数字 IC 设计职位经典笔/面试题（二）-编程知识

共100道经典笔试、面试题目（文末可全领）

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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：

1：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。
2：弄清 FPGA 的硬件结构，合理使用 BLOCK RAM 资源；
3：分析 BLOCK RAM 容量，高效使用 BLOCK RAM 资源；
4：分布式 RAM 资源（DISTRIBUTE RAM）

IC 设计前端到后端的流程和 EDA 工具？

设计前端也称逻辑设计，后端设计也称物理设计，两者并没有严格的界限，一般涉及到与工艺有关的设计就是后端设计。
1：规格制定：客户向芯片设计公司提出设计要求。
2：详细设计：芯片设计公司（Fabless）根据客户提出的规格要求，拿出设计解决方案和具体实现架构，划分模块功能。目前架构的验证一般基于 systemC 语言，对价后模型的仿真可以使用 systemC 的仿真工具。例如：CoCentric 和 Visual Elite等。
3：HDL 编码：设计输入工具：ultra ，visual VHDL 等
4：仿真验证：modelsim
5：逻辑综合：synplify
6：静态时序分析：synopsys 的 Prime Time
7：形式验证：Synopsys 的 Formality.

寄生效应在 IC 设计中怎样加以克服和利用？

所谓寄生效应就是那些溜进你的 PCB 并在电路中大施破坏、令人头痛、原因不明的小故障。它们就是渗入高速电路中隐藏的寄生电容和寄生电感。其中包括由封装引脚和印制线过长形成的寄生电感；焊盘到地、焊盘到电源平面和焊盘到印制线之间形成的寄生电容；通孔之间的相互影响，以及许多其它可能的寄生效应。理想状态下，导线是没有电阻，电容和电感的。而在实际中，导线用到了金属铜，它有一定的电阻率，如果导线足够长，积累的电阻也相当可观。

两条平行的导线，如果互相之间有电压差异，就相当于形成了一个平行板电容器（你想象一下）。通电的导线周围会形成磁场（特别是电流变化时），磁场会产生感生电场，会对电子的移动产生影响，可以说每条实际的导线包括元器件的管脚都会产生感生电动势，这也就是寄生电感。在直流或者低频情况下，这种寄生效应看不太出来。而在交流特别是高频交流条件下，影响就非常巨大了。根据复阻抗公式，电容、电感会在交流情况下会对电流的移动产生巨大阻碍，也就可以折算成阻抗。这种寄生效应很难克服，也难摸到。只能通过优化线路，尽量使用管脚短的 SMT 元器件来减少其影响，要完全消除是不可能的。

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,P,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。

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。

寄生效应在 IC 设计中怎样加以克服和利用？

通电的导线周围会形成磁场（特别是电流变化时），磁场会产生感生电场，会对电子的移动产生影响，可以说每条实际的导线包括元器件的管脚都会产生感生电动势，这也就是寄生电感。在直流或者低频情况下，这种寄生效应看不太出来。而在交流特别是高频交流条件下，影响就非常巨大了。根据复阻抗公式，电容、电感会在交流情况下会对电流的移动产生巨大阻碍，也就可以折算成阻抗。这种寄生效应很难克服，也难摸到。只能通过优化线路，尽量使用管脚短的 SMT 元器件来减少其影响，要完全消除是不可能的。

用 Verilog 或 VHDL 写一段代码，实现消除一个 glitch（毛刺）？

将传输过来的信号经过两级触发器就可以消除毛刺。
module(clk,data,q_out)
input clk,data;
output reg q_out;
reg q1;
always@(posedgeclk)
begin
q1<=data;
q_out<=q1;
end
endmodule

什么是“线与”逻辑，要实现它，在硬件特性上有什么具体要求?

线与逻辑是两个输出信号相连可以实现与的功能。在硬件上,要用 oc 门来实现, 由于不用 oc 门可能使灌电流过大,而烧坏逻辑门. 同时在输出端口应加一个上拉电阻。oc 门就是集电极开路门。od 门是漏极开路门。

什么是竞争与冒险现象？怎样判断？如何消除？

在组合电路中，某一输入变量经过不同途径传输后，到达电路中某一汇合点的时间有先有后，这种现象称竞争；由于竞争而使电路输出发生瞬时错误的现象叫做冒险。（也就是由于竞争产生的毛刺叫做冒险）。判断方法：代数法（如果布尔式中有相反的信号则可能产生竞争和冒险现象）；卡诺图：有两个相切的卡诺圈并且相切处没有被其他卡诺圈包围，就有可能出现竞争冒险；实验法：示波器观测；

解决方法：1：加滤波电容，消除毛刺的影响；2：加选通信号，避开毛刺；3：增加冗余项消除逻辑冒险。门电路两个输入信号同时向相反的逻辑电平跳变称为竞争；由于竞争而在电路的输出端可能产生尖峰脉冲的现象称为竞争冒险。

如果逻辑函数在一定条件下可以化简成 Y=A+A’或 Y=AA’则可以判断存在竞争冒险现象（只是一个变量变化的情况）。消除方法，接入滤波电容，引入选通脉冲，增加冗余逻辑。

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这里放个口：IC笔面试题目