新疆工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院《計算力學(xué)》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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《計算力學(xué)》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷院(系)_______班級_______學(xué)號_______姓名_______題號一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共15個小題，每小題2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、加法器是數(shù)字邏輯中用于執(zhí)行加法運算的電路。半加器和全加器是加法器的基本組成單元。以下關(guān)于半加器和全加器的描述，正確的是（）A.半加器不考慮來自低位的進位，而全加器考慮B.半加器和全加器的輸出結(jié)果相同，只是輸入有所不同C.多個半加器可以直接級聯(lián)構(gòu)成多位加法器，無需使用全加器D.全加器的邏輯功能比半加器復(fù)雜，所以在實際應(yīng)用中很少使用2、在數(shù)字邏輯的運算中，補碼是一種重要的表示方法。以下關(guān)于補碼的描述，錯誤的是（）A.正數(shù)的補碼與原碼相同，負(fù)數(shù)的補碼是原碼的各位取反，末位加1B.補碼可以方便地進行加法和減法運算，無需考慮符號位C.補碼的表示范圍比原碼和反碼更廣D.補碼的轉(zhuǎn)換過程非常復(fù)雜，在實際應(yīng)用中很少使用3、非門是實現(xiàn)邏輯取反功能的邏輯門。對于非門的特性，以下描述錯誤的是（）A.非門的邏輯表達(dá)式為Y=?AB.非門可以由三極管構(gòu)成C.非門的輸入和輸出之間存在一定的時間延遲，這個延遲通?？梢院雎圆挥婦.非門的輸出電平總是與輸入電平相反，沒有其他可能的輸出狀態(tài)4、在數(shù)字邏輯電路中，移位寄存器可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的移位操作。一個4位右移寄存器，當(dāng)輸入為特定的二進制數(shù)時，經(jīng)過多次時鐘脈沖后，輸出會發(fā)生什么變化？（）A.輸出的數(shù)據(jù)依次向右移動B.輸出的數(shù)據(jù)依次向左移動C.不確定D.輸出的數(shù)據(jù)保持不變5、數(shù)字邏輯中的FPGA（現(xiàn)場可編程門陣列）具有可編程的特性。假設(shè)在一個FPGA設(shè)計中，需要更改某個邏輯功能，以下哪種方式可以實現(xiàn)？（）A.重新編程B.更換芯片C.調(diào)整外部電路D.以上方式都不行6、在一個數(shù)字電路中，需要判斷兩個4位二進制數(shù)是否相等。以下哪種邏輯電路的設(shè)計可能是最簡的？（）A.使用異或門對兩個數(shù)的每一位進行比較，然后將結(jié)果進行與運算B.對兩個數(shù)逐位進行減法運算，判斷結(jié)果是否為0C.將兩個數(shù)轉(zhuǎn)換為十進制，然后進行比較，需要復(fù)雜的轉(zhuǎn)換電路D.對兩個數(shù)進行按位與和按位或運算，根據(jù)結(jié)果判斷7、在數(shù)字邏輯的加法器設(shè)計中，半加器和全加器是基礎(chǔ)組件。假設(shè)要構(gòu)建一個能對兩個4位二進制數(shù)進行加法運算的電路，以下關(guān)于半加器和全加器的使用，哪個是正確的（）A.只需要使用半加器B.只需要使用全加器C.先使用半加器，再使用全加器D.以上方法都不正確8、已知一個數(shù)字系統(tǒng)采用同步置數(shù)的計數(shù)器，在置數(shù)信號有效的下一個時鐘脈沖，計數(shù)器將置入什么數(shù)值？（）A.0B.設(shè)定的數(shù)值C.隨機數(shù)值D.不確定9、考慮數(shù)字邏輯中的計數(shù)器的級聯(lián)，假設(shè)將兩個模10的計數(shù)器級聯(lián)組成一個更大的計數(shù)器。以下關(guān)于級聯(lián)后的計數(shù)器的模值，哪個是正確的（）A.模20B.模100C.取決于級聯(lián)方式，可能是20或100D.以上都不對10、在數(shù)字邏輯中，已知一個JK觸發(fā)器的J=1，K=0，在時鐘脈沖的上升沿到來時，觸發(fā)器的輸出狀態(tài)會如何變化？（）A.置1B.置0C.保持不變D.翻轉(zhuǎn)11、在數(shù)字電路中，能夠?qū)崿F(xiàn)將輸入的高、低電平編碼為二進制代碼的電路是？（）A.優(yōu)先編碼器B.普通編碼器C.譯碼器D.數(shù)據(jù)選擇器12、在數(shù)字電路中，使用比較器比較兩個8位無符號數(shù)的大小時，若第一個數(shù)大于第二個數(shù)，輸出結(jié)果是什么？（）A.00B.01C.10D.1113、若一個邏輯函數(shù)的最簡與或表達(dá)式為F=A+B'C，則其對偶式為？（）A.F'=(A'+B)C'B.F'=A'(B+C')C.F'=(A'+B')CD.F'=A(B'+C)14、用4個全加器實現(xiàn)兩個4位二進制數(shù)的加法運算，需要考慮的進位方式是？（）A.串行進位B.并行進位C.串并結(jié)合進位D.以上都可以15、譯碼器是數(shù)字電路中的另一種重要器件。關(guān)于譯碼器的功能和應(yīng)用，以下說法錯誤的是（）A.譯碼器可以將輸入的編碼轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的輸出信號B.譯碼器常用于地址譯碼和指令譯碼C.二進制譯碼器輸入的編碼位數(shù)和輸出的信號數(shù)量相同D.譯碼器只能對特定的編碼進行譯碼，不能處理任意的輸入二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）說明在數(shù)字邏輯中如何進行邏輯表達(dá)式的等價變換，以實現(xiàn)不同的邏輯功能。2、（本題5分）解釋在數(shù)字邏輯中如何利用真值表來推導(dǎo)邏輯表達(dá)式，并舉例說明。3、（本題5分）在數(shù)字系統(tǒng)中，解釋如何利用數(shù)字邏輯實現(xiàn)數(shù)字信號的加密和解密的硬件優(yōu)化，分析優(yōu)化方法和性能提升。三、分析題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）有一個數(shù)字圖像處理系統(tǒng)中的邊緣檢測模塊，需要檢測圖像中物體的邊緣。分析邊緣檢測的算法和原理，如Sobel算子、Canny算子等。設(shè)計相應(yīng)的數(shù)字電路實現(xiàn)邊緣檢測功能，探討如何優(yōu)化電路以提高邊緣檢測的準(zhǔn)確性和實時性。2、（本題5分）構(gòu)建一個數(shù)字邏輯電路，用于實現(xiàn)對光纖通信信號的編碼和解碼。全面分析光纖通信的特點和編碼方式，討論如何通過數(shù)字邏輯實現(xiàn)高速、可靠的數(shù)據(jù)傳輸。3、（本題5分）給定一個數(shù)字信號處理系統(tǒng)，需要對輸入的音頻信號進行濾波。設(shè)計一種數(shù)字濾波器（如低通、高通、帶通等），并分析其濾波特性和頻率響應(yīng)。同時，設(shè)計相應(yīng)的數(shù)字電路實現(xiàn)濾波器功能，說明如何在硬件中進行乘法和加法運算以實現(xiàn)濾波效果。4、（本題5分）給定一個復(fù)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。5、（本題5分）設(shè)計一個數(shù)字邏輯電路，用于將BCD碼轉(zhuǎn)換為二進制碼。仔細(xì)分析轉(zhuǎn)換過程中的算法和邏輯操作，解釋電路中各個模塊的功能和相互關(guān)系，研究不同BCD編碼方式對轉(zhuǎn)換電路的影響。四、設(shè)計題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）設(shè)計