FP设计应用教程 3

1.【单选题】可编程逻辑器件的发展经历了多个阶段，以下哪种器件不属于早期PLD电路？

A.PROM

B.FPGA

C.PLA

D.PAL答案：B

难易程度：易

知识点：PLD的定义和分类

答案解析：可编程逻辑器件发展早期包括PROM、PLA和PAL等阶段，FPGA是后续发展逐步诞生的，并非早期PLD电路，所以答案选B。2.【单选题】以下哪个公司最早推出了FPGA芯片？

A.Intel

B.Xilinx

C.Altera

D.Lattice答案：B

难易程度：易

知识点：Xilinx公司

答案解析：80年代中期，Xilinx公司最早推出了超大规模的FPGA芯片，所以答案是B。3.【单选题】FPGA的现场可编程特性体现在以下哪个方面？

A.只能在软件层面进行更新

B.硬件从出厂开始电路结构就已固化

C.可以用硬件描述语言自由定义芯片内部逻辑单元和连线方式

D.与单片机的可编程特性相同答案：C

难易程度：易

知识点：现场可编程特性

答案解析：FPGA的现场可编程特性体现在使用硬件描述语言可以通过多个层级的描述对电路进行编程，用户能够自由定义芯片内部的逻辑单元、连线方式等，在芯片搭建私人定制的数字电路，而单片机主要在软件层面编程，硬件架构预先设定，所以答案选C。4.【单选题】FPGA芯片结构中，负责与外部电路进行数据交换的是？

A.可编程逻辑宏单元

B.可编程I/O单元

C.可编程互连

D.查找表答案：B

难易程度：易

知识点：可编程通用架构

答案解析：可编程I/O单元位于FPGA芯片的四周，负责与外部电路进行数据交换，支持多种电气标准和接口协议，所以答案是B。5.【单选题】目前FPGA中多使用的查找表是？

A.2输入的LUT

B.3输入的LUT

C.4输入的LUT

D.5输入的LUT答案：C

难易程度：易

知识点：查找表结构答案解析：目前FPGA中多使用4输入的LUT，所以答案选C。6.【单选题】反熔丝结构的FPGA一旦编程完成，以下哪种说法是正确的？

A.可以随时更改设置

B.设置是永久性的，不能被更改

C.需要每次上电时重新加载配置数据

D.容易受到外界环境影响答案：B

难易程度：易

知识点：反熔丝结构答案解析：反熔丝结构的FPGA一旦编程完成，设置就是永久性的，不能被更改，器件工作不受外界环境影响，也不需要每次上电时重新加载配置数据，所以答案是B。7.【单选题】Altera公司生产的FLEX10K芯片结构中，哪个部分既可以实现常见的数字逻辑，也能作为内部存储器实现存储功能？

A.LAB

B.LE

C.EAB

D.IOE答案：C

难易程度：易

知识点：Altera经典FPGA架构答案解析：EAB是一个灵活的RAM块，既可以实现常见的数字逻辑，也能作为内部存储器实现存储功能，所以答案选C。8.【单选题】首次提出ISP（在系统可编程）技术的是（）公司。A.AlteraB.LatticeC.IntelD.Xilinx答案：B难易程度：易知识点：Lattice公司答案解析：Lattice公司在80年代末期提出ISP（In-SystemProgrammable,在系统可编程技术。9.【单选题】FPGA在通信领域的应用中，以下哪项不是其优势？

A.低延迟特性

B.高集成度

C.功耗大

D.可灵活配置升级答案：C

难易程度：易

知识点：FPGA应用领域

答案解析：FPGA在通信领域具有低延迟、高集成度、可灵活配置升级等优势，并且相较于通用处理器，在执行特定通信任务时能更优地控制功耗，并非功耗大，所以答案选C。10.【单选题】以下关于FPGA和ASIC的描述，正确的是？

A.FPGA开发周期长，成本高

B.ASIC可以在设计完成后直接进行编程

C.FPGA具有灵活性和可重配置性

D.ASIC适用于需要频繁修改或定制逻辑功能的应用场景答案：C

难易程度：易

知识点：ASIC的定义与特点答案解析：FPGA有现成的芯片“半成品”，开发成本较低，开发周期短，具有灵活性和可重配置性；而ASIC设计流程长，开发周期和成本高，一旦定型难以修改，不适合需要频繁修改或定制逻辑功能的场景，所以答案选C。11.【单选题】GAL器件增加了OLMC结构，其主要作用不包括以下哪项？

A.提供时序电路需要的寄存器或触发器

B.减少芯片集成度

C.提供多种形式的输入/输出方式

D.提供内部信号反馈，控制输出逻辑极性答案：B

难易程度：中

知识点：OLMC结构

答案解析：GAL增加OLMC结构在编程工艺上使用电可擦写，使器件具备可重复编程特性，能提供时序电路需要的寄存器或触发器、多种形式的输入/输出方式、内部信号反馈并控制输出逻辑极性等，同时增加该结构并不会减少芯片集成度，所以答案选B。12.【单选题】门阵列结构是FPGA的特点，它指的是（）。A.功能单元排列整齐B.有数量庞大的功能单元C.有各式各样的功能单元D.有输入输出单元（IOE）像门一样答案：A难易程度：难知识点：门阵列结构答案解析：门阵列（GateArray）的本质是将大量结构相同或相似的基本逻辑单元，以规则、整齐的阵列形式密集排布在芯片内部。门阵列结构的核心特点是排列整齐而不是逻辑单元功能复杂。13.【单选题】FPGA的逻辑功能主要在（）结构中实现。A.可编程逻辑单元B.可编程输入输出（I/O）单元C.可编程或阵列D.可编程布线通道答案：A难易程度：易知识点：可编程通用架构答案解析：FPGA器件的可编程结构主要包括三部分：可编程逻辑宏单元、可编程I/O单元和可编程互连。其中可编程逻辑宏单元是FPGA的核心部分，负责执行用户定义的逻辑功能。14.【多选题】FPGA在图像与视频处理领域，能够实现以下哪些功能？

A.视频编解码

B.目标检测、跟踪、识别

C.图像增强

D.虚拟场景的实时渲染和交互答案：A，B，C，D

难易程度：中

知识点：FPGA应用领域

答案解析：FPGA在图像与视频处理领域可实现视频编解码、目标检测跟踪识别、图像增强以及虚拟场景的实时渲染和交互等功能，所以答案是ABCD。15.【单选题】可编程逻辑器件的发展历程中，以下器件的集成度排序正确的是？

A.PROM＜PLA＜PAL＜GAL＜FPGA

B.FPGA＜GAL＜PAL＜PLA＜PROM

C.PAL＜PROM＜PLA＜GAL＜FPGA

D.PLA＜PROM＜PAL＜GAL＜FPGA答案：A

难易程度：中

知识点：PLD的定义和分类

答案解析：可编程逻辑器件发展过程中，早期的PROM和PLA是中规模集成度，之后的PAL也是中规模，GAL是大规模，FPGA是超大规模，所以集成度排序为PROM＜PLA＜PAL＜GAL＜FPGA，答案选A。16.【单选题】以下关于FPGA查找表结构的说法，错误的是？

A.LUT本质上是一个RAM

B.如果有n个输入信号，LUT就包含2n个条目

C.目前FPGA中使用的LUT输入数量固定为4个

D.多个LUT连接起来可以实现更复杂的多输入逻辑函数答案：C

难易程度：中

知识点：查找表结构

答案解析：目前FPGA中多使用4输入的LUT，但不是固定为4个，也有其他输入数量的LUT，所以答案选C。17.【单选题】AlteraFLEX10K芯片中，进位链的作用是？

A.实现多扇入的功能

B.提供快速的向前进位功能，允许实现任意宽度的高速计数器、加法器和比较器

C.连接相邻LE的输出

D.实现逻辑AND或逻辑OR连接答案：B

难易程度：中

知识点：Altera经典FPGA架构

答案解析：LE之间的进位链提供了非常快的向前进位功能，进位信号通过进位链从低位LE进入高位LE，并且同时送入LE和进位链的下一部分，允许FLEX10K架构有效地实现任意宽度的高速计数器、加法器和比较器，所以答案选B。18.【单选题】Xilinx公司推出的第一款商用FPGA是（）？这款产品采用了基于SRAM的查找表结构，实现了逻辑功能的可编程性。A.Flex10KB.XC2064C.pLSI2064D.Stratix10答案：B

难易程度：易

知识点：Xilinx首款商用芯片答案解析：Xilinx公司于1985年推出了世界上第一款商用FPGA——XC2064。

19.【单选题】在FPGA开发中，以下哪种情况更适合使用FPGA而不是ASIC？

A.产品需求固定，短时期不需要更改逻辑功能

B.需要快速响应市场变化，频繁修改或定制逻辑功能

C.对成本要求极高，开发周期长也可接受

D.对功耗要求极低，性能要求不高答案：B

难易程度：中

知识点：现场可编程特性

答案解析：FPGA具有灵活性和可重配置性，适合需要频繁修改或定制逻辑功能的应用场景；而ASIC适合产品需求固定、对成本要求高、开发周期长可接受的情况，所以答案选B。20.【多选题】关于FPGA在数据中心和云计算领域的应用，以下说法正确的是？A.FPGA可用于加速科学模拟、金融建模和机器学习等计算任务B.相较于GPU，FPGA用于数据中心的核心优势在于微量延迟C.FPGA不适合用于开发DPUD.FPGA可以实现硬件级别的并行计算答案：A，B，D难易程度：中知识点：FPGA应用领域答案解析：FPGA凭借其可编程性、并行计算能力、低延迟、功耗和开发周期等优势，越来越多芯片设计厂商开始选择FPGA来开发DPU，所以答案选A，B，D。21.【单选题】Altera公司上世纪90年代推出的最有商业竞争力的FPGA产品是（），从而使Altera迅速成为Xilinx最强有力的对手。A.FLEX8000B.FLEX10KC.XC2064D.CycloneI答案：B

难易程度：中

知识点：Altera首款商用芯片答案解析：Altera公司先于1992年推出了第一款产品FLEX®8000，几年后推出的FLEX10k系列带有集成锁相环（PLL）和嵌入式模块RAM，有效提升了Altera的产品竞争力，使之迅速成为Xilinx最强有力的对手。22.【单选题】Xilinx公司的XC4000系列芯片中，开关矩阵的作用是？

A.仅用于局部区域内传导信号

B.只负责水平方向的布线连接

C.实现内部连接的可编程导通，建立线路之间的连接

D.仅用于垂直方向的布线连接答案：C

难易程度：中

知识点：Xilinx经典FPGA架构

答案解析：XC4000系列芯片里开关矩阵由可编程导通晶体管组成，用于在线路之间建立连接，实现所需的布线，并非仅用于局部区域、单一水平或垂直方向布线，所以答案选C。二、填空题1.【填空题】可编程逻辑器件的发展经历了PROM、PLA、PAL、GAL等阶段，逐步诞生了______和FPGA。答案：CPLD

难易程度：易

知识点：PLD的定义和分类

答案解析：可编程逻辑器件发展历程中，在经历PROM、PLA、PAL、GAL等阶段后，逐步诞生了CPLD和FPGA，所以此处填CPLD。2.【填空题】FPGA是一种现场可编程门阵列，其英文全称是______。答案：Field-ProgrammableGateArray

难易程度：易

知识点：FPGA名称

答案解析：FPGA的英文全称就是Field-ProgrammableGateArray。3.【填空题】2015年，__________公司（填写英文名）以167亿美元收购了Altera公司，计划将FPGA集成到CPU芯片中，这一交易在当时被誉为英特尔历史上最大规模的收购案。答案：Intel

难易程度：易

知识点：当前FPGA企业分布格局答案解析：2015年12月英特尔（Intel）斥资167亿美元收购了Altera公司，计划将FPGA集成到CPU芯片中，结合FPGA配置灵活且实时性强的优势，更好地打造高性能处理器。4.【填空题】继Intel之后，_________公司也完成了对Xilinx公司的收购，将主处理器和协处理器进行更好的协作。答案：AMD

难易程度：易

知识点：当前FPGA企业分布格局

答案解析：2022年AMD正式官宣完成了对Xilinx公司的收购，借助Xilinx在自适应高性能运算方面的软硬件综合实力，使AMD在云计算、边缘计算和智能设备市场更具竞争力。5.【填空题】GAL器件在电路上做了改进，增加了______结构，使器件具备可重复编程特性。答案：OLMC（OutputLogicMacroCell，输出逻辑宏单元）

难易程度：中

知识点：GAL的结构

答案解析：GAL增加了OLMC结构，在编程工艺上使用电可擦写，从而使器件具备可重复编程特性。6.【填空题】FPGA中查找表LUT本质上是一个______，它通过预先计算出逻辑函数的真值表并存储在电路中，把输入信号组合作为地址来查找存储的结果以完成逻辑运算。答案：RAM

难易程度：中

知识点：查找表结构

答案解析：FPGA中的查找表LUT本质上是一个RAM。三、判断题1.【判断题】传统的ASIC设计流程由于其较长的开发周期和高昂的成本，往往难以快速响应市场变化和满足特定应用需求。（）答案：正确

难易程度：易

知识点：ASIC的定义与特点答案解析：传统ASIC设计流程复杂，开发周期长且成本高，难以快速响应市场变化和满足特定应用需求，所以该说法正确。2.【判断题】FPGA的现场可编程特性与单片机相同，都主要体现在软件层面。（）答案：错误

知识点：现场可编程特性

难易程度：易

答案解析：单片机的可编程特性主要体现在软件层面，而FPGA的现场可编程特性体现在硬件层面，能用软件改变硬件，二者不同，所以该说法错误。3.【判断题】FPGA芯片结构中，可编程互连主要是一系列快速互连、长线资源和可编程开关矩阵，用户可以自定义逻辑宏单元之间的连接方式以及I/O单元与逻辑宏单元之间的连接路径。（）答案：正确

难易程度：易

知识点：可编程通用架构

答案解析：FPGA内部有丰富的可编程连线资源即可编程互连，通过配置这些资源，用户能自定义逻辑宏单元之间以及I/O单元与逻辑宏单元之间的连接路径，所以该说法正确。4.【判断题】反熔丝结构的FPGA需要每次上电