大连东软信息学院《数值计算与语言》2023-2024学年第二学期期末试卷

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《数值计算与语言》2023-2024学年第二学期期末试卷院(系)_______班级_______学号_______姓名_______题号一二三四总分得分批阅人一、单选题（本大题共15个小题，每小题1分，共15分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的．）1、假设正在设计一个数字系统，其中需要一个计数器能够从0计数到15，然后重新从0开始计数。为了实现这个功能，以下哪种计数器类型可能是最合适的选择？（）A.异步计数器，结构简单但速度较慢B.同步计数器，计数速度快且稳定性好C.环形计数器，每个状态只有一位为1D.扭环形计数器，状态转换具有特定规律2、若要实现一个能将4位二进制数转换为格雷码的电路，以下哪种集成电路可能会被用到？（）A.加法器B.编码器C.译码器D.数据选择器3、已知一个逻辑函数F=AB+CD，若要用与非门来实现该函数，最少需要几个与非门？（）A.3B.4C.5D.64、在数字逻辑的教学和学习中，实验环节是非常重要的。以下关于数字逻辑实验的描述，正确的是（）A.数字逻辑实验可以帮助学生更好地理解理论知识，提高动手能力B.实验中只需要按照实验指导书的步骤进行操作，不需要思考和创新C.数字逻辑实验的结果一定是准确无误的，不会出现任何问题D.数字逻辑实验设备的先进程度决定了实验教学的质量和效果5、在数字逻辑的发展过程中，集成电路技术的进步起到了重要的推动作用。以下关于集成电路技术对数字逻辑的影响，错误的是（）A.集成电路技术使得数字逻辑电路的集成度不断提高，体积越来越小B.随着集成电路工艺的发展，数字电路的性能不断提升，功耗不断降低C.集成电路技术的进步使得数字逻辑的设计和制造变得更加复杂和昂贵D.先进的集成电路技术为数字逻辑的创新应用提供了更多的可能性6、在数字逻辑电路中，对于一个4位的二进制加法计数器，从初始状态0000开始计数，经过15个时钟脉冲后，计数器的状态将变为：（）A.0000B.1111C.1000D.01117、在数字电路中，使用译码器实现逻辑函数时，若要实现一个3变量的逻辑函数，至少需要几位的译码器？（）A.2B.3C.4D.88、在数字逻辑电路中，竞争冒险可能会在多个输入信号同时变化时产生。为了判断一个逻辑电路是否存在竞争冒险，可以通过观察逻辑表达式或者绘制波形图来进行。以下关于竞争冒险判断的描述，错误的是：（）A.只要逻辑表达式中存在变量的互补形式，就一定存在竞争冒险B.波形图中出现尖峰脉冲，说明存在竞争冒险C.增加冗余项可以消除竞争冒险D.竞争冒险不会影响电路的逻辑功能9、假设正在设计一个用于卫星通信的数字逻辑电路，需要满足高可靠性、低功耗和抗辐射等特殊要求。由于卫星环境的复杂性和特殊性，对电路的设计和验证提出了极高的挑战。以下哪种设计和验证方法在这种情况下是最为关键的？（）A.仿真验证B.硬件在环测试C.形式化验证D.实地测试10、考虑数字逻辑中的时序逻辑电路的稳定性，假设一个时序电路在工作过程中出现了不稳定的状态跳转。以下哪个因素最可能是导致这种不稳定的原因（）A.输入信号的噪声B.时钟信号的抖动C.逻辑门的延迟D.以上因素都有可能11、考虑到一个数字信号处理系统，需要对输入的数字信号进行滤波和变换操作。这些操作通常基于特定的数字逻辑算法和电路实现。为了实现高性能的数字信号滤波，以下哪种数字逻辑电路类型是首选？（）A.加法器B.乘法器C.计数器D.寄存器12、对于一个异步计数器，若低位触发器的输出作为高位触发器的时钟输入，那么在计数过程中可能会出现什么问题？（）A.竞争冒险B.时序混乱C.无法计数D.以上都不是13、对于一个采用正逻辑的数字系统，高电平表示逻辑1，低电平表示逻辑0。当输入信号为0110时，经过一个非门后的输出信号是？（）A.1001B.1100C.0011D.101014、已知一个逻辑函数的卡诺图，其中有四个相邻的1格，可进行合并简化，则合并后得到的乘积项包含几个变量？（）A.2B.3C.4D.不确定15、对于一个由多个触发器组成的同步时序电路，若其中一个触发器出现故障，会对整个电路的工作产生怎样的影响？（）A.部分功能失效B.完全停止工作C.输出错误结果D.以上都有可能二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）在数字系统中，说明如何利用数字逻辑实现数字锁相环（DPLL），分析其工作原理和应用场景。2、（本题5分）详细阐述在加法器的位扩展中，如何将多个低位加法器组合成高位加法器。3、（本题5分）详细说明数字逻辑中异步时序电路和同步时序电路的区别，举例说明它们在不同应用场景中的优缺点。4、（本题5分）阐述数字逻辑中数据选择器和数据分配器的故障检测和自诊断方法，分析其在提高系统可靠性中的作用。三、分析题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）设计一个数字电路，能够实现一个8位的优先编码器，并且能够处理多个输入同时有效的情况。详细分析优先编码器的编码规则和优先级处理逻辑，说明电路中如何实现输入信号的编码和输出。2、（本题5分）利用数字逻辑设计一个数字图像缩放电路，能够对图像进行放大或缩小处理。详细阐述图像缩放的算法和逻辑实现，分析图像质量的保持和优化方法。3、（本题5分）给定一个数字系统的可靠性要求，分析如何通过冗余设计、错误检测和纠正技术来提高系统的可靠性。探讨不同可靠性技术的优缺点和适用场景。4、（本题5分）使用乘法器和加法器构建一个数字电路，能够实现对矩阵的乘法运算。分析矩阵乘法的算法和硬件实现，考虑矩阵元素的存储和运算过程中的并行性，以及如何优化电路以提高矩阵乘法的效率。5、（本题5分）设计一个数字逻辑电路，将一个8位的二进制数进行反码转换。详细阐述反码的定义和转换逻辑，通过真值表和逻辑表达式进行分析，并画出逻辑电路图。分析反码在数字运算和纠错编码中的应用。四、设计题（本大题共4个小题，共40分)1、（本题10分）使用JK触发器设计一个同步时序逻辑电路，实现一个模13的计数器，画出状态