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《數(shù)字圖像處理》2023-2024學(xué)年第二學(xué)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25個小題，每小題1分，共25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、想象一個數(shù)字系統(tǒng)，需要對兩個4位二進制數(shù)進行加法運算，并輸出結(jié)果。在設(shè)計這個加法器時，需要考慮速度、成本和復(fù)雜性等因素。以下哪種加法器結(jié)構(gòu)可能是最合適的？（）A.半加器級聯(lián)組成的加法器，結(jié)構(gòu)簡單但速度較慢B.全加器級聯(lián)組成的加法器，速度較快但使用的邏輯門較多C.并行加法器，能夠同時處理所有位的相加，速度快但成本高D.利用移位和加法操作實現(xiàn)的加法器，算法復(fù)雜但節(jié)省硬件資源2、在數(shù)字邏輯中，要用FPGA（現(xiàn)場可編程門陣列）實現(xiàn)一個復(fù)雜的邏輯功能，首先需要進行什么操作？（）A.編寫代碼B.設(shè)計電路原理圖C.配置引腳D.以上都不是3、在數(shù)字邏輯中，計數(shù)器是常見的時序邏輯電路。如果要設(shè)計一個模10的計數(shù)器，也就是從0計數(shù)到9后重新回到0，以下哪種方法是可行的？（）A.使用4個觸發(fā)器，通過反饋邏輯實現(xiàn)B.使用5個觸發(fā)器，按照特定順序連接C.使用10個觸發(fā)器，每個對應(yīng)一個計數(shù)狀態(tài)D.無法用常見的數(shù)字邏輯器件實現(xiàn)模10計數(shù)器4、在數(shù)字電路中，若要實現(xiàn)一個能將輸入的8位二進制數(shù)乘以2的電路，以下哪種方法較為簡便？（）A.左移一位B.使用乘法器芯片C.通過邏輯運算D.以上都不是5、在數(shù)字邏輯設(shè)計中，需要考慮電路的可測試性。如果要設(shè)計一個易于測試的電路，以下哪種原則是應(yīng)該遵循的？（）A.盡量減少內(nèi)部節(jié)點的數(shù)量B.增加測試點，便于觀測內(nèi)部信號C.使電路的功能盡可能簡單D.以上原則都對提高電路的可測試性有幫助6、在數(shù)字電路中，加法器是實現(xiàn)加法運算的重要部件。以下關(guān)于加法器的描述中，錯誤的是（）A.半加器不考慮低位的進位B.全加器考慮低位的進位C.可以通過多個半加器組成全加器D.加法器的運算速度與位數(shù)無關(guān)7、在數(shù)字邏輯電路中，競爭冒險可能會在多個輸入信號同時變化時產(chǎn)生。為了判斷一個邏輯電路是否存在競爭冒險，可以通過觀察邏輯表達式或者繪制波形圖來進行。以下關(guān)于競爭冒險判斷的描述，錯誤的是：（）A.只要邏輯表達式中存在變量的互補形式，就一定存在競爭冒險B.波形圖中出現(xiàn)尖峰脈沖，說明存在競爭冒險C.增加冗余項可以消除競爭冒險D.競爭冒險不會影響電路的邏輯功能8、在數(shù)字邏輯中，編碼器和譯碼器有著不同的功能。假設(shè)我們正在使用編碼器和譯碼器。以下關(guān)于編碼器和譯碼器的描述，哪一項是不正確的？（）A.編碼器將多個輸入信號編碼為較少位的輸出信號B.譯碼器將輸入的二進制代碼轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的輸出信號C.優(yōu)先編碼器在多個輸入同時有效時，只對優(yōu)先級高的輸入進行編碼D.編碼器和譯碼器的輸入和輸出位數(shù)是固定不變的，不能根據(jù)需求進行調(diào)整9、對于一個由JK觸發(fā)器構(gòu)成的計數(shù)器，若要實現(xiàn)計數(shù)范圍為0-7的循環(huán)計數(shù)，J和K的輸入應(yīng)該如何設(shè)置？（）A.特定的邏輯組合B.隨機設(shè)置C.保持不變D.以上都不對10、對于一個4輸入的與門，輸入信號分別為A=1，B=0，C=1，D=0，則輸出信號為？（）A.0B.1C.不確定D.以上都不對11、在數(shù)字邏輯中，已知一個邏輯函數(shù)F=A+BC，若A=1，B=0，C=1，那么函數(shù)F的值是多少？（）A.0B.1C.無法確定D.以上都不對12、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13、考慮一個具有異步清零和同步置數(shù)功能的計數(shù)器，當(dāng)清零信號有效時，計數(shù)器的狀態(tài)將：（）A.立即變?yōu)?B.在時鐘上升沿變?yōu)?C.保持不變D.不確定14、在數(shù)字電路中，奇偶校驗碼常用于檢測數(shù)據(jù)傳輸中的錯誤。以下關(guān)于奇偶校驗碼的描述中，錯誤的是（）A.奇校驗時，數(shù)據(jù)中1的個數(shù)加上校驗位為奇數(shù)B.偶校驗時，數(shù)據(jù)中1的個數(shù)加上校驗位為偶數(shù)C.奇偶校驗只能檢測奇數(shù)個錯誤D.奇偶校驗?zāi)軌蚣m正數(shù)據(jù)傳輸中的錯誤15、在數(shù)字圖像處理中，數(shù)字邏輯可以用于圖像的增強、壓縮等操作。以下關(guān)于數(shù)字圖像處理中數(shù)字邏輯的描述，錯誤的是（）A.可以使用數(shù)字邏輯電路對圖像的像素值進行運算，實現(xiàn)圖像增強B.圖像壓縮算法可以通過數(shù)字邏輯電路來實現(xiàn)，提高壓縮效率C.數(shù)字邏輯在數(shù)字圖像處理中的應(yīng)用效果不如傳統(tǒng)的圖像處理方法D.數(shù)字邏輯的高速處理能力有助于實時處理圖像數(shù)據(jù)16、假設(shè)正在設(shè)計一個用于醫(yī)療設(shè)備的數(shù)字邏輯電路，需要滿足嚴格的安全性和準(zhǔn)確性標(biāo)準(zhǔn)。由于醫(yī)療設(shè)備直接關(guān)系到患者的生命健康，任何錯誤都可能導(dǎo)致嚴重后果。在這種情況下，以下哪種設(shè)計方法能夠最大程度地保證電路的可靠性？（）A.采用成熟的設(shè)計方案B.進行多次嚴格的測試C.引入容錯機制D.以上都是17、在數(shù)字電路中，若要對一個8位二進制數(shù)進行取反操作，可使用：（）A.與門B.或門C.非門D.異或門18、考慮一個數(shù)字系統(tǒng)，需要存儲一組8位的數(shù)據(jù)。如果要實現(xiàn)這個存儲功能，并且能夠隨時讀取和寫入數(shù)據(jù)，以下哪種存儲器件是最合適的選擇？（）A.觸發(fā)器，能夠存儲一位數(shù)據(jù)B.寄存器，由多個觸發(fā)器組成，可以存儲多位數(shù)據(jù)C.計數(shù)器，用于計數(shù)操作，也能存儲數(shù)據(jù)D.移位寄存器，主要用于數(shù)據(jù)的移位操作19、數(shù)字邏輯是計算機科學(xué)的重要基礎(chǔ)。以下關(guān)于數(shù)字邏輯的描述，不準(zhǔn)確的是（）A.它研究數(shù)字信號的存儲、傳輸和處理B.數(shù)字邏輯中的基本運算包括與、或、非等邏輯運算C.數(shù)字邏輯只涉及二進制數(shù)字系統(tǒng)，不包括其他進制D.其應(yīng)用涵蓋了計算機硬件設(shè)計、電路設(shè)計等多個領(lǐng)域20、在數(shù)字邏輯電路的故障診斷中，有多種方法可以使用。以下關(guān)于故障診斷方法的描述，錯誤的是（）A.可以通過觀察電路的輸出信號、測量關(guān)鍵節(jié)點的電壓等方法進行初步診斷B.邏輯分析儀是一種常用的故障診斷工具，可以捕獲和分析數(shù)字信號C.故障診斷時，可以采用替換法逐個替換可疑的元器件來確定故障位置D.一旦確定了故障位置，就可以直接修復(fù)，不需要對整個電路進行重新測試和驗證21、考慮到一個大規(guī)模集成電路的布局布線，假設(shè)芯片上集成了數(shù)十億個晶體管，需要合理安排它們的位置和連接以減少延遲和功耗。這是一個極其復(fù)雜的問題，通常需要借助專業(yè)的工具和算法來解決。以下哪個因素在布局布線過程中對性能的影響最大？（）A.晶體管的密度B.布線的長度C.電源和地線的分布D.時鐘樹的設(shè)計22、在學(xué)習(xí)數(shù)字邏輯的過程中，實踐操作對于理解和掌握知識非常重要。以下關(guān)于數(shù)字邏輯實驗的說法，錯誤的是（）A.通過實驗可以驗證理論知識，加深對數(shù)字邏輯的理解B.實驗中出現(xiàn)錯誤時，應(yīng)仔細分析原因，逐步排查解決C.數(shù)字邏輯實驗只需要在虛擬環(huán)境中進行，不需要實際的硬件操作D.認真記錄實驗數(shù)據(jù)和結(jié)果，有助于總結(jié)經(jīng)驗和提高實驗技能23、現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）是一種大規(guī)模的可編程邏輯器件。關(guān)于FPGA的結(jié)構(gòu)，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24、想象一個數(shù)字系統(tǒng)中，需要將并行的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為串行數(shù)據(jù)進行傳輸。以下哪種器件或模塊可能是最關(guān)鍵的？（）A.移位寄存器，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的串行移位輸出B.計數(shù)器，用于控制數(shù)據(jù)的移位順序C.編碼器，將并行數(shù)據(jù)編碼為串行格式D.譯碼器，將串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)25、對于一個由多個計數(shù)器級聯(lián)組成的大計數(shù)器，其計數(shù)范圍是各個計數(shù)器計數(shù)范圍的什么？（）A.乘積B.和C.差D.以上都不對二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）詳細說明在多路選擇器的級聯(lián)應(yīng)用中，如何實現(xiàn)更多輸入數(shù)據(jù)的選擇。2、（本題5分）詳細闡述在譯碼器的編碼轉(zhuǎn)換應(yīng)用中，如何將一種編碼轉(zhuǎn)換為另一種編碼。3、（本題5分）解釋在數(shù)字系統(tǒng)中什么是流水線冒險，以及如何解決流水線冒險問題。4、（本題5分）在數(shù)字系統(tǒng)中，說明如何利用數(shù)字邏輯實現(xiàn)數(shù)字信號的編碼和解碼，舉例說明常見的編碼和解碼方式。三、設(shè)計題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）使用JK觸發(fā)器設(shè)計一個同步時序邏輯電路，實現(xiàn)一個模10的可逆計數(shù)器，即能夠進行加1和減1操作，畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖和電路連接。2、（本題5分）設(shè)計一個能判斷輸入的5位二進制數(shù)是否為回文數(shù)（即正讀反讀都一樣）的邏輯電路，給出設(shè)計思路和電路實現(xiàn)。3、（本題5分）設(shè)計一個譯碼器，將10位二進制輸入信號譯碼為1024個輸出信號。4、（本題5分）使用D觸發(fā)器和計數(shù)器設(shè)計一個能產(chǎn)生周期性脈沖信號的電路，脈沖寬度和周期可調(diào)，畫出邏輯圖和說明工作原理。5、（本題5分）設(shè)計一個編碼器，將16384個輸入信號編碼為14位二進制輸出信號。四、分析題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）設(shè)計一個數(shù)字電路，能夠?qū)崿F(xiàn)對輸入的二進制數(shù)進行格雷碼編碼和解碼。分析格雷碼的編碼和解碼規(guī)則，以及在電路中實現(xiàn)這兩種操作