2025四川九洲电器集团有限责任公司招聘硬件研发岗（逻辑工程师）（校招）等岗位拟录用人员笔试历年备考题库附带答案详解试卷3套

2025四川九洲电器集团有限责任公司招聘硬件研发岗（逻辑工程师）（校招）等岗位拟录用人员笔试历年备考题库附带答案详解（第1套）一、单项选择题下列各题只有一个正确答案，请选出最恰当的选项（共30题）1、在FPGA设计中，若一个状态机有5个状态，采用二进制编码、格雷码和独热码三种编码方式，哪种编码方式需要的触发器数量最少？A.独热码B.格雷码C.二进制码D.三种方式所需触发器数量相同2、在VerilogHDL中，用于描述时序逻辑电路时，应优先选用哪种赋值方式？A.阻塞赋值（=）B.非阻塞赋值（<=）C.两者均可，无区别D.使用连续赋值（assign）3、当异步信号（如复位信号）进入同步时钟域时，为降低亚稳态风险，最常用的硬件解决方案是什么？A.使用低通滤波器B.增加输入信号的驱动能力C.采用两级触发器同步器（级联寄存器）D.缩短时钟周期4、在FPGA状态机设计中，使用格雷码进行状态编码的主要优点是什么？A.电路结构最简单B.状态译码逻辑最复杂C.任意两个相邻状态的编码仅有一位不同D.所需触发器数量最少5、触发器的建立时间（SetupTime）是指什么？A.时钟有效沿到来后，数据必须保持稳定的最短时间B.时钟有效沿到来前，数据必须保持稳定的最短时间C.数据从输入到输出的延迟时间D.时钟信号的周期6、在VerilogHDL中，以下哪种赋值方式用于描述组合逻辑电路最为合适？A.非阻塞赋值（<=）B.阻塞赋值（=）C.连续赋值（assign）D.条件赋值（?:）7、在FPGA设计中，为避免亚稳态问题，当信号跨越不同时钟域时，通常采用以下哪种方法？A.使用组合逻辑缓冲B.采用两级触发器同步器C.提高系统主频D.增加电源电压8、卡诺图化简逻辑函数的主要目的是什么？A.提高电路工作频率B.减少逻辑门数量，优化电路结构C.增强电路抗干扰能力D.便于进行时序仿真9、以下关于同步时序电路的描述，正确的是？A.电路中所有触发器由同一个时钟信号驱动B.电路状态变化仅由输入信号决定C.不需要时钟信号即可工作D.输出仅与当前输入有关10、在CMOS电路中，一个与非门（NAND）有多个输入端，若其中某输入端未使用，应如何处理？A.悬空B.接地（低电平）C.接电源（高电平）D.与其它输入端并联11、在数字逻辑电路中，以下关于组合逻辑电路与时序逻辑电路的说法，正确的是：A.组合逻辑电路的输出仅取决于当前输入，与时钟无关B.时序逻辑电路不需要存储元件C.组合逻辑电路具有记忆功能D.时序逻辑电路的输出与电路历史状态无关12、在VerilogHDL中，以下哪种赋值方式用于描述组合逻辑？A.非阻塞赋值（<=）B.阻塞赋值（=）C.连续赋值（assign）D.B和C均可13、下列逻辑电平标准中，静态功耗最低的是：A.TTLB.CMOSC.LVTTLD.ECL14、一个4位二进制同步计数器，若采用上升沿触发的D触发器实现，其最高计数频率主要受限于：A.触发器的建立时间B.触发器的传输延迟C.时钟信号的占空比D.输入信号的抖动15、在数字系统中，为消除由于信号路径延迟不同而引起的“毛刺”，常采用的方法是：A.增加电源电压B.使用同步复位C.采用格雷码编码状态机D.插入缓冲器均衡延迟16、在VerilogHDL中，以下哪项描述最准确地定义了组合逻辑电路？A.输出仅由当前输入决定，与电路历史状态无关[[1]]B.输出由时钟信号的上升沿触发C.必须使用reg类型变量进行赋值D.通常使用always@(posedgeclk)块实现17、下列哪种电路结构最可能产生竞争与冒险（RaceandHazard）？A.由与门、或门组成的纯组合逻辑电路B.由D触发器构成的同步计数器C.使用两级寄存器同步的异步信号D.带有时钟使能的寄存器18、在Verilog中，以下哪段代码最可能综合为组合逻辑？A.always@(posedgeclk)q<=d;B.assigny=a&b;C.always@(posedgeclk)beginif(rst)q<=0;elseq<=d;endD.always@(aorb)y=a|b;19、关于FPGA设计中同步异步信号的处理，以下说法正确的是？A.可直接将异步信号连接到组合逻辑输入B.使用两级寄存器同步时，两级寄存器之间必须插入组合逻辑C.两级寄存器同步可以完全消除亚稳态D.两级寄存器同步主要用于消除组合逻辑中的竞争冒险20、下列哪项是时序逻辑电路区别于组合逻辑电路的关键特征？A.仅由基本逻辑门（如与、或、非）构成B.输出仅由当前输入决定C.电路状态依赖于过去的输入历史D.使用assign语句进行信号赋值21、在FPGA设计中，用于描述时序逻辑电路的基本单元是什么？A.与非门B.寄存器C.多路选择器D.加法器22、在VerilogHDL中，关于`always`语句块的执行特性，以下描述正确的是？A.多个`always`块按代码书写的先后顺序串行执行B.多个`always`块是并行执行的，符合硬件电路的并行特性C.`always`块内部的语句是并行执行的，与块外部无关D.`always`块的执行由仿真器调度，顺序不确定23、在数字电路设计中，用于消除组合逻辑环路（如竞争冒险）产生的毛刺（Glitch），最常用且有效的方法是？A.在关键路径上增加缓冲器（Buffer）B.采用格雷码（GrayCode）进行状态编码C.在输出端增加同步寄存器（打拍）D.提高系统时钟频率24、以下哪种逻辑电路的功能是“在多个输入信号中，选择一个由地址信号指定的输入，并将其传送到输出端”？A.编码器（Encoder）B.译码器（Decoder）C.数据选择器（Multiplexer）D.加法器（Adder）25、在FPGA设计中，同步FIFO与异步FIFO最本质的区别在于？A.存储容量（深度）的大小B.内部使用的存储器类型（BlockRAM或DistributedRAM）C.读操作和写操作是否使用同一个时钟信号D.是否支持“空”和“满”状态标志26、在Verilog中，使用非阻塞赋值（`<=`）的主要目的是？A.提高代码的执行效率B.描述组合逻辑电路C.在时序逻辑中避免“竞争-冒险”现象，准确建模寄存器行为D.减少生成电路的逻辑资源27、在数字电路设计中，以下哪种电路元件的状态变化仅依赖于时钟信号的边沿触发，而与输入信号的持续时间无关？A.组合逻辑门电路B.锁存器（Latch）C.触发器（Flip-Flop）D.多路选择器（MUX）28、在VerilogHDL中，若希望描述一个同步复位的D触发器，复位信号应置于以下哪个代码块中？A.always@(posedgeclkorposedgereset)B.always@(posedgeclk)C.always@(resetord)D.assignq=reset?1'b0:d;29、关于FPGA内部资源，以下哪项通常用于实现高速算术运算（如加法、乘法）和信号处理功能？A.查找表（LUT）B.块存储器（BlockRAM）C.专用硬核DSP模块D.通用I/O引脚30、在跨时钟域（CDC）设计中，为防止亚稳态传播，最常用的两级同步器结构主要适用于哪种信号？A.宽度未知的脉冲信号B.单bit控制信号（如使能、标志位）C.多bit数据总线D.高频时钟信号二、多项选择题下列各题有多个正确答案，请选出所有正确选项（共15题）31、在FPGA设计中，同步时序逻辑电路的主要特点是？A.所有触发器的时钟端都连接到同一个全局时钟信号B.电路的时序行为不依赖于时钟信号C.不同模块可以使用完全独立且无相位关系的时钟D.数据传输仅在时钟上升沿进行，无需考虑建立与保持时间32、下列关于建立时间（SetupTime）和保持时间（HoldTime）的描述，正确的是？A.建立时间是指时钟边沿后，数据必须保持稳定的最短时间B.保持时间是指时钟边沿前，数据必须保持稳定的最短时间C.满足建立时间要求可避免亚稳态的发生D.保持时间不足可能导致数据在时钟边沿后被错误采样33、在VerilogHDL中，描述时序逻辑电路时，推荐使用哪种赋值方式？A.阻塞赋值（=）B.非阻塞赋值（<=）C.连续赋值（assign）D.条件赋值（?:）34、FPGA与CPLD的主要区别体现在哪些方面？A.FPGA基于查找表（LUT）结构，CPLD基于乘积项结构B.FPGA的集成度通常高于CPLDC.CPLD的功耗在所有工作状态下都低于FPGAD.FPGA支持更复杂的时序逻辑设计，CPLD仅适用于组合逻辑35、下列哪些情况可能引发组合逻辑电路的竞争与冒险？A.输入信号存在毛刺B.信号在不同路径上传播延迟不同C.使用了非阻塞赋值描述组合逻辑D.时钟频率过高36、关于亚稳态（Metastability），下列说法正确的是？A.亚稳态是由于异步信号进入同步系统且违反建立/保持时间引起的B.使用两级触发器同步器可以完全消除亚稳态C.亚稳态会导致触发器输出在一段时间内处于不确定的中间电压D.增加时钟频率有助于降低亚稳态发生的概率37、在数字电路设计中，以下哪些属于硬件描述语言（HDL）？A.VerilogHDLB.VHDLC.C语言D.Python38、下列关于FPGA设计流程的描述，正确的是？A.设计流程通常包括：设计输入、综合、实现、下载B.综合阶段将HDL代码转换为门级网表C.实现阶段完成布局布线（Place&Route）D.仿真仅在下载后进行，用于验证硬件功能39、以下哪些措施有助于提高FPGA设计的时序性能？A.合理使用流水线（Pipelining）技术B.优化关键路径上的逻辑级数C.使用全局时钟网络（GlobalClockNetwork）D.将所有逻辑都放在一个时钟域内40、在FPGA中，触发器（Flip-Flop）的主要功能是什么？A.实现组合逻辑运算B.存储二进制状态信息C.对输入信号进行滤波D.产生系统时钟信号41、在VerilogHDL中，关于阻塞赋值（=）和非阻塞赋值（<=）的使用，以下说法正确的是？A.在组合逻辑always块中应优先使用非阻塞赋值B.在时序逻辑always块中应使用非阻塞赋值C.阻塞赋值在当前语句执行完后立即更新变量值D.非阻塞赋值在同一个always块中所有赋值语句并行执行42、以下哪些措施可以有效消除组合逻辑中的竞争-冒险现象？A.增加冗余项进行逻辑化简B.在输出端接入滤波电容C.使用同步时序逻辑替代部分组合逻辑D.提高电源电压43、在FPGA设计中，关于查找表（LUT）的描述，正确的是？A.LUT是FPGA实现组合逻辑的基本单元B.一个4输入LUT最多可实现16种不同的逻辑函数C.LUT本质上是一个小型的ROMD.LUT无法实现异或（XOR）逻辑44、关于同步时序电路设计，以下说法正确的是？A.所有寄存器应使用同一时钟源B.异步复位信号必须满足恢复时间和去除时间要求C.时钟信号可以直接作为逻辑条件参与组合逻辑运算D.跨时钟域信号传递必须进行同步处理45、在数字电路中，下列关于状态机编码方式的描述，正确的是？A.二进制编码状态寄存器位宽最小B.one-hot编码有利于提高速度并降低功耗C.格雷码编码相邻状态仅一位变化，适合异步接口D.one-hot编码在状态数多时资源消耗大三、判断题判断下列说法是否正确（共10题）46、组合逻辑电路的输出仅取决于当前时刻的输入信号，与电路的先前状态无关。A.正确B.错误47、在数字逻辑电路中，组合逻辑电路的输出仅取决于当前输入，不具备记忆功能。A.正确B.错误48、FPGA的可编程逻辑单元中，查找表（LUT）主要用于实现组合逻辑功能。A.正确B.错误49、在VerilogHDL中，使用“always@(posedgeclk)”描述的逻辑一定是时序逻辑。A.正确B.错误50、VHDL语言的数据类型比Verilog更严格，不同位宽的信号不能直接赋值。A.正确B.错误51、时序逻辑电路必须包含存储元件（如触发器）和组合逻辑部分。A.正确B.错误52、在FPGA设计中，综合（Synthesis）是将HDL代码转换为门级网表的过程。A.正确B.错误53、Verilog中的“reg”类型变量只能用于描述寄存器，不能用于组合逻辑。A.正确B.错误54、竞争冒险现象只可能出现在组合逻辑电路中。A.正确B.错误55、FPGA芯片掉电后，其内部配置信息会丢失。A.正确B.错误

参考答案及解析1.【参考答案】C【解析】二进制编码用最少的位数表示状态，5个状态至少需要3位二进制数（2^3=8>5），即使用3个触发器。格雷码同样需要3位，但其优势在于相邻状态间仅一位变化，利于减少毛刺。独热码为每个状态分配一个独立的触发器，5个状态需5个触发器。因此，二进制码和格雷码所需的触发器数量均少于独热码，且二者所需位数相同，但二进制码是实现最少触发器数量的最直接方式[[38]]。2.【参考答案】B【解析】在Verilog中，非阻塞赋值（<=）用于描述时序逻辑，因为它在always块结束时才更新变量值，模拟了时钟触发下寄存器并行更新的硬件行为，避免了仿真与综合结果的不一致[[29]]。阻塞赋值（=）适用于组合逻辑，会立即更新变量值，可能导致时序逻辑仿真结果错误[[30]]。连续赋值（assign）仅用于组合逻辑的连续赋值[[35]]。3.【参考答案】C【解析】亚稳态发生在异步信号的跳变沿与本地时钟沿过于接近，导致触发器无法在建立/保持时间内稳定采样[[21]]。最有效的解决方法是使用两级（或多级）触发器组成的同步器，第一级触发器可能进入亚稳态，第二级触发器提供额外的恢复时间，显著降低输出亚稳态的概率[[19]]。这种方法是数字系统设计中的标准实践[[24]]。4.【参考答案】C【解析】格雷码是一种循环码，其核心特性是任意两个相邻状态的编码之间仅有一位发生变化[[40]]。这在状态机切换时能有效减少因多位同时翻转而产生的毛刺（glitch），提高系统的稳定性，尤其在高速或对噪声敏感的场合优势明显[[42]]。虽然其所需触发器数量不一定最少（二进制码通常更优），但其抗毛刺能力是其主要优势[[44]]。5.【参考答案】B【解析】建立时间（SetupTime）是指在时钟有效沿（如上升沿）到来之前，数据信号必须稳定并保持不变的最短时间[[13]]。如果数据在此窗口内发生变化，触发器可能无法正确采样，导致输出进入亚稳态[[22]]。保持时间（HoldTime）则是指时钟有效沿到来后，数据需要保持稳定的最短时间[[26]]。二者共同保证了触发器内部电路有足够时间完成状态转换[[21]]。6.【参考答案】C【解析】连续赋值语句（assign）专门用于描述组合逻辑，其右侧表达式变化会立即驱动左侧线网型变量。阻塞赋值虽可用于组合逻辑，但多用于过程块（如always）中；非阻塞赋值通常用于时序逻辑。因此，描述纯组合逻辑时，assign最为直接和规范[[2]][[5]]。7.【参考答案】B【解析】亚稳态发生在异步信号被采样时，其建立/保持时间无法满足。最常用且有效的解决方法是“两级触发器同步器”，即用目标时钟域的两个级联D触发器对异步信号进行打拍处理，可显著降低亚稳态传播概率，是跨时钟域同步的标准做法[[1]][[5]]。8.【参考答案】B【解析】卡诺图是一种图形化化简布尔表达式的方法，通过合并相邻最小项，消除冗余变量，从而得到最简与-或表达式。这直接减少了所需逻辑门的数量和电路复杂度，有利于降低成本、功耗和提高可靠性[[6]]。9.【参考答案】A【解析】同步时序电路的核心特征是所有存储单元（如触发器）的状态更新由统一的时钟边沿控制，确保状态变化同步进行。这区别于异步电路（状态变化由输入直接引发）。同步设计有利于时序分析和避免竞争冒险问题[[1]][[6]]。10.【参考答案】C【解析】CMOS器件输入端不能悬空，否则易受噪声干扰导致功耗增加甚至器件损坏。对于与非门，未用输入端应接高电平（逻辑1），这样不会影响其余输入端的逻辑功能（因A·1=A）。若接低电平，则输出恒为高，导致功能错误[[9]]。11.【参考答案】A【解析】组合逻辑电路的输出仅由当前输入决定，无记忆功能，也不依赖时钟信号；而时序逻辑电路的输出不仅与当前输入有关，还与电路之前的状态有关，必须包含存储元件（如触发器），且通常受时钟控制。因此A正确，B、C、D均错误。12.【参考答案】D【解析】在Verilog中，连续赋值（assign）专门用于描述组合逻辑；在always块中，使用阻塞赋值（=）并搭配电平敏感事件（如always@(*)）也可描述组合逻辑。非阻塞赋值（<=）通常用于时序逻辑。因此阻塞赋值和连续赋值均可用于组合逻辑建模，D正确[[1]]。13.【参考答案】B【解析】CMOS（互补金属氧化物半导体）逻辑门在静态时（即输出稳定不变时）几乎没有电流流过电源和地之间，因此静态功耗极低。而TTL、LVTTL基于双极型晶体管，存在静态电流；ECL虽速度快但功耗高。故CMOS静态功耗最低[[4]]。14.【参考答案】B【解析】同步计数器中，所有触发器共用同一时钟。每一级触发器的输出需经过组合逻辑（如进位逻辑）后作为下一级的输入。关键路径的延迟（主要是触发器的传输延迟和组合逻辑延迟）决定了最小周期，从而限制最高频率。其中触发器的传输延迟是主要限制因素之一，故选B[[1]]。15.【参考答案】C【解析】毛刺常出现在组合逻辑输出中，尤其在状态机状态编码切换时。格雷码相邻状态仅1位变化，可避免多比特同时翻转导致的竞争冒险，从而减少毛刺。同步复位和缓冲器虽有作用，但格雷码是从编码层面根本性减少毛刺的有效方法，故C正确[[1]]。16.【参考答案】A【解析】组合逻辑电路的输出仅取决于当前时刻的输入信号，与电路的先前状态无关，其功能由输入信号即时决定[[1]]。这类电路通常使用assign语句或不带时钟边沿的always@(*)块实现[[9]]，而非时钟触发的always块[[2]]。选项B、C、D描述的是时序逻辑电路的特征。17.【参考答案】A【解析】竞争与冒险主要发生在组合逻辑电路中，当输入信号变化时，由于不同路径的延迟差异，可能导致输出出现短暂的错误脉冲[[4]]。这种现象源于逻辑门的传播延迟，是纯组合逻辑固有的潜在问题。时序逻辑电路（如B、C、D选项）通过时钟同步可以避免此类瞬态错误。18.【参考答案】D【解析】使用always@(*)或明确列出所有输入（如always@(aorb)）的块，且内部使用阻塞赋值（=），通常综合为组合逻辑[[9]]。assign语句（B）也是组合逻辑的标准实现方式。选项A和C使用时钟边沿触发（posedgeclk），明确为时序逻辑。D选项虽然使用非阻塞赋值（<=），但在实际综合中，若仅依赖组合输入且无时钟，通常仍被综合为组合逻辑，但B选项更标准。根据常见考点，B和D均正确，但D更符合题干“最可能”的语境，且选项B为assign，D为always，两者皆可，但D的写法更常作为考察点。此处选择D以匹配常见题型。19.【参考答案】A【解析】异步信号未经同步直接接入组合逻辑，可能导致系统不稳定或亚稳态传播，这是设计大忌。正确的做法是使用两级（或更多）寄存器对异步信号进行同步，以降低亚稳态概率[[5]]。选项B错误，两级寄存器之间不应插入组合逻辑，否则可能引入新的时序问题；C错误，同步不能完全消除亚稳态，只能降低其概率；D错误，同步的目的是处理异步信号，而非消除组合逻辑冒险。20.【参考答案】C【解析】时序逻辑电路的核心特征是其输出不仅取决于当前输入，还取决于电路的先前状态，即具有记忆功能[[1]]。这种状态记忆通常由触发器（如D触发器）实现。组合逻辑电路则不具备记忆能力，输出仅由当前输入决定[[1]]。选项A、B、D均为组合逻辑的特征。21.【参考答案】B【解析】寄存器是构成时序逻辑电路的核心存储单元，它由触发器或锁存器组成，能够存储一位二进制信息[[3]]。时序逻辑电路的输出不仅取决于当前输入，还依赖于电路的先前状态，这正是寄存器提供存储功能的结果[[2]]。组合逻辑电路（如与非门、加法器）则不具备存储能力[[6]]。

2.【题干】下列哪项是同步逻辑电路与异步逻辑电路的主要区别？

【选项】A.同步电路使用时钟信号，异步电路不使用时钟信号B.同步电路只能用Verilog描述，异步电路只能用VHDL描述C.同步电路速度更快，异步电路速度更慢D.同步电路功耗更低，异步电路功耗更高

【参考答案】A

【解析】同步逻辑电路的所有操作都由统一的时钟信号驱动，确保各部分协调工作[[4]]。而异步逻辑电路的操作不依赖于全局时钟，其状态变化由输入信号的改变直接触发[[4]]。这种时钟依赖性的差异是两者最根本的区别[[7]]。

3.【题干】在VerilogHDL中，以下哪个关键字通常用于描述时序逻辑（如触发器）？

【选项】A.assignB.always@(*)C.always@(posedgeclk)D.wire

【参考答案】C

【解析】在Verilog中，`always@(posedgeclk)`块用于描述在时钟信号上升沿触发的时序逻辑行为，如D触发器[[5]]。`assign`用于连续赋值，描述组合逻辑[[6]]。`always@(*)`描述组合逻辑，其敏感列表自动推断所有输入。`wire`是数据线类型，用于连接逻辑门。

4.【题干】在数字电路设计中，建立时间（SetupTime）是指什么？

【选项】A.数据在时钟边沿之后必须保持稳定的最短时间B.时钟信号从低电平到高电平的转换时间C.数据在时钟边沿之前必须稳定保持的最短时间D.时钟信号的周期

【参考答案】C

【解析】建立时间（SetupTime）是指在时钟有效边沿（如上升沿）到来之前，数据输入信号必须保持稳定的最小时间[[7]]。这是为了确保触发器能够可靠地采样并锁存正确的数据值，避免因数据变化过快而导致亚稳态[[7]]。

5.【题干】FPGA与CPLD的主要区别之一在于其内部可编程逻辑单元的结构。FPGA通常基于什么结构？

【选项】A.查找表（LUT）和可编程互连B.与或阵列C.乘积项结构D.固定逻辑门阵列

【参考答案】A

【解析】FPGA（现场可编程门阵列）的核心结构是基于查找表（LUT）实现组合逻辑功能，并通过可编程的互连资源连接这些LUT和触发器，形成复杂的逻辑电路[[10]]。CPLD（复杂可编程逻辑器件）则主要基于乘积项（AND-OR）结构[[10]]。22.【参考答案】B【解析】Verilog是一种硬件描述语言，其核心特性之一是能准确反映硬件的并发性。在一个模块中，可以存在多个`always`块，这些块在仿真和综合时被视为并行执行的独立进程，这直接对应了真实硬件中多个电路模块同时工作的物理现实[[10]]。选项A、C、D均未能准确描述这一并发的本质特性。23.【参考答案】C【解析】组合逻辑的输出可能因信号延迟差异而出现短暂的错误脉冲，即毛刺。虽然增加缓冲器或使用格雷码（多用于状态机编码以减少翻转）有一定作用，但最根本、最通用的解决方案是在组合逻辑的输出端增加一级由时钟控制的D触发器（即同步寄存器，俗称“打一拍”）。这利用了时序逻辑的“采样”特性，在时钟的稳定边沿锁存数据，从而滤除毛刺，确保后续电路接收到的是稳定、干净的信号。24.【参考答案】C【解析】数据选择器（Multiplexer，简称MUX）的核心功能是“多选一”。它拥有多个数据输入端、若干个地址（选择）控制端和一个输出端。根据地址信号的二进制值，MUX会将对应编号的输入数据通道连通至输出端。编码器是将多个输入编码成较少位数的二进制代码；译码器则相反，将二进制代码译成多个输出线中的一根有效；加法器用于执行算术加法。三者功能与题干描述不符[[2]]。25.【参考答案】C【解析】FIFO（First-In-First-Out）的核心是先进先出的数据缓冲结构。同步FIFO的读写操作共享同一个时钟域；而异步FIFO的读写操作则分别工作在两个独立、异步的时钟域中[[23]]。这一根本区别导致了二者在设计上的巨大差异：异步FIFO必须处理跨时钟域（CDC）带来的亚稳态问题，通常采用格雷码计数和多级同步寄存器等技术；而同步FIFO则无需考虑此类问题，设计相对简单[[25]]。26.【参考答案】C【解析】非阻塞赋值是Verilog时序逻辑设计的关键。它规定所有赋值操作在`always`块结束时“同时”更新，而非顺序执行。这完美地模拟了D触发器在时钟边沿到来时，所有输出同时更新的物理行为。如果在时序逻辑中错误地使用阻塞赋值（`=`），可能导致仿真结果与综合后的实际硬件行为不一致，产生难以调试的“竞争-冒险”问题。因此，在描述触发器等时序元件时，必须使用非阻塞赋值[[10]]。27.【参考答案】C【解析】触发器是典型的同步时序元件，其状态更新仅在时钟边沿（上升沿或下降沿）发生，具有良好的时序可控性。而锁存器是电平敏感元件，输入变化可能随时影响输出，易导致时序问题。组合逻辑门和多路选择器无记忆功能，输出仅取决于当前输入。28.【参考答案】B【解析】同步复位意味着复位操作也由时钟边沿控制。因此，复位判断应写在always@(posedgeclk)块内，用if(reset)语句实现。选项A对应异步复位，D为组合逻辑赋值，C不符合时序逻辑建模规范。29.【参考答案】C【解析】现代FPGA（如Xilinx或Intel系列）集成了专用DSP硬核，专为高效执行乘加、滤波等运算而优化，比用LUT搭建更节省资源且性能更高。LUT用于实现通用逻辑，BlockRAM用于数据存储，I/O用于接口。30.【参考答案】B【解析】两级触发器同步器适用于单bit、慢变（至少一个目标时钟周期宽度）的控制信号。对于多bit数据或脉冲信号，需采用握手、FIFO或格雷码等更复杂方案，否则可能出现数据错位或丢失[[2]]。31.【参考答案】A【解析】同步时序逻辑电路要求所有或大部分触发器由同一个时钟驱动，确保状态转换在时钟边沿同步发生，这是设计稳定时序的基础[[7]]。时钟信号的同步性是分析建立时间与保持时间的前提[[5]]。32.【参考答案】D【解析】建立时间是时钟边沿前数据需稳定的时间，保持时间是时钟边沿后数据需保持稳定的时间[[8]]。保持时间不足会导致数据在采样期间变化，引发错误采样或亚稳态[[1]]。仅满足建立时间不足以完全避免亚稳态[[5]]。33.【参考答案】B【解析】非阻塞赋值（<=）用于描述时序逻辑，因为它在块结束时才更新变量值，能更准确模拟触发器在时钟边沿的并行更新行为[[6]]。阻塞赋值（=）通常用于组合逻辑[[6]]。34.【参考答案】A,B【解析】FPGA主要由可编程查找表（LUT）和触发器构成，适合复杂逻辑[[3]]；CPLD采用可编程与阵列和固定或阵列（乘积项结构）[[4]]。FPGA通常具有更高的逻辑密度和资源容量[[4]]。CPLD也可实现时序逻辑，且功耗并非始终低于FPGA。35.【参考答案】A,B【解析】竞争与冒险源于信号路径延迟差异，导致输出在瞬态出现不应有的毛刺[[9]]。输入信号本身存在毛刺也会加剧该问题[[9]]。非阻塞赋值用于时序逻辑，与时序无关[[6]]。时钟频率影响时序收敛，但不直接引发组合逻辑冒险。36.【参考答案】A,C【解析】亚稳态源于异步信号在时钟边沿附近变化，违反建立/保持时间[[1]]，此时触发器输出可能在中间电平持续一段时间[[1]]。两级同步器可显著降低亚稳态传播概率，但无法完全消除[[1]]。提高时钟频率反而会缩短采样窗口，增加亚稳态风险。37.【参考答案】A,B【解析】VerilogHDL和VHDL是专门用于描述数字系统结构和行为的硬件描述语言[[3]]。C语言和Python是通用高级编程语言，主要用于软件开发，不属于HDL[[4]]。38.【参考答案】A,B,C【解析】标准FPGA设计流程包含设计输入（HDL）、综合（转为网表）、实现（布局布线）、生成比特流、下载配置[[4]]。仿真应在综合前（功能仿真）和综合后（时序仿真）进行，用于提前验证[[4]]。下载后通常进行板级测试。39.【参考答案】A,B,C【解析】流水线可将长组合路径分段，降低最大延迟[[5]]。优化关键路径减少组合逻辑级数可提升最高工作频率[[5]]。使用全局时钟网络能减小时钟偏斜，提高时序一致性[[1]]。将所有逻辑置于单一时钟域虽简化设计，但不一定是提升性能的必要或最优措施。40.【参考答案】B【解析】触发器是时序逻辑的基本单元，其核心功能是在时钟边沿捕获并存储输入数据，从而实现状态记忆和时序控制[[1]]。组合逻辑由查找表（LUT）实现，时钟由专用时钟管理单元生成[[3]]。41.【参考答案】B、C、D【解析】在Verilog中，组合逻辑always块（电平敏感）通常使用阻塞赋值（=），以模拟顺序执行；而时序逻辑always块（边沿触发）必须使用非阻塞赋值（<=），以确保在同一时钟周期内所有赋值同时完成，避免仿真与综合结果不一致。阻塞赋值是顺序执行、立即更新；非阻塞赋值是并行调度、在块结束时更新变量值[[2]]。42.【参考答案】A、B、C【解析】竞争-冒险是由于信号延迟不同导致输出出现短暂错误脉冲。常用消除方法包括：逻辑设计上增加冗余项（卡诺图法）、硬件上加滤波电容（滤除毛刺）、或通过时钟同步将关键路径纳入时序逻辑处理。提高电源电压不能解决时序问题，反而可能加剧功耗和噪声[[2]]。43.【参考答案】A、B、C【解析】FPGA中的LUT（Look-UpTable）通过存储真值表方式实现任意组合逻辑，常见为4~6输入。4输入LUT有2⁴=16种输入组合，对应16位存储内容，相当于一个16×1的ROM，可实现包括XOR在内的任何4变量逻辑函数，因此D错误[[4]]。44.【参考答案】A、B、D【解析】同步设计要求全局时钟统一，避免时钟偏差；异步复位虽不依赖时钟，但释放时需满足setup/hold-like的恢复和去除时间；时钟信号严禁直接参与组合逻辑（易产生毛刺和时序违例）；跨时钟域（CDC）必须通过两级触发器或握手等机制同步，防止亚稳态[[2]]。45.【参考答案】A、D【解析】二进制编码用log₂N位表示N个状态，位宽最小；one-hot每位代表一个状态，资源消耗大（N个触发器），但译码简单、速度快，但功耗通常更高（多位翻转）；格雷码确实仅一位变化，常用于计数器或ADC等场景，但状态机中较少用于异步接口同步。B项“降低功耗”错误[[2]]。46.【参考答案】A【解析】组合逻辑电路的特性是其输出仅由当前的输入信号决定，不依赖于任何历史状态或之前的输入[[1]]。这与时序逻辑电路形成鲜明对比，后者输出受当前输入和电路先前状态共同影响[[1]]。

2.【题干】在VerilogHDL中，`always@(*)`块通常用于描述组合逻辑电路。

【选项】A.正确B.错误

【参考答案】A

【解析】`always@(*)`是Verilog中用于描述组合逻辑的标准写法，星号(*)表示敏感列表自动包含块内所有输入信号，当任一输入变化时，块内语句都会重新计算[[3]]。

3.【题干】D触发器是一种典型的组合逻辑元件。

【选项】A.正确B.错误

【参考答案】B

【解析】D触发器是时序逻辑电路的基本单元，其输出不仅取决于当前输入（D），还取决于时钟边沿和之前的输出状态，具有存储功能[[4]]，不符合组合逻辑的定义。

4.【题干】建立时间（SetupTime）和保持时间（HoldTime）是评估组合逻辑电路时序性能的关键参数。

【选项】A.正确B.错误

【参考答案】B

【解析】建立时间和保持时间是针对时序逻辑元件（如触发器）的时序约束，用于确保数据在时钟边沿到来前稳定和保持足够长时间，与组合逻辑无关[[5]]。

5.【题干】在FPGA设计中，使用两级同步寄存器对异步信号进行同步时，两级寄存器之间不应插入任何组合逻辑。

【选项】A.正确B.错误

【参考答案】B

【解析】两级同步寄存器之间通常不插入组合逻辑，目的是最小化延迟并确保信号稳定同步[[7]]。插入组合逻辑可能引入不可预测的延迟，破坏同步效果。

6.【题干】竞争冒险（RaceCondition）现象主要发生在组合逻辑电路中。

【选项】A.正确B.错误

【参考答案】A

【解析】竞争冒险是由于组合逻辑中信号传播延迟不同，导致输出在瞬态时出现短暂的错误脉冲[[5]]，这是组合逻辑设计中需要关注和避免的问题。

7.【题干】状态机的下一状态逻辑（nextstatelogic）通常用组合逻辑实现。

【选项】A.正确B.错误

【参考答案】A

【解析】在状态机设计中，状态转移逻辑（即根据当前状态和输入决定下一状态）通常由组合逻辑电路实现，而状态寄存器（存储当前状态）则是时序逻辑[[8]]。

8.【题干】时序逻辑电路在任意时刻的输出只与当时的输入有关，与电路原来的状态无关。

【选项】A.正确B.错误

【参考答案】B

【解析】时序逻辑电路的输出不仅取决于当前输入，还取决于电路的先前状态，这是其与组合逻辑的根本区别[[1]]。

9.【题干】使用Verilog描述一个8位D触发器，属于时序逻辑设计。

【选项】A.正确B.错误

【参考答案】A

【解析】D触发器作为存储元件，其行为依赖于时钟边沿和之前的值，因此描述一个8位D触发器属于典型的时序逻辑设计[[4]]。

10.【题干】组合逻辑电路在设计时，其输出可以存在毛刺（Glitch），但时序逻辑电路的输出绝对不允许出现毛刺。

【选项】A.正确B.错误

【参考答案】B

【解析】组合逻辑电路的输出确实可能因竞争冒险产生毛刺[[6]]，但时序逻辑电路的输出在时钟边沿采样时，只要满足建立/保持时间，其输出是稳定的，不会出现毛刺。不过，毛刺的存在与否取决于设计和采样时机，并非“绝对不允许”。47.【参考答案】A【解析】组合逻辑电路由逻辑门构成，其输出在任一时刻仅由该时刻的输入决定，没有存储或记忆能力。而具备记忆功能的是时序逻辑电路，其输出还依赖于电路的先前状态[[37]]。48.【参考答案】A【解析】FPGA中的基本逻辑单元通常包含查找表（LUT）和触发器。LUT通过存储真值表的方式实现任意组合逻辑函数，是实现组合逻辑的核心结构[[27]]。49.【参考答案】A【解析】“always@(posedgeclk)”表示该过程块在时钟上升沿触发，通常用于描述寄存器或触发器行为，属于时序逻辑。组合逻辑一般使用电平敏感的敏感列表（如always@(*)）[[19]]。50.【参考答案】A【解析】VHDL是强类型语言，要求赋值操作中信号的数据类型和位宽必须完全匹配，否则需显式转换；而Verilog允许不同位宽信号间直接赋值，系统会自动截断或补零[[23]]。51.【参考答案】A【解析】时序逻辑电路由组合逻辑电路和存储电路（如D触发器、JK触发器等）组成，存储元件用于保存状态信息，使输出不仅依赖当前输入，还与历史状态有关[[41]]。52.【参考答案】A【解析】综合是FPGA开发流程的关键步骤，它将高层次的HDL描述（如Verilog）翻译成由基本逻辑门或FPGA底层资源（如LUT、触发器）构成的网表，以便后续布局布线[[26]]。53.【参考答案】B【解析】“reg”是Verilog中的数据类型，表示可被赋值的变量，既可用于时序逻辑（如触发器），也可用于组合逻辑（如在always@(*)块中描述多路选择器），与是否综合为寄存器无关[[19]]。54.【参考答案】A【解析】竞争冒险是由于信号传输延迟不同，导致组合逻辑输出出现短暂错误脉冲的现象。时序逻辑因有时钟同步和状态保持机制，通常不会直接产生此类毛刺[[3]]。55.【参考答案】A【解析】大多数FPGA基于SRAM结构存储配置信息，断电后数据消失，需每次上电时从外部配置芯片重新加载。这与基于Flash或反熔丝技术的CPLD不同[[31]]。

2025四川九洲电器集团有限责任公司招聘硬件研发岗（逻辑工程师）（校招）等岗位拟录用人员笔试历年备考题库附带答案详解（第2套）一、单项选择题下列各题只有一个正确答案，请选出最恰当的选项（共30题）1、在数字逻辑设计中，关于同步时序电路与异步时序电路的根本区别，下列描述正确的是？A.同步电路使用D触发器，异步电路使用JK触发器B.同步电路中所有触发器共用同一个时钟信号，异步电路中各触发器的时钟信号可能不同或不存在统一时钟C.异步电路的延迟一定比同步电路小D.同步电路无法实现状态机，而异步电路可以2、在VerilogHDL中，以下哪种赋值方式用于描述组合逻辑电路最为合适？A.在always块中使用非阻塞赋值（<=）B.在always块中使用阻塞赋值（=）并敏感列表包含所有输入信号C.在initial块中使用阻塞赋值D.使用assign语句配合阻塞赋值3、关于触发器的建立时间（SetupTime）和保持时间（HoldTime），下列说法正确的是？A.建立时间是指时钟边沿之后数据必须保持稳定的最小时间B.保持时间是指时钟边沿之前数据必须保持稳定的最小时间C.若建立时间不满足，可能导致输出进入亚稳态D.保持时间违规通常可通过增加时钟周期解决4、在FPGA设计中，实现一个4位二进制计数器，以下Verilog代码片段中，哪一个是可综合且功能正确的？A.always@(posedgeclk)count=count+1;B.always@(posedgeclkornegedgerst_n)if(!rst_n)count<=4'd0;elsecount<=count+1;C.always@(clk)if(clk)count<=count+1;D.always@(posedgeclk)count<=count+1;5、在数字系统中，为消除由于异步信号跨时钟域传输引起的亚稳态问题，通常采用的方法是？A.使用更快的时钟频率B.对异步信号进行两级或多级触发器同步C.将所有逻辑改为组合逻辑D.增加电源电压以提高噪声容限6、在数字电路设计中，建立时间（SetupTime）是指什么？A.时钟边沿之后，数据信号需要保持稳定的最短时间B.时钟边沿之前，数据信号必须稳定并保持不变的最短时间C.时钟信号从低电平跳变到高电平所需的时间D.数据信号从输入到触发器输出的总延迟时间7、在FPGA设计中，跨时钟域（CDC）信号处理的主要挑战是什么？A.两个时钟频率完全相同B.信号在不同频率或相位不同的时钟域间传输时，可能违反建立/保持时间C.时钟信号的上升沿和下降沿时间过长D.数据路径上的组合逻辑延迟为零8、下列哪项最可能导致触发器发生亚稳态？A.数据信号在时钟上升沿前1ns稳定B.数据信号在时钟上升沿后1ns才稳定C.数据信号在时钟上升沿附近（建立/保持时间窗口内）发生变化D.时钟信号频率为100MHz9、以下关于保持时间（HoldTime）的描述，正确的是？A.保持时间是指时钟边沿到来之前，数据必须保持稳定的最短时间B.保持时间是指时钟边沿到来之后，数据必须继续保持稳定的最短时间C.保持时间与建立时间数值总是相等D.保持时间是时钟信号本身的持续时间10、在VerilogHDL中，描述一个边沿触发的D触发器，通常使用哪种敏感列表？A.@(posedgeclkornegedgerst)B.@(clkorrst)C.@(posedgeclk)D.@(aorborc)11、在FPGA设计中，建立时间（SetupTime）是指在时钟信号有效边沿到来之前，数据输入信号必须保持稳定的最小时间。这一要求主要是为了确保什么？A.数据在时钟边沿后能被正确采样B.时钟信号本身的频率稳定C.逻辑单元的功耗达到最低D.输出信号的上升时间符合规范12、在VerilogHDL语言中，`inout`类型的端口主要用于实现哪种逻辑功能？A.纯组合逻辑运算B.多个驱动源的总线共享C.固定的输入信号连接D.单向输出信号驱动13、静态时序分析（STA）在FPGA设计流程中的主要作用是什么？A.模拟电路的功耗特性B.验证设计是否满足时序约束C.优化代码的可读性D.检测硬件的物理缺陷14、FPGA的基本可编程逻辑单元通常被称为？A.存储单元（MemoryCell）B.可编程逻辑块（CLB）C.数字信号处理器（DSP）D.时钟管理模块（CMM）15、在同步数字系统中，时钟偏移（ClockSkew）是指什么？A.时钟信号在不同负载下的频率变化B.不同触发器接收到时钟信号的时间差C.时钟信号的占空比偏离50%D.时钟网络的总延迟16、在数字电路设计中，为解决跨时钟域单比特信号传输可能引发的亚稳态问题，最常用的硬件方法是什么？A.增加输入信号的驱动能力B.在接收端使用两级触发器进行同步[[8]]C.降低目标时钟的频率D.使用异步FIFO进行数据缓存17、在数字电路设计中，组合逻辑电路产生竞争-冒险现象的根本原因是？A.逻辑表达式未化简到最简形式B.电路中存在信号传输路径延迟差异C.使用了不同类型的逻辑门器件D.电源电压不稳定导致信号失真18、在VerilogHDL可综合代码设计中，以下哪种写法最可能导致锁存器（Latch）的意外生成？A.在always@(posedgeclk)块中对所有信号赋值B.在组合逻辑always块中未对所有分支条件下的信号进行赋值C.使用assign语句连续赋值D.在时序逻辑中使用非阻塞赋值（<=）19、在FPGA设计中，为保证同步设计原则，以下哪项做法是推荐的？A.使用组合逻辑生成时钟信号作为模块驱动时钟B.所有寄存器使用同一个全局时钟，并尽量只使用同一时钟沿C.在数据路径中大量使用异步复位以提高响应速度D.将多个时钟域的信号直接进行逻辑运算20、对于单比特信号从快时钟域传递到慢时钟域，最常用且可靠的同步方法是？A.直接连接，依赖FPGA内部高速布线B.使用异步FIFO进行数据缓存C.采用两级或多级寄存器进行打拍（Synchronizer）D.在发送端对信号进行脉冲展宽后传输21、在数字系统中，同步时序逻辑电路与异步时序逻辑电路的关键区别在于？A.同步电路使用D触发器，异步电路使用JK触发器B.同步电路的所有状态变化由统一时钟控制，异步电路则无统一时钟C.同步电路功耗更低，异步电路速度更快D.同步电路仅用于FPGA，异步电路仅用于ASIC22、在数字逻辑电路中，以下哪项电路属于组合逻辑电路？A.D触发器B.计数器C.移位寄存器D.多路选择器23、在VerilogHDL中，描述时序逻辑电路时，推荐使用的赋值方式是？A.阻塞赋值（=）B.非阻塞赋值（<=）C.连续赋值（assign）D.条件赋值（?:）24、同步时序逻辑电路与异步时序逻辑电路的根本区别在于？A.是否包含组合逻辑B.是否使用触发器C.触发器的状态更新是否由统一的时钟信号控制D.电路是否存在反馈回路25、在FPGA设计中，建立时间（SetupTime）是指？A.时钟边沿之后数据必须保持稳定的最短时间B.时钟边沿之前数据必须保持稳定的最短时间C.时钟信号的高电平持续时间D.数据信号从变化到稳定所需的时间26、以下关于组合逻辑与时序逻辑的描述，正确的是？A.组合逻辑电路必须包含反馈路径B.时序逻辑电路的输出仅与当前输入有关C.组合逻辑电路没有记忆功能D.时序逻辑电路不需要时钟信号27、在FPGA设计中，关于建立时间（SetupTime）的正确定义是？A.时钟有效沿到来之后，数据信号必须保持稳定的最短时间B.时钟有效沿到来之前，数据信号必须保持稳定的最短时间C.从数据稳定到时钟有效沿到来的整个时间区间D.时钟周期与数据传播延迟的差值28、同步FIFO与异步FIFO的核心区别在于？A.是否使用双端口RAM实现B.读操作和写操作是否由同一时钟驱动C.是否支持“空”和“满”状态标志输出D.数据位宽是否可配置29、关于Moore型与Mealy型状态机，下列说法正确的是？A.Moore机的输出仅取决于当前状态，Mealy机的输出取决于当前状态和当前输入B.Mealy机的输出比Moore机更稳定，不易产生毛刺C.Moore机可用更少的状态实现相同功能D.Mealy机的输出变化严格同步于时钟边沿30、在Verilog中设计时序逻辑电路（如D触发器）时，应优先使用哪种赋值方式？A.连续赋值（assign）B.阻塞赋值（=）C.非阻塞赋值（<=）D.过程连续赋值（assign/deassign）二、多项选择题下列各题有多个正确答案，请选出所有正确选项（共15题）31、下列哪些电路属于组合逻辑电路？A.全加器B.移位寄存器C.译码器D.计数器32、关于TTL与非门的使用，以下处理多余输入端的方法正确的是？A.接高电平B.悬空C.与有效输入端并联D.接地33、下列器件中，属于可编程逻辑器件（PLD）的是？A.FPGAB.CPLDC.SRAMD.GAL34、在数字系统设计中，FPGA通常用于实现哪些类型的逻辑电路？A.组合逻辑电路B.时序逻辑电路C.模拟放大电路D.电源稳压电路35、下列哪些是半导体存储器的常见类型？A.DRAMB.FlashC.EPROMD.ALU36、关于触发器的说法，正确的有？A.是最基本的时序逻辑单元B.能够存储1位二进制信息C.输出仅与当前输入有关D.常见类型包括D触发器、JK触发器37、下列哪些方法可用于组合逻辑电路的设计？A.使用基本逻辑门搭建B.利用译码器和数据选择器等MSI器件C.采用FPGA结合硬件描述语言D.使用运算放大器构建38、在VerilogHDL中，可用于描述组合逻辑的方式包括？A.assign语句B.always块配合电平敏感列表C.always块配合边沿触发事件D.initial块39、下列关于时序电路的描述，正确的是？A.包含存储元件（如触发器）B.状态由触发器的输出体现C.电路行为与时间顺序无关D.可分为同步和异步两类40、消除组合逻辑电路中冒险现象的方法有？A.添加冗余项B.引入选通脉冲C.使用滤波电容D.增加放大电路增益41、在VerilogHDL中，关于`reg`和`wire`两种数据类型的描述，下列哪些是正确的？A.`reg`类型的变量只能在`always`块中被赋值。B.`wire`类型的信号用于表示物理连线，其值由`assign`语句或模块实例的输出端口驱动。C.在`always@(posedgeclk)`块中，对输出信号的赋值应使用`reg`类型。D.`wire`类型可以直接用于描述时序逻辑的输出。42、关于组合逻辑电路与时序逻辑电路的根本区别，下列哪些说法是准确的？A.组合逻辑电路的输出仅取决于当前时刻的输入，与时钟信号无关。B.时序逻辑电路必须包含至少一个存储元件（如触发器或锁存器）。C.组合逻辑电路中存在反馈路径，可以“记住”过去的状态。D.时序逻辑电路中，即使输入信号保持不变，其输出也可能随时间推移而改变。43、在同步数字系统设计中，为避免亚稳态（Metastability）问题，下列哪些措施是常用且有效的？A.采用两级或多级触发器构成的同步器（Synchronizer）来跨时钟域传递单bit信号。B.降低系统时钟频率，为信号稳定提供更长的建立时间。C.在设计中大量使用组合逻辑来替代时序逻辑，减少触发器数量。D.尽量避免使用异步复位，在必须使用时，需确保其释放满足同步时钟域的恢复（Recovery）和移除（Removal）时间。44、关于FPGA的基本架构，下列哪些描述是正确的？A.可编程逻辑单元（CLB/LE）的核心通常是由查找表（LUT）和触发器（FF）构成。B.块存储器（BlockRAM）是FPGA片上用于实现大容量、高速存储（如FIFO.ROM）的专用资源。C.DSPSlice是FPGA中集成的专用硬件乘法器/累加器单元，用于高效实现数字信号处理算法。D.FPGA内部的布线资源是固定的，用户无法对其进行编程配置。45、在Verilog代码中，关于阻塞赋值（`=`）和非阻塞赋值（`<=`）的使用，下列哪些原则是正确的？A.在描述组合逻辑的`always@(*)`块中，应优先使用阻塞赋值。B.在描述时序逻辑的`always@(posedgeclk)`块中，应一律使用非阻塞赋值。C.非阻塞赋值可以确保在一个时钟周期内，并行块中的所有赋值操作同时完成，更符合硬件的并发特性。D.阻塞赋值在仿真时会严格按照代码顺序执行，因此在时序逻辑中使用阻塞赋值也能得到正确的仿真结果。三、判断题判断下列说法是否正确（共10题）46、在VerilogHDL中，使用非阻塞赋值（<=）是描述时序逻辑电路的标准方法。A.正确B.错误47、同步时序电路的所有状态变化都必须在同一个时钟信号的控制下发生。A.正确B.错误48、在FPGA设计中，组合逻辑电路可以产生时序路径上的毛刺，但不会影响同步时序逻辑的稳定性。A.正确B.错误49、FPGA与CPLD都属于可编程逻辑器件，但FPGA主要基于SRAM结构，掉电后配置信息会丢失。A.正确B.错误50、在数字电路设计中，建立时间（SetupTime）是指数据信号必须在时钟有效边沿到来之前保持稳定的最短时间。A.正确B.错误51、三段式状态机通常由状态寄存器、状态转移逻辑和输出逻辑三部分组成，其中输出逻辑一般用组合逻辑实现。A.正确B.错误52、在跨时钟域（CDC）数据传输中，对于单比特信号，常用两级触发器打拍（两级寄存）来降低亚稳态传播风险。A.正确B.错误53、Verilog中的“always@(*)”语句用于描述纯组合逻辑，其敏感列表会自动包含所有输入变量。A.正确B.错误54、在FIFO设计中，判断空/满标志通常使用二进制地址比较，无需进行格雷码转换。A.正确B.错误55、阻塞赋值（=）在always块中会按顺序执行，适用于组合逻辑建模。A.正确B.错误

参考答案及解析1.【参考答案】B【解析】同步时序电路的核心特征是所有存储元件（如触发器）由同一个全局时钟信号驱动，确保状态变化在统一节拍下进行，便于时序分析和避免竞争冒险。异步时序电路则没有统一时钟，状态变化由输入信号直接触发，响应速度快但易产生毛刺和亚稳态，设计复杂度高[[11]][[15]]。选项B准确描述了二者本质区别。2.【参考答案】B【解析】组合逻辑要求输出仅由当前输入决定，无存储功能。在Verilog中，有两种主要方式：一是使用连续赋值（assign），二是使用always块配合阻塞赋值（=），且敏感列表必须包含所有输入信号，以确保仿真与综合一致性。非阻塞赋值（<=）通常用于时序逻辑。选项B符合组合逻辑建模规范[[1]]。3.【参考答案】C【解析】建立时间（Tsu）是时钟有效边沿到来前，数据信号必须保持稳定的最小时长；保持时间（Th）是时钟边沿之后数据需维持不变的最小时长。违反任一条件都可能导致触发器采样错误或进入亚稳态。建立时间违规可通过降低时钟频率（增大周期）缓解，但保持时间违规通常需通过插入缓冲器调整路径延迟，而非仅靠延长周期[[3]]。因此C正确。4.【参考答案】B【解析】可综合代码需符合硬件行为。选项B包含了异步复位（低电平有效），在复位时清零，否则在时钟上升沿递增，符合同步计数器设计规范，且使用非阻塞赋值，适用于时序逻辑。选项A使用阻塞赋值，在时序逻辑中可能引发仿真与综合不一致；C未明确边沿触发；D缺少复位，虽功能上可计数，但在实际工程中通常需复位以确保初始状态，且B更完整规范[[1]]。5.【参考答案】B【解析】当信号从一个时钟域传入另一个时钟域（异步信号），由于时钟相位不确定，采样可能发生在信号跳变过程中，导致亚稳态。最常用且有效的解决方案是采用“两级触发器同步器”（两级DFF串联），利用第二级触发器捕获第一级可能处于亚稳态的输出，极大降低亚稳态传播概率[[3]]。其他选项无法从根本上解决时序不确定性问题。6.【参考答案】B【解析】建立时间是指在时钟有效边沿到来之前，数据信号必须保持稳定不变的最小时间窗口，以确保触发器能够被可靠地采样[[2]]。若数据在建立时间内发生变化，可能导致触发器进入亚稳态，无法正确锁存数据[[3]]。7.【参考答案】B【解析】当信号在不同频率或相位存在偏移的时钟域间传递时，接收端触发器可能因无法满足建立时间或保持时间要求而产生亚稳态[[5]]。这是跨时钟域设计中最核心的问题，需要通过同步器等方法解决[[3]]。8.【参考答案】C【解析】亚稳态通常发生在数据信号的跳变与触发器时钟边沿过于接近，即在建立时间（SetupTime）和保持时间（HoldTime）构成的“时间窗口”内变化时[[2]]。此时触发器无法确定锁存的逻辑电平，会进入一个不稳定状态[[3]]。9.【参考答案】B【解析】保持时间（HoldTime）定义为在时钟有效边沿（如上升沿）触发之后，输入数据信号必须保持稳定不变的最短时间，以确保数据能被正确锁存[[2]]。若数据在此期间提前改变，同样可能引发采样错误或亚稳态[[3]]。10.【参考答案】C【解析】在Verilog中，描述同步时序逻辑（如D触发器）时，敏感列表应仅包含时钟的边沿（posedgeclk或negedgeclk），以确保触发器仅在时钟有效边沿改变状态[[6]]。异步复位信号（如rst）若存在，会作为额外的敏感边沿加入，但标准D触发器的核心是时钟边沿触发[[1]]。11.【参考答案】A【解析】建立时间是时序分析中的关键参数，它规定了数据在触发器时钟有效边沿（如上升沿）到达前必须稳定不变的时间[[1]]。如果数据在此窗口内不稳定，触发器可能无法正确捕获数据，导致采样错误，从而引发功能故障。因此，满足建立时间要求是为了确保数据在时钟边沿被可靠地采样和锁存。12.【参考答案】B【解析】`inout`端口允许信号在输入和输出之间切换，通常用于实现三态逻辑（Tri-stateLogic）[[5]]。在这种结构中，一个端口可以处于高电平、低电平或高阻态（High-Z）三种状态，允许多个设备在共享总线上进行通信，只有当前被激活的设备驱动总线，其他设备处于高阻态，避免信号冲突。13.【参考答案】B【解析】静态时序分析（STA）是一种无需激励向量的分析方法，用于验证数字电路在所有可能路径上是否满足建立时间和保持时间等时序约束[[3]]。它通过遍历所有时序路径，计算信号传播延迟，判断是否存在时序违规，是确保FPGA设计功能正确性的关键步骤。14.【参考答案】B【解析】FPGA的核心架构由大量可编程逻辑单元构成，这些基本单元通常被称为可编程逻辑块（ConfigurableLogicBlock,CLB）[[7]]。CLB内部包含查找表（LUT）、触发器（Flip-Flop）和进位链等，用于实现组合逻辑和时序逻辑功能，是构建复杂数字电路的基础。15.【参考答案】B【解析】时钟偏移（ClockSkew）指的是在同步电路中，时钟信号从同一时钟源出发，到达不同触发器（或寄存器）时钟端口所经历的路径延迟差异，即它们接收到时钟的有效边沿存在时间差[[7]]。过大的时钟偏移会破坏建立和保持时间约束，是时序分析中需要重点优化的问题。16.【参考答案】B【解析】亚稳态发生在触发器的建立和保持时间窗口被违反时，导致输出无法在规定时间内稳定到确定电平[[1]]。对于单比特信号跨时钟域传输，最有效且常用的解决方案是在接收时钟域使用两级（或更多级）触发器进行同步，第一级触发器可能进入亚稳态，第二级触发器有足够时间等待其恢复，从而显著降低输出亚稳态的概率[[8]]。

2.【题干】同步逻辑电路与异步逻辑电路的核心区别在于什么？

【选项】

A.同步电路使用更多晶体管

B.同步电路所有操作都由统一时钟信号驱动[[3]]

C.异步电路运行速度更快

D.异步电路不需要时钟信号

【参考答案】B

【解析】同步逻辑电路的设计依赖于一个全局或局部的时钟信号来协调所有时序元件（如触发器）的状态更新，确保操作在时钟边沿发生[[3]]。而异步逻辑电路不依赖单一的全局时钟，其状态变化由事件（如输入信号变化）触发，各部分时钟之间没有固定的因果关系[[3]]。

3.【题干】在FPGA设计中，下列哪种硬件描述语言常用于描述数字逻辑电路？

【选项】

A.Python

B.Java

C.Verilog[[7]]

D.HTML

【参考答案】C

【解析】Verilog和VHDL是两种最主流的硬件描述语言（HDL），专门用于描述数字和混合信号系统[[7]]。工程师使用Verilog编写逻辑功能，然后通过综合、布局布线等流程将代码“烧录”到FPGA芯片中，使其按设计的逻辑工作[[7]]。Python、Java和HTML是软件编程或网页语言，不用于直接描述硬件电路。

4.【题干】在数字电路设计中，建立时间（SetupTime）是指什么？

【选项】

A.时钟信号跳变后，数据信号需要保持稳定的最短时间

B.时钟信号跳变前，数据信号必须保持稳定的最短时间[[9]]

C.数据信号从低电平转换到高电平所需的时间

D.时钟信号从高电平转换到低电平所需的时间

【参考答案】B

【解析】建立时间（SetupTime）是时序分析中的关键参数，指在时钟有效边沿（通常是上升沿）到来之前，数据信号必须保持稳定不变的最短时间[[9]]。如果数据在此窗口内发生变化，触发器可能无法正确采样，从而导致功能错误或引发亚稳态[[1]]。

5.【题干】关于FPGA（现场可编程门阵列），以下哪项描述最为准确？

【选项】

A.FPGA是一种专用集成电路（ASIC），出厂时逻辑功能已固化

B.FPGA的逻辑功能可以通过软件配置进行反复修改[[7]]

C.FPGA的运行速度永远快于CPU

D.FPGA只能用于实现简单的组合逻辑

【参考答案】B

【解析】FPGA是一种可编程逻辑器件，其内部的逻辑单元和互连资源可以通过加载配置文件（由硬件描述语言如Verilog或VHDL综合生成）来定义其功能[[7]]。与ASIC不同，FPGA的逻辑功能在出厂后并非固定，用户可以根据需求反复编程和修改，这是其核心优势[[7]]。17.【参考答案】B【解析】竞争-冒险现象发生在组合逻辑电路中，当某个输入变量通过两条以上路径到达输出端时，由于各路径的传输延迟不同，导致信号到达时间有先有后，从而在输出端产生短暂的错误脉冲（毛刺）。这种现象的本质是信号路径延迟差异引起的，并非逻辑错误。即使逻辑表达式已化简，仍可能发生冒险。消除方法包括增加冗余项、插入滤波电容或多级同步等[[12]][[17]]。18.【参考答案】B【解析】在Verilog中，若在组合逻辑的always块（如always@(*)）中，某个信号在某些条件下未被赋值，综合工具会推断该信号需要保持原值，从而隐式生成锁存器。这是硬件设计中应避免的行为，因为锁存器对毛刺敏感且时序难以控制。正确的做法是确保所有可能路径下信号都有明确的赋值，或使用默认赋值语句[[1]]。19.【参考答案】B【解析】同步设计的核心是使用统一的时钟源，并确保所有时序单元在相同时钟沿触发，以避免时序混乱和亚稳态。FPGA中应尽量使用全局时钟网络布线，避免门控时钟或内部逻辑生成时钟。异步复位虽常用，但需谨慎处理释放时序。跨时钟域信号必须经过同步处理（如多级寄存器或异步FIFO）[[22]][[25]]。20.【参考答案】D【解析】单比特信号从快时钟域到慢时钟域时，若直接打拍（如两级寄存器），可能因慢时钟采样不到短暂脉冲而丢失信号。因此，需先在快时钟域将脉冲展宽（例如通过状态机将其拉高至少两个慢时钟周期），再用慢时钟域的多级寄存器同步。而两级寄存器打拍适用于慢到快或频率相近的跨域场景；异步FIFO主要用于多比特数据传输[[27]][[24]]。21.【参考答案】B【解析】同步时序逻辑电路的状态转换由统一的时钟信号同步控制，所有触发器在同一时钟沿更新状态，设计简单、时序可预测。而异步时序逻辑电路的状态变化由输入信号直接触发，无全局时钟，容易产生竞争冒险和时序混乱，设计复杂度高。现代FPGA和ASIC设计普遍采用同步设计方法以提高可靠性[[1]]。22.【参考答案】D【解析】组合逻辑电路的输出仅取决于当前输入，与电路历史状态无关。多路选择器根据选择信号从多个输入中选出一个作为输出，符合组合逻辑特性。而D触发器、计数器和移位寄存器均包含存储元件，输出与历史状态相关，属于时序逻辑电路[[19]][[20]]。23.【参考答案】B【解析】非阻塞赋值（<=）允许多个赋值操作在同一个时钟边沿同时完成，符合硬件中寄存器并行更新的行为，能有效避免仿真与综合结果不一致的问题。而阻塞赋值（=）用于组合逻辑，连续赋值用于连线逻辑。因此，描述时序逻辑（如always@(posedgeclk)块）应使用非阻塞赋值[[30]][[31]]。24.【参考答案】C【解析】同步时序电路中，所有触发器的时钟端连接至同一个时钟源，状态更新严格同步于时钟边沿，保证了电路的稳定性和可预测性。而异步时序电路中，触发器的状态更新由不同信号（如数据变化）触发，无统一时钟控制，容易产生竞争冒险和亚稳态问题[[13]][[16]]。25.【参考答案】B【解析】建立时间是触发器在时钟有效边沿（如上升沿）到来之前，其数据输入端必须保持稳定不变的最小时间。这是确保数据能被正确采样的关键时序约束。若不满足建立时间，数据可能无法在该时钟周期内被可靠锁存，导致功能错误[[38]][[41]]。26.【参考答案】C【解析】组合逻辑电路由逻辑门直接构成，输出完全由当前输入决定，不依赖历史状态，因此不具备记忆功能。而时序逻辑电路包含存储元件（如触发器），输出与当前输入及电路先前状态都有关，通常需要时钟信号来控制状态更新。反馈路径通常存在于时序电路中[[21]][[25]]。27.【参考答案】B【解析】建立时间（SetupTime）是指在时钟的有效边沿（如上升沿）触发前，输入数据信号必须提前保持稳定的最短时间，以确保寄存器能可靠采样数据。若不满足，会导致亚稳态或采样错误。它与保持时间（HoldTime，即选项A描述的内容）共同构成时序约束的基础，是静态时序分析（STA）的核心参数之一[[9]]。28.【参考答案】B【解析】同步FIFO的读写操作使用同一个时钟信号，适用于单时钟域系统；异步FIFO的读写时钟相互独立，用于跨时钟域数据传输，常通过格雷码+双同步器解决指针同步问题[[18]]。是否使用双端口RAM只是实现方式之一，并非本质区别；空/满标志和位宽配置两者均可支持。29.【参考答案】A【解析】Moore状态机的输出是状态的函数，仅与当前状态有关，因此输出在状态更新后一个周期才变化；Mealy状态机的输出是状态与输入的函数，输入变化可立即引起输出变化（可能产生毛刺），响应更快但稳定性略低[[28]]。通常Mealy机状态数更少，但Moore机时序更规整。30.【参考答案】C【解析】非阻塞赋值（<=）用于建模时序逻辑（如always@(posedgeclk)块），其特点是所有赋值操作在块结束时“并行”完成，准确反映硬件中寄存器同步更新行为，避免仿真与综合结果不一致。阻塞赋值（=）适用于组合逻辑建模[[38]]。31.【参考答案】A、C【解析】组合逻辑电路的输出仅取决于当前输入，没有记忆