江南大學《數(shù)字科技前沿》2022-2023學年第一學期期末試卷

學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁江南大學

《數(shù)字科技前沿》2022-2023學年第一學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、在數(shù)字邏輯設計中，有限狀態(tài)機（FSM）是一種重要的模型。以下關于有限狀態(tài)機的描述中，錯誤的是（）A.有限狀態(tài)機可以分為摩爾型和米利型B.摩爾型有限狀態(tài)機的輸出只取決于當前狀態(tài)C.米利型有限狀態(tài)機的輸出只取決于輸入D.有限狀態(tài)機可以用狀態(tài)轉換圖和狀態(tài)表來描述2、在數(shù)字邏輯電路中，三態(tài)門可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸。當三態(tài)門的控制端為高電平時，輸出處于高阻態(tài)。以下關于三態(tài)門的應用，錯誤的是：（）A.用于構建總線結構B.可以實現(xiàn)多個數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)共享C.三態(tài)門的高阻態(tài)會導致數(shù)據(jù)丟失D.用于提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)男?、在數(shù)字電路中，若要將一個頻率為100kHz的方波信號分頻為10kHz的方波信號，需要幾級分頻電路？（）A.3B.4C.5D.104、在數(shù)字邏輯電路的競爭冒險現(xiàn)象中，當輸入信號發(fā)生變化時，可能會導致輸出出現(xiàn)短暫的錯誤脈沖。假設一個邏輯電路存在競爭冒險，以下哪種方法可以有效地消除這種現(xiàn)象（）A.增加冗余項B.減少邏輯門的數(shù)量C.改變輸入信號的頻率D.以上方法都不能消除競爭冒險5、在數(shù)字邏輯電路中，信號的傳輸和延遲會對電路的性能產(chǎn)生影響。以下關于信號延遲的描述，錯誤的是（）A.信號在導線中傳輸會存在一定的延遲，延遲時間與導線長度和信號傳播速度有關B.邏輯門的輸入到輸出也存在延遲，不同類型的邏輯門延遲時間可能不同C.信號延遲可能導致時序邏輯電路出現(xiàn)錯誤，需要在設計中進行考慮D.可以通過增加電路的復雜度來完全消除信號延遲的影響6、對于一個異步時序邏輯電路，其狀態(tài)轉換與時鐘信號不同步。若在某個時刻，輸入發(fā)生變化，那么狀態(tài)的改變會立即發(fā)生嗎？（）A.會B.不會C.有時會D.不確定7、在數(shù)字邏輯中，移位寄存器不僅可以存儲數(shù)據(jù)，還可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的移位操作。以下關于移位寄存器的移位方式，錯誤的是（）A.左移時，數(shù)據(jù)依次向左移動，最高位丟失B.右移時，數(shù)據(jù)依次向右移動，最低位丟失C.循環(huán)左移時，最高位移動到最低位D.移位寄存器只能進行單向移位，不能同時進行左移和右移8、在數(shù)字邏輯中，若要判斷一個二進制數(shù)是奇數(shù)還是偶數(shù)，可以通過檢查其最低位的值。若最低位為1，則該數(shù)為：（）A.奇數(shù)B.偶數(shù)C.無法確定D.取決于其他位的值9、加法器是數(shù)字電路中進行加法運算的重要部件。以下關于加法器的描述，錯誤的是（）A.半加器只能處理兩個一位二進制數(shù)的相加，不考慮進位輸入B.全加器可以處理兩個一位二進制數(shù)的相加，并考慮進位輸入C.多位加法器可以通過級聯(lián)多個全加器來實現(xiàn)D.加法器在進行加法運算時，速度非?？?，不會產(chǎn)生任何延遲10、在數(shù)字邏輯中，移位寄存器可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的移位操作。以下關于移位寄存器工作方式的描述中，不正確的是（）A.可以實現(xiàn)左移和右移B.移位操作通常在時鐘脈沖的控制下進行C.移位寄存器可以存儲多位數(shù)據(jù)D.移位寄存器的移位方向是固定不變的11、在數(shù)字邏輯設計中，若要實現(xiàn)邏輯函數(shù)F=AB+AC，最簡的與非-與非表達式為：（）A.((AB)'(AC)')'B.((A+B)'(A+C)')'C.((A'B')(A'C'))'D.((A+B)(A+C))'12、在數(shù)字電路中，使用二進制補碼進行減法運算時，若最高位產(chǎn)生了進位，則：（）A.結果為正B.結果為負C.結果溢出D.無法確定13、假設要設計一個數(shù)字電路，用于判斷一個8位二進制數(shù)是奇數(shù)還是偶數(shù)。以下哪種邏輯表達式可以準確地實現(xiàn)這個功能？（）A.檢查最低位是否為1，若是則為奇數(shù)，否則為偶數(shù)B.計算所有位的和，若為奇數(shù)則輸入為奇數(shù)，否則為偶數(shù)C.對高4位和低4位分別進行判斷，綜合得出結果D.以上方法都不正確，無法通過簡單邏輯判斷奇偶性14、數(shù)字邏輯中，組合邏輯電路的輸出僅取決于當前的輸入，那么在一個由多個邏輯門組成的組合邏輯電路中，如何判斷其功能是否正確？（）A.通過輸入不同的組合，觀察輸出是否符合預期B.檢查邏輯門的類型是否正確C.不確定D.根據(jù)電路的復雜程度判斷15、在數(shù)字邏輯中，若要檢測一個電路是否存在靜態(tài)冒險，可通過觀察其：（）A.真值表B.卡諾圖C.邏輯表達式D.以上均可16、在數(shù)字邏輯的應用場景中，以下關于計算機存儲系統(tǒng)的描述，錯誤的是（）A.內(nèi)存和外存都使用數(shù)字邏輯來實現(xiàn)存儲和讀寫操作B.閃存是一種非易失性存儲介質，基于數(shù)字邏輯原理工作C.存儲系統(tǒng)的性能主要取決于存儲容量，與數(shù)字邏輯無關D.數(shù)字邏輯在存儲系統(tǒng)的地址譯碼和數(shù)據(jù)傳輸中發(fā)揮重要作用17、在數(shù)字邏輯設計中，需要考慮電路的功耗。假設一個邏輯電路，通過優(yōu)化邏輯表達式可以降低功耗，以下哪種優(yōu)化方法可能最有效？（）A.減少邏輯門的數(shù)量B.降低工作電壓C.減少信號的翻轉次數(shù)D.以上方法效果相同18、在數(shù)字系統(tǒng)中，需要對一個脈沖信號進行整形和濾波，以得到更清晰穩(wěn)定的信號。以下哪種電路可以實現(xiàn)這個功能？（）A.施密特觸發(fā)器，對輸入進行整形B.低通濾波器，濾除高頻噪聲C.積分電路，平滑信號D.以上電路都可以用于信號整形和濾波19、JK觸發(fā)器是一種功能較為強大的觸發(fā)器，具有置0、置1、保持和翻轉的功能。以下關于JK觸發(fā)器的描述，錯誤的是（）A.JK觸發(fā)器的邏輯功能可以通過輸入J和K的不同組合來實現(xiàn)B.JK觸發(fā)器在時鐘脈沖的作用下，根據(jù)J和K的輸入進行狀態(tài)轉換C.JK觸發(fā)器可以由D觸發(fā)器和其他邏輯門組合而成D.JK觸發(fā)器的功能相對復雜，在實際應用中不如D觸發(fā)器方便20、對于一個由JK觸發(fā)器構成的時序邏輯電路，若要實現(xiàn)自啟動功能，需要檢查：（）A.狀態(tài)轉換圖B.邏輯表達式C.真值表D.卡諾圖21、對于一個4-16譯碼器，若使能端有效，當輸入代碼為1010時，輸出端哪一位為低電平？（）A.Y10B.Y6C.Y14D.Y222、在數(shù)字邏輯中，已知一個邏輯函數(shù)的真值表，如何用最小項之和的形式表示該函數(shù)？（）A.直接列出B.通過化簡C.無法表示D.以上都不對23、當研究數(shù)字邏輯中的只讀存儲器（ROM）時，假設需要存儲一個8×8的真值表。以下關于ROM的容量和地址線、數(shù)據(jù)線的數(shù)量，哪個是正確的（）A.容量為64位，地址線8條，數(shù)據(jù)線8條B.容量為8位，地址線64條，數(shù)據(jù)線1條C.容量為64位，地址線3條，數(shù)據(jù)線8條D.容量為8位，地址線8條，數(shù)據(jù)線1條24、在數(shù)字邏輯電路中，時序邏輯電路與組合邏輯電路的主要區(qū)別是什么？時序邏輯電路的輸出除了取決于當前輸入還與什么有關？（）A.時序邏輯電路的輸出還與過去的輸入有關B.時序邏輯電路的輸出還與電路的結構有關C.不確定D.時序邏輯電路的輸出還與邏輯門的數(shù)量有關25、在數(shù)字系統(tǒng)中，有限狀態(tài)機（FSM）是一種重要的設計方法。假設我們正在設計一個基于FSM的系統(tǒng)。以下關于有限狀態(tài)機的描述，哪一項是不準確的？（）A.有限狀態(tài)機由狀態(tài)、輸入、輸出和狀態(tài)轉移函數(shù)組成B.摩爾型有限狀態(tài)機的輸出只取決于當前狀態(tài)，米利型有限狀態(tài)機的輸出取決于當前狀態(tài)和輸入C.可以使用狀態(tài)圖和狀態(tài)表來描述有限狀態(tài)機的行為D.有限狀態(tài)機的狀態(tài)數(shù)量是固定的，不能根據(jù)實際需求動態(tài)增加或減少26、在數(shù)字邏輯的教學中，實驗環(huán)節(jié)對于學生理解和掌握知識非常重要。以下關于數(shù)字邏輯實驗的描述，錯誤的是（）A.實驗可以幫助學生驗證理論知識，提高動手能力B.數(shù)字邏輯實驗通常包括硬件實驗和軟件仿真實驗C.在實驗中，學生可以自由修改實驗設備和參數(shù)，無需遵循任何規(guī)則D.實驗報告的撰寫有助于學生總結實驗結果，發(fā)現(xiàn)問題并提出改進方案27、在數(shù)字邏輯中，移位寄存器不僅可以進行數(shù)據(jù)的移位操作，還可以用于實現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲和串行-并行轉換。一個8位移位寄存器，在時鐘脈沖的作用下，將數(shù)據(jù)10101010串行輸入，經(jīng)過4個時鐘脈沖后，寄存器中的數(shù)據(jù)為：（）A.10101010B.01010101C.10100000D.0000101028、考慮數(shù)字邏輯中的移位寄存器的應用，假設在數(shù)字通信系統(tǒng)中使用移位寄存器進行數(shù)據(jù)的串行到并行轉換。以下關于這種應用的優(yōu)勢和工作原理，哪個描述是準確的（）A.提高數(shù)據(jù)傳輸速度B.增加數(shù)據(jù)的錯誤率C.移位寄存器在轉換過程中會丟失數(shù)據(jù)D.以上描述都不準確29、若一個ROM有10根地址線，8根數(shù)據(jù)線，則其存儲容量為：（）A.10×8位B.2^10×8位C.10×2^8位D.2^10×2^8位30、當研究數(shù)字邏輯中的奇偶校驗碼時，假設要對一組8位數(shù)據(jù)進行奇偶校驗。以下關于奇偶校驗的作用和特點，哪個描述是準確的（）A.只能檢測奇數(shù)個錯誤B.能糾正數(shù)據(jù)中的錯誤C.奇偶校驗位的位置是固定的D.增加了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃远?、分析題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）設計一個同步時序電路，用于實現(xiàn)一個有限脈沖響應（FIR）濾波器。分析濾波器的系數(shù)計算和電路實現(xiàn)，考慮如何在數(shù)字電路中高效地完成乘法和累加操作，以及如何保證濾波器的穩(wěn)定性和性能。2、（本題5分）給定一個數(shù)字系統(tǒng)中的時鐘分配網(wǎng)絡，需要將一個主時鐘信號分配到多個子模塊。分析時鐘分配的要求和挑戰(zhàn)，如時鐘偏差和抖動。設計相應的數(shù)字電路實現(xiàn)時鐘的分配和同步，探討如何保證各個子模塊能夠準確地接收和使用時鐘信號。3、（本題5分）設計一個有限狀態(tài)機（FSM），用于控制一個簡單的自動售貨機系統(tǒng)。全面分析狀態(tài)機的狀態(tài)轉換、輸入輸出關系以及邏輯電路的實現(xiàn)。探討如何優(yōu)化狀態(tài)機的設計以提高系統(tǒng)的可靠性和響應速度。4、（本題5分）利用數(shù)字邏輯設計一個數(shù)字圖像水印嵌入和提取電路。詳細闡述水印算法和邏輯實現(xiàn)，分析水印的不可見性、魯棒性和提取準確性，研究在版權保護中的應用。5、（本題5分）給定一個數(shù)字系統(tǒng)的面積約束條件，分析如何通過邏輯化簡、資源共享和模塊復用等方法來減少電路的硬件面積。探討面積優(yōu)化對系統(tǒng)性能和成本的影響。三、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）闡述數(shù)字邏輯中可編程邏輯器件（PLD）的編程方式和下載流程，分析不同編程技術的特點。2、（本題5分）深入解釋在數(shù)字電路的靜電防護器件選擇中，依據(jù)的參數(shù)和性能特點。3、（本題5分）詳細闡述如