，可以采用增加冗余项、接入滤波电容等方法。以下关于竞争冒险的描述，错误的是：（）A.只会出现在组合逻辑电路中B.可以通过修改逻辑表达式来避免C.对电路的功能没有实质性影响D.可能会导致电路的误动作14、在一个多位数字比较器中，如果要比较两个8位的二进制数，需要多少个基本比较单元？（）A.8B.16C.64D.25615、对于一个JK触发器，当J=1，K=1，在时钟脉冲作用下，其输出状态将：（）A.翻转B.置0C.置1D.保持不变16、对于一个由多个D触发器构成的移位寄存器，若要实现串行输入并行输出，需要几个时钟脉冲？（）A.与触发器个数相同B.触发器个数的一半C.1D.不确定17、对于一个由与非门构成的锁存器，当输入使能信号为低电平时，锁存器的状态会怎样？（）A.保持不变B.随机变化C.置0D.置118、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19、在数字电路中，加法器是实现加法运算的重要部件。以下关于加法器的描述中，错误的是（）A.半加器不考虑低位的进位B.全加器考虑低位的进位C.可以通过多个半加器组成全加器D.加法器的运算速度与位数无关20、想象一个数字系统中，需要将并行的数据转换为串行数据进行传输。以下哪种器件或模块可能是最关键的？（）A.移位寄存器，能够实现数据的串行移位输出B.计数器，用于控制数据的移位顺序C.编码器，将并行数据编码为串行格式D.译码器，将串行数据转换为并行数据二、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）深入分析在数字逻辑电路的故障注入测试中，注入故障的类型和方法以及测试结果分析。2、（本题5分）说明在数字电路中如何利用流水线技术提高复杂逻辑电路的性能。3、（本题5分）详细解释数字逻辑中乘法器的阵列乘法器和移位相加乘法器的实现原理，比较它们在速度和面积上的优劣。4、（本题5分）详细说明在多路选择器的功耗分析中，影响功耗的因素和降低功耗的方法。5、（本题5分）详细阐述在数字逻辑电路中，如何使用硬件描述语言（如Verilog或VHDL）来描述电路的功能。三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）设计一个能检测输入的二十位二进制数中是否存在连续十一个1的电路，用逻辑门实现，画出逻辑图。2、（本题5分）设计一个能检测输入的十二位二进制数中是否存在连续七个1的电路，用逻辑门实现，画出逻辑图。3、（本题5分）使用JK触发器设计一个模5的同步计数器，分析其工作原理并画出逻辑图。4、（本题5分）设计一个能对输入的10位二进制数进行排序（从大到小）的逻辑电路，给出设计思路和逻辑表达式。5、（本题5分）设计一个组合逻辑电路，判断一个9位二进制数是否为水仙花数。四、分析题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）设计一个数字逻辑电路，用于实现对视频信号的帧率转换。仔细分析帧率转换的原理和算法，包括插值和抽取操作的逻辑控制，研究如何保证视频质量和流畅性。2、（本题10分）有一个数字系统，包含一个8位的计数器和一个比较器。计数器从0开始计数，当计数值达到给定的8位二进制数时，比较