學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共2頁湖南師范大學(xué)《數(shù)字信號處理》2024-2025學(xué)年第一學(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(gè)小題，每小題1分，共25分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的．）1、在數(shù)字邏輯的加法器設(shè)計(jì)中，超前進(jìn)位加法器相比串行進(jìn)位加法器具有更快的速度。假設(shè)要對兩個(gè)8位二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行快速加法運(yùn)算，以下關(guān)于超前進(jìn)位加法器的優(yōu)勢和工作原理，哪個(gè)描述是正確的（）A.減少了進(jìn)位傳播的時(shí)間B.增加了電路的復(fù)雜度C.不需要考慮進(jìn)位輸入D.以上描述都不準(zhǔn)確2、對于一個(gè)異步復(fù)位的觸發(fā)器，復(fù)位信號的撤銷時(shí)間與時(shí)鐘脈沖的關(guān)系會影響觸發(fā)器的狀態(tài)嗎？（）A.會B.不會C.有時(shí)會D.以上都不對3、在數(shù)字電路中，若要存儲8位的數(shù)據(jù)，以下哪種存儲器件是合適的選擇？（）A.SRAMB.DRAMC.ROMD.以上都是4、當(dāng)設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字邏輯電路來實(shí)現(xiàn)一個(gè)乘法運(yùn)算時(shí)，假設(shè)輸入為兩個(gè)4位二進(jìn)制數(shù)。以下哪種方法可能是實(shí)現(xiàn)該乘法運(yùn)算的可行途徑（）A.使用加法器和移位寄存器B.僅使用邏輯門搭建C.利用計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)D.以上方法都不可行5、考慮一個(gè)數(shù)字系統(tǒng)中的譯碼器，它需要將4位的二進(jìn)制輸入譯碼為16個(gè)輸出信號。以下哪種譯碼器的實(shí)現(xiàn)方式可能是最常見的？（）A.2-4譯碼器級聯(lián)B.3-8譯碼器級聯(lián)C.使用與非門構(gòu)建譯碼邏輯D.利用或門實(shí)現(xiàn)譯碼功能6、考慮一個(gè)數(shù)字系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)選擇器，它需要根據(jù)控制信號從多個(gè)輸入數(shù)據(jù)中選擇一個(gè)輸出。假設(shè)有4個(gè)輸入數(shù)據(jù)和2位的控制信號，以下哪種數(shù)據(jù)選擇器能夠?qū)崿F(xiàn)這個(gè)功能？（）A.4選1數(shù)據(jù)選擇器B.8選1數(shù)據(jù)選擇器C.16選1數(shù)據(jù)選擇器D.無法通過現(xiàn)有的數(shù)據(jù)選擇器實(shí)現(xiàn)，需要自行設(shè)計(jì)7、假設(shè)正在設(shè)計(jì)一個(gè)用于加密和解密的數(shù)字邏輯電路，需要實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的加密算法和邏輯運(yùn)算。加密和解密的過程要求高度的安全性和準(zhǔn)確性。為了確保加密電路的安全性和性能，以下哪個(gè)因素是在設(shè)計(jì)過程中需要重點(diǎn)考慮的？（）A.邏輯門的速度B.電路的功耗C.加密算法的復(fù)雜度D.密鑰的管理和保護(hù)8、在數(shù)字邏輯電路中，邏輯門是基本的組成單元。與門、或門和非門是三種常見的基本邏輯門。以下關(guān)于這三種邏輯門的功能描述，不正確的是（）A.與門的輸出只有在所有輸入都為1時(shí)才為1B.或門的輸出只要有一個(gè)輸入為1就為1C.非門的輸出總是與輸入相反D.這三種邏輯門不能組合成其他更復(fù)雜的邏輯門9、編碼器是一種常見的數(shù)字邏輯電路，它可以將多個(gè)輸入信號轉(zhuǎn)換為較少位的輸出編碼。以下關(guān)于編碼器的描述，錯(cuò)誤的是（）A.優(yōu)先編碼器在多個(gè)輸入同時(shí)有效時(shí)，會根據(jù)優(yōu)先級確定輸出編碼B.普通編碼器不允許多個(gè)輸入同時(shí)有效，否則會產(chǎn)生錯(cuò)誤輸出C.編碼器的輸入數(shù)量一定大于輸出數(shù)量D.編碼器只能將十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制編碼10、在數(shù)字邏輯的應(yīng)用中，數(shù)字系統(tǒng)的可靠性是一個(gè)重要的考慮因素。以下關(guān)于提高數(shù)字系統(tǒng)可靠性的方法描述中，不正確的是（）A.使用冗余技術(shù)B.優(yōu)化電路設(shè)計(jì)C.降低工作頻率D.減少邏輯門的數(shù)量11、在數(shù)字邏輯的應(yīng)用中，計(jì)算機(jī)的CPU設(shè)計(jì)是一個(gè)重要的領(lǐng)域。以下關(guān)于CPU中數(shù)字邏輯的描述，錯(cuò)誤的是（）A.CPU中的算術(shù)邏輯單元（ALU）使用數(shù)字邏輯電路來實(shí)現(xiàn)各種運(yùn)算B.控制單元通過數(shù)字邏輯電路產(chǎn)生控制信號，協(xié)調(diào)CPU的工作C.CPU的性能主要取決于數(shù)字邏輯電路的速度和復(fù)雜度D.CPU的設(shè)計(jì)與數(shù)字邏輯的知識無關(guān)，只需要考慮軟件的需求12、在數(shù)字邏輯電路中，同步時(shí)序電路和異步時(shí)序電路有明顯的區(qū)別。以下關(guān)于它們的描述，不正確的是（）A.同步時(shí)序電路使用統(tǒng)一的時(shí)鐘信號來控制狀態(tài)轉(zhuǎn)換B.異步時(shí)序電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)換不受統(tǒng)一時(shí)鐘的控制C.同步時(shí)序電路的穩(wěn)定性比異步時(shí)序電路好D.異步時(shí)序電路的設(shè)計(jì)比同步時(shí)序電路簡單13、考慮數(shù)字電路中的乘法運(yùn)算，假設(shè)要實(shí)現(xiàn)兩個(gè)4位二進(jìn)制數(shù)的乘法。以下哪種方法在硬件實(shí)現(xiàn)上可能較為復(fù)雜但速度較快？（）A.移位相加法B.陣列乘法器C.基于加法器的迭代乘法D.以上方法復(fù)雜度相近14、對于數(shù)字電路中的編碼器，假設(shè)一個(gè)系統(tǒng)需要將8個(gè)不同的輸入信號編碼為3位二進(jìn)制代碼。在這種情況下，以下哪種編碼器能夠滿足要求并且具有較好的性能？（）A.普通編碼器B.優(yōu)先編碼器C.二進(jìn)制編碼器D.十進(jìn)制編碼器15、在數(shù)字邏輯中，若要將一個(gè)16進(jìn)制數(shù)0F轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)，結(jié)果是多少？（）A.1111B.0111C.1000D.110016、數(shù)字邏輯中的全加器可以實(shí)現(xiàn)三個(gè)一位二進(jìn)制數(shù)的相加。一個(gè)全加器的輸入為A=0，B=1，進(jìn)位C_in=1，那么輸出的和S和進(jìn)位C_out分別是多少？（）A.S=0，C_out=1B.S=1，C_out=0C.不確定D.根據(jù)其他因素判斷17、對于一個(gè)D觸發(fā)器，若要使其輸出在時(shí)鐘脈沖的下降沿發(fā)生變化，應(yīng)如何修改？（）A.無法實(shí)現(xiàn)B.增加一個(gè)反相器C.改變觸發(fā)器的結(jié)構(gòu)D.以上都不對18、在數(shù)字系統(tǒng)中，能夠?qū)斎氲亩M(jìn)制代碼進(jìn)行解碼并驅(qū)動(dòng)顯示器件的電路是？（）A.編碼器B.譯碼器C.數(shù)據(jù)選擇器D.數(shù)值比較器19、時(shí)序邏輯電路在數(shù)字系統(tǒng)中具有重要作用。假設(shè)我們正在研究一個(gè)時(shí)序邏輯電路。以下關(guān)于時(shí)序邏輯電路的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.時(shí)序邏輯電路的輸出不僅取決于當(dāng)前的輸入，還取決于電路的內(nèi)部狀態(tài)B.觸發(fā)器是構(gòu)成時(shí)序邏輯電路的基本存儲單元，如D觸發(fā)器、JK觸發(fā)器等C.時(shí)序邏輯電路中的計(jì)數(shù)器可以用于計(jì)數(shù)脈沖信號的個(gè)數(shù)，實(shí)現(xiàn)定時(shí)和分頻功能D.時(shí)序邏輯電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)換總是穩(wěn)定和可預(yù)測的，不會出現(xiàn)不確定的狀態(tài)20、假設(shè)正在設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電路，用于實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡單的有限狀態(tài)機(jī)（FSM）。如果狀態(tài)數(shù)量較少，并且狀態(tài)轉(zhuǎn)換關(guān)系明確，以下哪種方法描述FSM是最直觀和易于理解的？（）A.狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖B.狀態(tài)轉(zhuǎn)換表C.用硬件描述語言編寫代碼D.以上方法的直觀性和易理解性相同21、對于一個(gè)用FPGA實(shí)現(xiàn)的數(shù)字邏輯電路，以下哪種描述方式通常被使用？（）A.原理圖B.硬件描述語言C.真值表D.以上都可以22、若要設(shè)計(jì)一個(gè)能對100進(jìn)制進(jìn)行計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)器，至少需要多少個(gè)觸發(fā)器？（）A.7B.8C.9D.1023、在現(xiàn)代電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，數(shù)字邏輯與模擬電路常常結(jié)合使用。以下關(guān)于數(shù)字邏輯與模擬電路結(jié)合的描述，不正確的是（）A.數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）和模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）用于實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號和模擬信號的相互轉(zhuǎn)換B.在一些系統(tǒng)中，數(shù)字邏輯用于控制模擬電路的工作狀態(tài)C.數(shù)字邏輯和模擬電路的結(jié)合可以充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢，提高系統(tǒng)性能D.數(shù)字邏輯和模擬電路的設(shè)計(jì)方法和工具完全相同，不需要分別考慮24、若要實(shí)現(xiàn)一個(gè)能將4位二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為格雷碼的電路，以下哪種集成電路可能會被用到？（）A.加法器B.編碼器C.譯碼器D.數(shù)據(jù)選擇器25、在數(shù)字系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)選擇器和數(shù)據(jù)分配器是常用的邏輯部件。以下關(guān)于數(shù)據(jù)選擇器和數(shù)據(jù)分配器的描述，正確的是（）A.數(shù)據(jù)選擇器根據(jù)控制信號從多個(gè)輸入數(shù)據(jù)中選擇一個(gè)輸出B.數(shù)據(jù)分配器將輸入數(shù)據(jù)分配到多個(gè)輸出通道上，其控制信號決定分配的方式C.數(shù)據(jù)選擇器和數(shù)據(jù)分配器的功能是相反的，不能相互轉(zhuǎn)換D.數(shù)據(jù)選擇器和數(shù)據(jù)分配器的輸入和輸出數(shù)量是固定的，不能改變二、簡答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）解釋在數(shù)字系統(tǒng)中什么是數(shù)字鎖相環(huán)，以及它在時(shí)鐘同步中的應(yīng)用。2、（本題5分）在數(shù)字系統(tǒng)中，解釋如何利用數(shù)字邏輯實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號的編碼壓縮和解壓縮，分析常見的編碼壓縮算法在數(shù)字邏輯中的實(shí)現(xiàn)。3、（本題5分）解釋什么是數(shù)字邏輯中的流水線寄存器，以及它們在流水線設(shè)計(jì)中的作用。4、（本題5分）在數(shù)字電路中，解釋如何分析數(shù)字邏輯電路的定時(shí)特性，包括傳播延遲、時(shí)鐘偏移和時(shí)鐘抖動(dòng)等對電路性能的影響。三、設(shè)計(jì)題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電路，能夠判斷輸入的8位二進(jìn)制數(shù)是否為對稱數(shù)（如10101010），輸出結(jié)果為1表示是，0表示否，畫出邏輯電路圖。2、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)能判斷輸入的7位二進(jìn)制數(shù)是否為水仙花數(shù)（各位數(shù)字的立方和等于該數(shù)本身）的邏輯電路，給出設(shè)計(jì)過程和邏輯表達(dá)式。3、（本題5分）使用移位寄存器和計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)一個(gè)能產(chǎn)生特定序列（如101010...）的電路，畫出邏輯圖和說明工作過程。4、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)組合邏輯電路，判斷一個(gè)7位二進(jìn)制數(shù)是否為回文數(shù)。5、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)計(jì)數(shù)器，能夠?qū)崿F(xiàn)從0到131071的計(jì)數(shù)，并在特定狀態(tài)下進(jìn)行計(jì)數(shù)速度的調(diào)整。四、分析題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題10分）設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電路，能夠檢測輸入的二進(jìn)制數(shù)是否為素?cái)?shù)。分析素?cái)?shù)檢測的算法和邏輯實(shí)現(xiàn)，考慮效率和準(zhǔn)確性，并討論如何處理較大的輸入數(shù)值。2、（本題10分）給定一個(gè)復(fù)雜的數(shù)字系統(tǒng)，其中包含多個(gè)