北京理工大學《數(shù)字媒體技術(shù)》2021-2022學年第一學期期末試卷

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《數(shù)字媒體技術(shù)》2021-2022學年第一學期期末試卷題號一二三四總分得分一、單選題（本大題共15個小題，每小題1分，共15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、一個8位的D/A轉(zhuǎn)換器，若其滿量程輸出電壓為5V，當輸入數(shù)字量為10000000時，輸出電壓為：（）A.0.5VB.1.25VC.2.5VD.5V2、數(shù)字邏輯中的乘法器可以通過不同的方式實現(xiàn)。假設(shè)要實現(xiàn)一個4×4的乘法器，使用移位相加的方法，以下哪個步驟是關(guān)鍵？（）A.確定移位的次數(shù)B.控制加法的順序C.處理乘法的符號D.以上步驟都很關(guān)鍵3、假設(shè)在一個自動化控制系統(tǒng)中，需要根據(jù)多個傳感器的輸入實時計算控制量并輸出。由于系統(tǒng)對響應(yīng)時間要求極高，需要采用并行處理和流水線技術(shù)來提高計算速度。以下哪種數(shù)字邏輯實現(xiàn)方式能夠滿足這種高速實時計算的需求？（）A.專用集成電路（ASIC）B.復雜可編程邏輯器件（CPLD）C.現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）D.微控制器（MCU）4、在數(shù)字邏輯中，若要將一個4位并行輸入的數(shù)值轉(zhuǎn)換為串行輸出，需要使用以下哪種電路？（）A.計數(shù)器B.編碼器C.譯碼器D.移位寄存器5、在一個數(shù)字電路中，需要對多個輸入信號進行優(yōu)先級編碼。以下哪種編碼器可能是最適合的？（）A.普通二進制編碼器，對輸入信號進行直接編碼B.優(yōu)先編碼器，能夠根據(jù)輸入信號的優(yōu)先級進行編碼C.格雷碼編碼器，輸出具有良好容錯性的編碼D.以上編碼器都不適合進行優(yōu)先級編碼6、在數(shù)字邏輯中，有限狀態(tài)機（FSM）是一種用于描述系統(tǒng)狀態(tài)和狀態(tài)轉(zhuǎn)換的模型。Mealy型和Moore型是兩種常見的有限狀態(tài)機類型。Mealy型有限狀態(tài)機的輸出不僅取決于當前狀態(tài)，還取決于：（）A.上一個狀態(tài)B.輸入信號C.時鐘信號D.初始狀態(tài)7、二進制編碼是數(shù)字系統(tǒng)中表示信息的重要方式。關(guān)于二進制編碼，以下說法不正確的是（）A.8421碼是一種常見的有權(quán)碼B.格雷碼相鄰兩個編碼之間只有一位不同C.余3碼是一種無權(quán)碼D.無論采用哪種編碼方式，都能唯一表示所有的十進制數(shù)8、計數(shù)器是一種常見的時序邏輯電路。以下關(guān)于計數(shù)器功能和特點的描述中，錯誤的是（）A.用于對脈沖信號進行計數(shù)B.可以按照二進制或其他進制進行計數(shù)C.計數(shù)器的計數(shù)長度是固定不變的D.可以通過級聯(lián)實現(xiàn)更大規(guī)模的計數(shù)9、在一個數(shù)字電路中，使用了組合邏輯和時序邏輯。關(guān)于組合邏輯和時序邏輯的區(qū)別，以下哪種描述是正確的？（）A.組合邏輯的輸出僅取決于當前的輸入，時序邏輯的輸出取決于輸入和之前的狀態(tài)B.組合邏輯使用觸發(fā)器存儲數(shù)據(jù)，時序邏輯使用邏輯門進行運算C.組合邏輯的響應(yīng)速度比時序邏輯快D.以上描述都不正確10、在數(shù)字邏輯電路中，假設(shè)我們要設(shè)計一個加法器來計算兩個4位二進制數(shù)的和?？紤]到速度和復雜度的平衡，以下哪種加法器結(jié)構(gòu)通常是較為理想的選擇？（）A.半加器級聯(lián)B.全加器級聯(lián)C.并行加法器D.串行加法器11、在數(shù)字電路中，加法器的進位鏈可以采用不同的結(jié)構(gòu)。假設(shè)一個16位加法器，采用先行進位結(jié)構(gòu)，與串行進位結(jié)構(gòu)相比，以下哪個方面會有顯著的改善？（）A.電路的復雜度B.計算速度C.功耗D.占用的芯片面積12、在數(shù)字邏輯中，若要實現(xiàn)邏輯函數(shù)F=A⊕B⊕C，最簡的表達式為：（）A.ABC+A'B'C'B.AB'+A'BC.(A⊕B)⊕CD.A+B+C13、當研究數(shù)字電路中的冒險現(xiàn)象時，假設(shè)一個電路在特定輸入組合下產(chǎn)生了毛刺。以下哪種技術(shù)可以有效地消除這些毛刺？（）A.增加冗余項B.使用濾波電容C.改變電路結(jié)構(gòu)D.以上技術(shù)均可14、在數(shù)字邏輯電路的可靠性設(shè)計中，假設(shè)一個電路需要在惡劣的環(huán)境條件下長時間穩(wěn)定運行，例如高溫、高濕度和強電磁干擾。為了提高電路的可靠性和容錯能力，以下哪種技術(shù)或方法是經(jīng)常采用的？（）A.冗余設(shè)計B.電磁屏蔽C.散熱優(yōu)化D.以上都是15、數(shù)字邏輯中的加法器可以分為半加器和全加器。半加器和全加器的主要區(qū)別是什么？（）A.半加器不考慮進位輸入，全加器考慮進位輸入B.半加器的運算速度快，全加器的運算速度慢C.不確定D.半加器和全加器沒有區(qū)別二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）詳細說明在計數(shù)器的異步清零和同步清零的實現(xiàn)方式和區(qū)別，以及在實際設(shè)計中的選擇依據(jù)。2、（本題5分）深入分析在數(shù)字邏輯電路的時鐘樹綜合中，如何優(yōu)化時鐘信號的分布以減少時鐘偏差。3、（本題5分）說明在數(shù)字邏輯中競爭和冒險現(xiàn)象產(chǎn)生的原因，以及如何避免或消除這種現(xiàn)象。4、（本題5分）詳細說明在多路選擇器的信號切換時間優(yōu)化中，采取的技術(shù)和效果。三、分析題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）用數(shù)字邏輯實現(xiàn)一個簡單的數(shù)字信號濾波電路，例如中值濾波。深入分析濾波算法的邏輯實現(xiàn)和特點，解釋如何去除噪聲和保持信號的特征，研究在實時信號處理中的應(yīng)用。2、（本題5分）給定一個復雜的數(shù)字邏輯電路，包含多個組合邏輯模塊和時序邏輯模塊。分析電路的整體功能，繪制信號流程圖，解釋各個模塊之間的協(xié)同工作方式以及數(shù)據(jù)在電路中的傳輸和處理過程。3、（本題5分）設(shè)計一個數(shù)字比較器，能夠比較兩個4位二進制數(shù)的大小。詳細描述比較器的邏輯功能，通過邏輯表達式和真值表進行分析，并畫出邏輯電路圖。探討該比較器在排序算法和數(shù)據(jù)選擇中的應(yīng)用。4、（本題5分）設(shè)計一個譯碼器電路，能夠?qū)?位二進制輸入轉(zhuǎn)換為16個輸出信號。全面分析譯碼器的邏輯功能、內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理，討論如何通過增加使能控制端來提高譯碼器的靈活性和實用性。5、（本題5分）給定一個數(shù)字邏輯電路的可靠性測試方案，分析測試用例的覆蓋性和有效性。提出改進測試方案的建議和措施，包括增加測試向量、引入故障注入等方法。四、設(shè)計題（本大題共4個小題，共40分)1、（本題10分）使用JK觸發(fā)器和邏輯門設(shè)計一個能實現(xiàn)數(shù)據(jù)鎖存功能的電路，畫出邏輯圖和說明其工作過程。2、（本題10分）設(shè)計一個全加器，能夠進行兩個8位二進制數(shù)的加法運算，并輸出結(jié)果和進位。3、（本題10分）設(shè)計一個組