开封文化艺术职业学院《数字图像处理》2023-2024学年第二学期期末试卷

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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一、单选题（本大题共25个小题，每小题1分，共25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、在数字系统中，能够对输入的二进制代码进行解码并驱动显示器件的电路是？（）A.编码器B.译码器C.数据选择器D.数值比较器2、对于一个16进制计数器，要实现从0计数到F，需要多少个时钟脉冲？（）A.15B.16C.31D.323、考虑数字逻辑中的译码器，假设使用3线-8线译码器来实现一个函数。以下关于译码器的功能和应用，哪个说法是准确的（）A.译码器只能将二进制编码转换为十进制输出B.译码器可以用于实现组合逻辑函数C.译码器的输出始终是固定的几种组合D.译码器不能用于数据分配4、在数字电路中，触发器的触发方式有多种。以下关于触发器触发方式的描述中，不正确的是（）A.电平触发方式在触发信号为高电平时有效B.边沿触发方式在上升沿或下降沿时有效C.主从触发方式可以避免空翻现象D.所有的触发器都可以采用以上三种触发方式5、对于一个4位的二进制加法计数器，从0开始计数，当计数到哪个值时，再输入一个计数脉冲会产生进位输出？（）A.1111B.1000C.1001D.11106、对于一个PLA器件，其与门阵列和或门阵列的可编程性分别体现在哪里？（）A.连接方式B.输入信号C.输出信号D.以上都不是7、对于一个异步清零的计数器，清零信号的有效时间应该满足什么条件？（）A.小于时钟周期B.大于时钟周期C.与时钟周期无关D.以上都不对8、在数字逻辑中，竞争冒险是一种可能出现的现象，会导致电路输出出现不正确的尖峰脉冲。以下关于竞争冒险的描述，错误的是（）A.竞争冒险通常发生在组合逻辑电路中，由于信号传输延迟不一致导致B.可以通过增加冗余项、引入选通脉冲等方法消除竞争冒险C.竞争冒险只会影响电路的输出信号，不会对整个系统的功能造成严重影响D.所有的数字逻辑电路都存在竞争冒险现象，无法完全避免9、译码器是数字电路中的另一种重要器件。关于译码器的功能和应用，以下说法错误的是（）A.译码器可以将输入的编码转换为对应的输出信号B.译码器常用于地址译码和指令译码C.二进制译码器输入的编码位数和输出的信号数量相同D.译码器只能对特定的编码进行译码，不能处理任意的输入10、对于一个基本的RS触发器，当R=1，S=0时，触发器的输出状态将是：（）A.置0B.置1C.保持不变D.不确定11、假设要设计一个数字电路来实现一个比较器，能够比较两个8位二进制数的大小。以下哪种结构可能是最直接的实现方式？（）A.使用逐位比较的方法，通过逻辑门产生比较结果B.将两个数相减，根据结果的符号判断大小C.先将两个数转换为十进制，然后进行比较D.以上方式都不适合实现比较器12、在一个由与非门组成的基本RS触发器中，当R=0，S=1时，触发器的状态为？（）A.置0B.置1C.不确定D.保持不变13、若一个逻辑函数的最简与或表达式为F=A+B'C，则其对偶式为？（）A.F'=(A'+B)C'B.F'=A'(B+C')C.F'=(A'+B')CD.F'=A(B'+C)14、对于一个5位的二进制计数器，若初始状态为00000，经过18个时钟脉冲后，计数器的状态是多少？（）A.10010B.10001C.01001D.0010015、在数字系统的设计中，需要考虑功耗、速度和面积等性能指标之间的平衡。以下关于这些性能指标的描述，错误的是（）A.降低功耗通常会导致电路速度变慢或者面积增加B.提高电路速度可能需要增加功耗和面积C.减小电路面积往往会牺牲功耗和速度性能D.可以在不影响其他性能指标的情况下，单独优化某一个性能指标16、在数字逻辑中，竞争冒险现象是需要关注的问题。以下关于竞争冒险的产生原因，描述不正确的是（）A.由于信号传输延迟导致输入信号到达逻辑门的时间不同B.逻辑门的传输延迟是竞争冒险产生的主要原因C.当多个输入信号同时变化时容易产生竞争冒险D.只要逻辑电路设计合理，就一定不会出现竞争冒险现象17、假设正在设计一个用于图像处理器的数字逻辑电路，需要对像素数据进行快速的处理和转换。图像数据的处理涉及大量的并行运算和逻辑判断。为了提高处理速度和效率，以下哪种数字逻辑架构最适合这种大规模并行处理的需求？（）A.冯·诺依曼架构B.哈佛架构C.流水线架构D.超标量架构18、在数字逻辑的应用中，数字系统的设计通常遵循一定的步骤。以下关于数字系统设计步骤的描述，错误的是（）A.首先进行需求分析，确定系统的功能和性能指标B.然后进行逻辑设计，确定系统的逻辑结构和电路实现C.接着进行电路实现和硬件调试，最后进行系统测试和优化D.在整个设计过程中，不需要考虑成本和可靠性等因素19、假设在一个数字控制系统中，需要根据输入的数字信号产生相应的控制脉冲。脉冲的宽度和周期需要精确控制以满足系统要求。为了实现这种精确的脉冲生成，以下哪种数字逻辑器件是最合适的？（）A.计数器B.定时器C.移位寄存器D.译码器20、在数字电路中，使用比较器比较两个8位无符号数的大小时，若第一个数大于第二个数，输出结果是什么？（）A.00B.01C.10D.1121、在数字系统中，总线是用于传输数据和信息的重要通道。以下关于总线特点的描述中，错误的是（）A.可以连接多个设备B.总线的数据传输是并行的C.总线上的数据传输需要遵循特定的协议D.同一时刻只能有一个设备向总线发送数据22、在数字逻辑中，奇偶校验码可以用于检测数据传输中的错误。奇校验码是指数据中1的个数加上校验位后为奇数，偶校验码则相反。对于一个8位的数据10101100，采用偶校验码时，校验位应为：（）A.0B.1C.无法确定D.取决于传输方式23、在数字逻辑中，有限状态机（FSM）是一种用于描述时序逻辑行为的模型。以下关于有限状态机的描述中，正确的是（）A.由状态、输入、输出和状态转换组成B.可以用状态图和状态表来描述C.能够实现复杂的控制逻辑D.以上都是24、假设正在研究数字电路的可靠性问题。随着电路的老化和环境的变化，电路可能会出现故障。为了提高电路的可靠性，以下哪种方法是有效的？（）A.采用冗余设计，增加备份组件B.定期对电路进行维护和检测C.优化电路的工作环境，减少外界干扰D.以上方法都可以提高数字电路的可靠性25、数字逻辑中的乘法器可以通过不同的方式实现。假设要实现一个4×4的乘法器，使用移位相加的方法，以下哪个步骤是关键？（）A.确定移位的次数B.控制加法的顺序C.处理乘法的符号D.以上步骤都很关键二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）详细说明数字逻辑中数据选择器和数据分配器的低功耗设计策略，如电源门控和动态电压频率调整。2、（本题5分）解释数字逻辑中卡诺图的作用和使用方法，通过一个具体的逻辑函数化简问题来说明卡诺图的优势和步骤。3、（本题5分）详细阐述如何用硬件描述语言实现一个计数器的计数模式切换功能。4、（本题5分）在数字逻辑电路中，说明如何利用触发器实现存储功能，比较不同类型触发器（如D触发器、JK触发器等）的特性和应用场合。三、设计题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）设计一个能将十六进制数转换为二进制数的转换电路，使用逻辑门实现，画出逻辑图和转换过程。2、（本题5分）设计一个计数器，能够实现从0到1048575的计数，并在特定状态下进行计数单位的切换。3、（本题5分）设计一个8选1数据选择器，输入为3位地址线和8位数据线，输出为所选数据，给出逻辑表达式和电路连接图。4、（本题5分）用D触发器和比较器设计一个能实现数据比较和移位存储的电路，给出逻辑图和功能描述。5、（本题5分）用VerilogHDL描述一个能实现加法和减法运算的模块，输入为操作数和操作符，输出为运算结果。四、分析题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）设计一个数字电路，能够实现一个16位的桶形移位器，能够进行任意位的逻辑移位和算术移位。深入分析移位器的工作逻辑和控制方式，说明电路中如何实现不同类型的移位操作和结果输出。2、