長沙醫(yī)學(xué)院《數(shù)字媒體概論》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷

站名：站名：年級專業(yè)：姓名：學(xué)號：凡年級專業(yè)、姓名、學(xué)號錯寫、漏寫或字跡不清者，成績按零分記?！堋狻€…………第1頁，共4頁長沙醫(yī)學(xué)院《數(shù)字媒體概論》

2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷題號一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共30個小題，每小題1分，共30分．在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的．）1、對于一個同步時序邏輯電路，若狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖中有8個狀態(tài)，至少需要幾個觸發(fā)器來表示這些狀態(tài)？（）A.2B.3C.4D.52、在數(shù)字邏輯中，數(shù)制的轉(zhuǎn)換是一項基本的操作。將十進制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)時，以下方法錯誤的是（）A.除2取余法，將每次的余數(shù)從右往左排列B.不斷將十進制數(shù)除以2，直到商為0C.可以先將十進制數(shù)轉(zhuǎn)換為八進制，再將八進制轉(zhuǎn)換為二進制D.直接按照二進制的位權(quán)展開計算3、在數(shù)字電路中，使用加法器實現(xiàn)兩個8位有符號數(shù)的加法運算，若最高位產(chǎn)生進位，那么這個進位表示什么？（）A.溢出B.正常進位C.錯誤D.以上都不對4、在數(shù)字邏輯中，三態(tài)門有著特殊的應(yīng)用。假設(shè)我們正在使用三態(tài)門構(gòu)建電路。以下關(guān)于三態(tài)門的描述，哪一項是不正確的？（）A.三態(tài)門有高電平、低電平、高阻態(tài)三種輸出狀態(tài)B.三態(tài)門常用于實現(xiàn)總線結(jié)構(gòu)，允許多個設(shè)備共享數(shù)據(jù)總線C.當(dāng)三態(tài)門處于高阻態(tài)時，相當(dāng)于與總線斷開連接D.三態(tài)門的控制信號只有一個，用于控制輸出狀態(tài)的切換5、已知一個8位的D/A轉(zhuǎn)換器，輸入數(shù)字量為10000000，參考電壓為5V，那么輸出的模擬電壓大約是多少？（）A.0.39VB.1.25VC.2.5VD.5V6、若要設(shè)計一個能對60進制進行計數(shù)的計數(shù)器，至少需要多少個觸發(fā)器？（）A.6B.7C.8D.97、在數(shù)字邏輯的未來發(fā)展趨勢中，以下關(guān)于人工智能與數(shù)字邏輯的融合的描述，不正確的是（）A.數(shù)字邏輯將在人工智能的硬件實現(xiàn)中發(fā)揮重要作用B.人工智能的發(fā)展將推動數(shù)字邏輯技術(shù)的創(chuàng)新C.數(shù)字邏輯的發(fā)展將完全依賴于人工智能的需求D.兩者的融合將為計算領(lǐng)域帶來新的突破和應(yīng)用8、在數(shù)字電路的測試和驗證中，常用的方法有功能測試、時序測試等。以下關(guān)于數(shù)字電路測試的描述，不正確的是（）A.功能測試主要檢查電路在各種輸入組合下的輸出是否符合預(yù)期B.時序測試用于驗證電路的時序特性，如建立時間和保持時間是否滿足要求C.測試向量是一組用于測試電路的輸入值，其生成是一個簡單的過程D.數(shù)字電路的測試可以完全保證電路在實際應(yīng)用中的可靠性和穩(wěn)定性9、在數(shù)字系統(tǒng)中，需要將并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為串行數(shù)據(jù)進行傳輸。以下哪種電路可以實現(xiàn)這個功能？（）A.并行-串行轉(zhuǎn)換器，逐位輸出數(shù)據(jù)B.串行-并行轉(zhuǎn)換器，與需求相反C.計數(shù)器，通過計數(shù)控制數(shù)據(jù)輸出D.編碼器，對輸入進行編碼10、已知一個數(shù)字系統(tǒng)采用8位二進制補碼表示整數(shù)，那么其能表示的數(shù)值范圍是多少？（）A.-128到127B.-255到255C.-256到255D.0到25511、對于一個用FPGA實現(xiàn)的數(shù)字邏輯電路，以下哪種描述方式通常被使用？（）A.原理圖B.硬件描述語言C.真值表D.以上都可以12、在數(shù)字邏輯中，奇偶校驗碼常用于檢測數(shù)據(jù)傳輸中的錯誤。以下關(guān)于奇偶校驗碼的描述中，錯誤的是（）A.奇偶校驗碼可以檢測出奇數(shù)位錯誤B.奇校驗碼中1的個數(shù)為奇數(shù)，偶校驗碼中1的個數(shù)為偶數(shù)C.奇偶校驗碼不能糾正錯誤，只能檢測錯誤D.奇偶校驗碼增加的校驗位越多，檢測錯誤的能力越強13、當(dāng)設(shè)計一個數(shù)字邏輯電路來比較兩個4位二進制數(shù)的大小關(guān)系時，以下哪種電路結(jié)構(gòu)和邏輯門的組合可能是最有效的（）A.使用多個比較器級聯(lián)B.僅使用與門和或門C.通過加法器計算差值判斷D.以上方法都效率低下14、在數(shù)字邏輯中，對于一個時序邏輯電路，其狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖是分析和設(shè)計的重要工具。假設(shè)給定一個狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖，以下哪種方法可以最準(zhǔn)確地判斷該電路的功能是否正確？（）A.對照輸入輸出關(guān)系表進行檢查B.進行數(shù)學(xué)推導(dǎo)和計算C.通過硬件實現(xiàn)并實際測試D.憑借經(jīng)驗和直覺判斷15、考慮一個數(shù)字系統(tǒng)，需要對輸入的數(shù)字信號進行編碼壓縮，以減少存儲空間和傳輸帶寬。以下哪種編碼壓縮方法在數(shù)據(jù)重復(fù)性較高的情況下效果較好？（）A.哈夫曼編碼B.算術(shù)編碼C.行程編碼D.以上編碼方法的效果相同，與數(shù)據(jù)特點無關(guān)16、對于一個用VHDL描述的數(shù)字邏輯電路，以下哪種數(shù)據(jù)類型通常用于表示二進制數(shù)？（）A.integerB.std_logic_vectorC.bitD.boolean17、對于一個3位的環(huán)形計數(shù)器，初始狀態(tài)為100，經(jīng)過3個時鐘脈沖后，計數(shù)器的狀態(tài)將變?yōu)椋海ǎ〢.001B.010C.100D.11118、在組合邏輯電路設(shè)計中，若要實現(xiàn)一個四選一的數(shù)據(jù)選擇器，最少需要使用幾個二輸入與門？（）A.2B.3C.4D.519、假設(shè)正在分析一個組合邏輯電路的功能，已知其輸入為A、B、C，輸出為Y。通過真值表得到了輸入和輸出的對應(yīng)關(guān)系。以下哪種方法可以最直觀地描述該電路的邏輯功能？（）A.邏輯表達式，用與、或、非等運算表示B.邏輯電路圖，展示門電路的連接C.波形圖，顯示輸入輸出隨時間的變化D.文字描述，詳細說明輸入輸出的關(guān)系20、在數(shù)字邏輯中，提高數(shù)字電路的可靠性可以采用多種措施。以下措施中，不能提高數(shù)字電路可靠性的是（）A.采用冗余設(shè)計B.優(yōu)化電路布局和布線C.提高工作電壓D.選用高質(zhì)量的元器件21、在數(shù)字邏輯電路的接口設(shè)計中，假設(shè)需要將一個數(shù)字邏輯電路與外部模擬設(shè)備進行連接。為了實現(xiàn)數(shù)字信號與模擬信號的轉(zhuǎn)換，需要使用專門的接口電路。以下哪種接口電路在這種情況下是常用的？（）A.數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）B.模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）C.電平轉(zhuǎn)換器D.以上都是22、在數(shù)字邏輯設(shè)計中，若要將一個8位的二進制數(shù)轉(zhuǎn)換為格雷碼，可通過依次：（）A.與相鄰位異或B.與相鄰位或C.與相鄰位與D.與相鄰位同或23、在數(shù)字邏輯中，若要將一個8位的二進制數(shù)進行編碼，使其編碼后的位數(shù)最少，可采用：（）A.8421BCD碼B.格雷碼C.余3碼D.原碼24、數(shù)字邏輯是計算機科學(xué)與技術(shù)的重要基礎(chǔ)，它涉及到數(shù)字電路的設(shè)計和分析。在數(shù)字邏輯中，邏輯門是基本的組成單元。與門、或門、非門等是常見的邏輯門。考慮一個由兩個輸入信號A和B組成的邏輯電路，輸出信號為Y。當(dāng)A=1，B=0時，對于一個與非門，輸出Y的值為：（）A.0B.1C.不確定D.取決于電路的其他部分25、一個8位的D/A轉(zhuǎn)換器，若其滿量程輸出電壓為5V，當(dāng)輸入數(shù)字量為10000000時，輸出電壓為：（）A.0.5VB.1.25VC.2.5VD.5V26、在現(xiàn)代電子系統(tǒng)的設(shè)計中，數(shù)字邏輯與模擬電路常常結(jié)合使用。以下關(guān)于數(shù)字邏輯與模擬電路結(jié)合的描述，不正確的是（）A.數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）和模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）用于實現(xiàn)數(shù)字信號和模擬信號的相互轉(zhuǎn)換B.在一些系統(tǒng)中，數(shù)字邏輯用于控制模擬電路的工作狀態(tài)C.數(shù)字邏輯和模擬電路的結(jié)合可以充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢，提高系統(tǒng)性能D.數(shù)字邏輯和模擬電路的設(shè)計方法和工具完全相同，不需要分別考慮27、譯碼器是數(shù)字電路中的另一種重要組合邏輯器件。以下關(guān)于譯碼器工作原理的描述中，不正確的是（）A.將輸入的二進制代碼轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的輸出信號B.輸入的代碼位數(shù)決定了輸出信號的數(shù)量C.譯碼器的輸出通常是高電平有效D.譯碼器可以實現(xiàn)邏輯函數(shù)的化簡28、在數(shù)字邏輯中，若要實現(xiàn)將輸入的4位二進制數(shù)擴大兩倍的功能，以下哪種電路設(shè)計是可行的？（）A.在原數(shù)左邊添加兩個0B.將原數(shù)左移一位C.將原數(shù)與自身相加D.對原數(shù)進行取反操作29、假設(shè)正在研究數(shù)字電路中的競爭冒險現(xiàn)象，即在電路的輸入信號變化瞬間，由于門電路的傳輸延遲可能導(dǎo)致輸出出現(xiàn)不應(yīng)有的尖峰脈沖。以下哪種方法可以有效地消除競爭冒險？（）A.接入濾波電容，吸收尖峰脈沖B.修改邏輯設(shè)計，避免同時變化的輸入C.增加冗余項，改變邏輯函數(shù)D.以上方法都可以用于消除競爭冒險30、對于一個同步時序邏輯電路，其輸出不僅取決于當(dāng)前輸入，還取決于：（）A.上一時刻的輸入B.上一時刻的輸出C.內(nèi)部狀態(tài)D.時鐘脈沖頻率二、分析題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）給定一個數(shù)字系統(tǒng)的功耗分析報告，分析各個模塊的功耗分布和主要的功耗來源。提出降低系統(tǒng)功耗的策略和方法，如電源管理、門級優(yōu)化或采用低功耗器件。2、（本題5分）設(shè)計一個數(shù)字電路，能夠?qū)崿F(xiàn)一個4位的循環(huán)移位寄存器。詳細說明循環(huán)移位的邏輯操作，包括左移和右移。分析在移位過程中如何保持?jǐn)?shù)據(jù)的完整性和正確性，以及如何通過控制信號選擇移位方向和移位位數(shù)。3、（本題5分）給定一個由多個邏輯門組成的復(fù)雜數(shù)字電路，輸入信號為A、B、C、D，輸出信號為Y。通過邏輯表達式化簡和卡諾圖的方法，簡化該電路的邏輯表達式，并畫出簡化后的邏輯電路圖。分析簡化過程對電路性能和成本的影響。4、（本題5分）使用觸發(fā)器和邏輯門構(gòu)建一個有限狀態(tài)機（FSM），實現(xiàn)一個簡單的交通信號燈控制系統(tǒng)。規(guī)定不同的狀態(tài)表示紅燈、綠燈和黃燈的亮滅情況，并分析狀態(tài)轉(zhuǎn)換的條件和邏輯，探討如何增強系統(tǒng)的可靠性和可擴展性。5、（本題5分）使用加法器和邏輯門設(shè)計一個數(shù)字電路，能夠?qū)崿F(xiàn)對二進制補碼的加減運算。分析補碼運算的規(guī)則和電路實現(xiàn)，考慮符號位的處理和溢出判斷，以及如何優(yōu)化補碼運算的速度和準(zhǔn)確性。三、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）解釋什么是數(shù)字邏輯中的流水線寄存器，以及它們在流水線設(shè)計中的作用。2、（本題5分）說明如何設(shè)計一個數(shù)字邏輯電路來實現(xiàn)一個特定的邏輯功能，例如判斷一個數(shù)是否為偶數(shù)。3、（本題5分）詳細說明在多路選擇器的容錯設(shè)計中，如何實現(xiàn)故障自診斷和自恢復(fù)功能。4、（本題5