黃山學院《空間藝術數字化表現》2023-2024學年第一學期期末試卷

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《空間藝術數字化表現》2023-2024學年第一學期期末試卷院(系)_______班級_______學號_______姓名_______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、在數字系統中，三態門常用于實現總線的連接。以下關于三態門的描述中，不正確的是（）A.三態門有高電平、低電平和高阻態三種輸出狀態B.三態門可以實現多個設備共享數據總線C.當三態門處于高阻態時，相當于與總線斷開D.三態門的控制信號決定了其輸出狀態2、考慮到一個數字信號處理系統，需要對輸入的數字信號進行濾波和變換操作。這些操作通常基于特定的數字邏輯算法和電路實現。為了實現高性能的數字信號濾波，以下哪種數字邏輯電路類型是首選？（）A.加法器B.乘法器C.計數器D.寄存器3、時序邏輯電路與組合邏輯電路不同，它包含存儲元件，能夠記住過去的輸入信息。常見的時序邏輯電路有觸發器、計數器和寄存器等。在一個D觸發器中，當時鐘脈沖上升沿到來時，如果D輸入端的值為1，那么輸出Q的值將：（）A.保持不變B.變為0C.變為1D.不確定，取決于之前的狀態4、在數字系統中，計數器的級聯可以實現更大范圍的計數。例如，將兩個4位計數器級聯，可以得到一個8位計數器。在級聯時，需要注意低位計數器的進位信號連接到高位計數器的計數輸入端。當低位計數器從1111計數到0000時，會產生一個進位信號。以下關于計數器級聯的描述，正確的是：（）A.級聯后的計數器計數速度變慢B.級聯后的計數器的最大計數值不變C.級聯后的計數器的時鐘信號相同D.級聯后的計數器的工作方式不變5、現場可編程門陣列（FPGA）是一種大規模的可編程邏輯器件。關于FPGA的結構，以下說法不正確的是（）A.FPGA由可編程邏輯塊、輸入輸出塊和互連資源組成B.可編程邏輯塊是FPGA的基本邏輯單元C.FPGA的布線資源是固定的，不能重新配置D.FPGA可以通過硬件描述語言進行編程6、當設計一個數字邏輯電路來比較兩個4位二進制數的大小關系時，以下哪種電路結構和邏輯門的組合可能是最有效的（）A.使用多個比較器級聯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7、考慮數字邏輯中的時序邏輯電路的穩定性，假設一個時序電路在工作過程中出現了不穩定的狀態跳轉。以下哪個因素最可能是導致這種不穩定的原因（）A.輸入信號的噪聲B.時鐘信號的抖動C.邏輯門的延遲D.以上因素都有可能8、在數字邏輯電路的時序分析中，假設一個時序電路由多個觸發器和組合邏輯組成，需要確定其建立時間、保持時間和時鐘到輸出的延遲等參數。這些參數對于電路的正確運行和性能評估至關重要。以下哪種工具或方法在進行時序分析時是必不可少的？（）A.邏輯模擬器B.硬件描述語言C.示波器D.頻譜分析儀9、對于一個同步清零的計數器，在清零信號有效時，計數器的狀態會立即變為多少？（）A.0B.最大計數值C.隨機值D.保持不變10、邏輯門是數字電路的基本單元，常見的邏輯門有與門、或門、非門等。對于與非門和或非門，以下說法錯誤的是（）A.與非門是先進行與運算，然后對結果取非B.或非門是先進行或運算，然后對結果取非C.與非門和或非門都可以由與門、或門和非門組合而成D.與非門和或非門在邏輯功能上是完全相同的11、考慮一個數字系統中的編碼器，它需要將8個輸入信號編碼為3位的二進制代碼輸出。以下哪種編碼器能夠滿足這個要求，并且具有較高的編碼效率？（）A.普通編碼器，任何時刻只允許一個輸入有效B.優先編碼器，允許同時多個輸入，但優先編碼優先級高的C.二進制編碼器，直接將輸入轉換為二進制D.十進制編碼器，將十進制輸入編碼為二進制12、在數字邏輯的時序分析中，假設一個時序電路的建立時間和保持時間不滿足要求。以下哪種措施能夠有效地改善時序性能？（）A.增加時鐘頻率B.優化邏輯電路C.插入緩沖器D.以上措施結合使用13、時序邏輯電路與組合邏輯電路不同，其輸出不僅取決于當前的輸入，還與電路的原有狀態有關。以下關于時序邏輯電路的說法中，錯誤的是（）A.觸發器是構成時序邏輯電路的基本單元B.計數器是一種常見的時序邏輯電路C.時序邏輯電路中一定包含存儲元件D.時序邏輯電路的輸出與輸入的變化是同步的14、在數字邏輯中，可編程邏輯器件（PLD）如CPLD和FPGA為數字系統的設計提供了很大的靈活性。CPLD采用的是基于乘積項的結構，而FPGA采用的是基于查找表的結構。以下關于CPLD和FPGA的比較，正確的是：（）A.CPLD的集成度高于FPGAB.FPGA的編程靈活性高于CPLDC.CPLD的速度比FPGA快D.FPGA的功耗比CPLD低15、在數字邏輯電路的設計中，卡諾圖是一種用于化簡邏輯函數的有效工具。卡諾圖通過相鄰最小項的合并來實現邏輯函數的化簡。對于一個具有4個變量的邏輯函數，其卡諾圖中相鄰的兩個最小項可以合并消去：（）A.0個變量B.1個變量C.2個變量D.3個變量二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）說明在數字電路中如何實現乘法運算，例如使用移位相加的方法。2、（本題5分）深入分析在時序邏輯電路的狀態化簡中，如何合并等價狀態以簡化狀態轉換圖和邏輯電路。3、（本題5分）詳細說明在多路選擇器的容錯設計中，如何實現故障自診斷和自恢復功能。三、分析題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）構建一個數字邏輯電路，用于實現對衛星通信信號的解調和解碼。全面分析衛星通信的特點和協議要求，討論如何通過數字邏輯實現信號的捕獲、跟蹤和數據恢復。2、（本題5分）有一個數字通信系統中的差錯控制編碼模塊，采用循環冗余校驗（CRC）碼。分析CRC碼的生成和校驗原理，設計相應的數字電路實現差錯檢測和糾錯功能。探討如何選擇合適的生成多項式和提高校驗的可靠性。3、（本題5分）設計一個數字邏輯電路，用于實現對無線通信信號的解調。仔細分析解調算法和電路實現，包括載波恢復、同步檢測等模塊的邏輯設計，研究如何提高解調性能和抗干擾能力。4、（本題5分）使用計數器和邏輯門構建一個數字頻率計，能夠測量輸入信號的頻率。分析頻率測量的原理和電路實現，包括計數時間的選擇和精度的計算，以及如何提高頻率計的測量范圍和分辨率。5、（本題5分）設計一個數字電路，能夠對輸入的兩個16位二進制數進行大小比較，并按照從大到小的順序輸出。深入分析比較和排序的邏輯過程，說明電路中如何實現比較和交換操作。考慮如何優化電路以減少比較次數和提高排序速度。四、設計題（本大題