每天10道数字前端笔试题(2)

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11. 对于多位的异步信号如何进行同步?
对以一位的异步信号可以使用“一位同步器进行同步”(使用两级触发器),而对于多位的异步信号,可以采用如下方法:1:可以采用保持寄存器加握手信号的方法(多数据,控制,地址);2:特殊的具体应用电路结构,根据应用的不同而不同;3:异步FIFO。(最常用的缓存单元是DPRAM)

12:FPGA和CPLD的区别?
每天10道数字前端笔试题(2)

13:锁存器(latch)和触发器(flip-flop)区别?
电平敏感的存储器件称为锁存器。可分为高电平锁存器和低电平锁存器,用于不同时钟之间的信号同步。

有交叉耦合的门构成的双稳态的存储原件称为触发器。分为上升沿触发和下降沿触发。可以认为是两个不同电平敏感的锁存器串连而成。前一个锁存器决定了触发器的建立时间,后一个锁存器则决定了保持时间。

14:FPGA芯片内有哪两种存储器资源?
FPGA芯片内有两种存储器资源:一种叫BLOCK RAM,另一种是由LUT配置成的内部存储器(也就是分布式RAM)。BLOCK RAM由一定数量固定大小的存储块构成的,使用BLOCK RAM资源不占用额外的逻辑资源,并且速度快。但是使用的时候消耗的BLOCK RAM资源是其块大小的整数倍。

15:什么是时钟抖动?
时钟抖动是指芯片的某一个给定点上时钟周期发生暂时性变化,也就是说时钟周期在不同的周期上可能加长或缩短。它是一个平均值为0的平均变量。

16:FPGA设计中对时钟的使用?(例如分频等)
FPGA芯片有固定的时钟路由,这些路由能有减少时钟抖动和偏差。需要对时钟进行相位移动或变频的时候,一般不允许对时钟进行逻辑操作,这样不仅会增加时钟的偏差和抖动,还会使时钟带上毛刺。一般的处理方法是采用FPGA芯片自带的时钟管理器如PLL,DLL或DCM,或者把逻辑转换到触发器的D输入(这些也是对时钟逻辑操作的替代方案)。

17:FPGA设计中如何实现同步时序电路的延时?
首先说说异步电路的延时实现:异步电路一半是通过加buffer、两级与非门等来实现延时(我还没用过所以也不是很清楚),但这是不适合同步电路实现延时的。在同步电路中,对于比较大的和特殊要求的延时,一半通过高速时钟产生计数器,通过计数器来控制延时;对于比较小的延时,可以通过触发器打一拍,不过这样只能延迟一个时钟周期。

18:FPGA中可以综合实现为RAM/ROM/CAM的三种资源及其注意事项?
三种资源:BLOCK RAM,触发器(FF),查找表(LUT);

注意事项:

  • 在生成RAM等存储单元时,应该首选BLOCK RAM 资源;其原因有二:第一:使用BLOCK RAM等资源,可以节约更多的FF和4-LUT等底层可编程单元。使用BLOCK RAM可以说是“不用白不用”,是最大程度发挥器件效能,节约成本的一种体现;第二:BLOCK RAM是一种可以配置的硬件结构,其可靠性和速度与用LUT和REGISTER构建的存储器更有优势。

  • 弄清FPGA的硬件结构,合理使用BLOCK RAM资源;

  • 分析BLOCK RAM容量,高效使用BLOCK RAM资源;

  • 分布式RAM资源(DISTRIBUTE RAM)

19:Xilinx中与全局时钟资源和DLL相关的硬件原语:
常用的与全局时钟资源相关的Xilinx器件原语包括:IBUFG,IBUFGDS,BUFG,BUFGP,BUFGCE,BUFGMUX,BUFGDLL,DCM等。关于各个器件原语的解释可以参考《FPGA设计指导准则》p50部分。

20:HDL语言的层次概念?
HDL语言是分层次的、类型的,最常用的层次概念有
系统与标准级、功能模块级,行为级,寄存器传输级和门级。
系统级,算法级,RTL级(行为级),门级,开关级。