FPGA面试关键知识点：NAND/NOR、异步信号与FIFO

"这篇硬件工程师面试经验分享主要涵盖了FPGA相关的问题，包括NAND与NOR闪存的区别、驱动方式、异步信号处理、异步FIFO深度计算、复位同步释放的优缺点、FPGA的内部结构、查找表的工作原理、IOB组件、静态与动态时序模拟的优缺点、CDC跨时钟域处理以及全局和局部时钟域的差异。这些内容对于理解和设计基于FPGA的系统至关重要。" 在硬件工程师的面试中，FPGA是一个常见的技术领域，下面是对部分知识点的详细解释： 1. NAND与NOR闪存的区别主要体现在存储结构和速度上。NAND的存储单元是串联的，适合大数据块的快速读写，而NOR的存储单元是并联的，适合小数据量的快速访问。在逻辑门层面，NAND和NOR门分别代表逻辑的“与非”和“或非”，但NAND门通常速度更快。 2. NAND驱动方式涉及到对NAND闪存的读写操作，通过调整闸极电压来实现不同的操作模式，如读、写、擦除等。 3. 异步信号处理是FPGA设计中的关键，通常采用边沿检测或者状态机的方式来处理不同时钟域的信号，确保数据的正确传输。 4. 异步FIFO的深度计算涉及时钟域同步问题，深度应足够防止数据丢失或溢出，通常需要考虑数据速率、时钟速率差异和缓冲需求。 5. 异步复位同步释放是指在异步信号触发复位后，通过同步电路使其在后续时钟周期生效，优点是提高了系统的稳定性和可靠性，但可能增加设计复杂性。 6. FPGA的内部由Logic Elements (LE)、Interconnect和Input/Output Blocks (IOB)等组成，LE包含查找表（LUT）和其他功能，用于实现逻辑功能。 7. LE中的查找表（LUT）是FPGA的基础，可以配置为实现任意逻辑函数，通常使用查找表来实现组合逻辑优化和减少延迟。 8. IOB是FPGA与外部世界通信的关键，包括驱动器、接收器和I/O缓冲器等组件，负责匹配内部和外部的信号电平和速度。 9. 静态时序模拟用于确定电路在不考虑电源噪声和过程变化时的行为，而动态时序模拟则考虑了这些因素，前者速度快，后者更精确，但计算成本高。 10. 跨时钟域（CDC，Clock Domain Crossing）处理是设计高速数字系统时必须解决的问题，通过专用的同步电路确保数据在不同时钟域间的正确传输。 11. 全局时钟域在整个FPGA内统一，确保所有模块同步，局部时钟域则仅覆盖一部分逻辑，允许局部优化和降低功耗，但可能导致时序约束更为复杂。 以上知识点对于硬件工程师，特别是FPGA设计师来说，是理解和设计高效、可靠的数字系统的基础。掌握这些概念和技术将有助于应对实际工程挑战，并在面试中展现专业技能。