硬件工程师面试题集 (4)

IIR 是无限长冲激响应滤波器，FIR 是有限长冲激响应滤波器。两者的比较 如下：

(1) 在相同的技术指标下，IIR 滤波器由于存在着输出对输入的反馈，所以可用比 FIR 滤波器较少的阶数来满足指标的要求，所用的存储单元少，运算次数少， 较为经济

(2) FIR 滤波器可得到严格的线性相位，而 IIR 滤波器做不到这一点，IIR 滤 波器的选择性越好，其相位的非线性越严重。因而，如果 IIR 滤波器要得到线性相位，又要满足幅度滤波的技术要求，必须加全通网络进行相位校正，这同样会 大大增加滤波器的阶数。 (3) FIR 滤波器主要采用非递归结构，因为无论是从理论上还是从实际的有限 精度的运算中它都是稳定的，有限精度运算的误差也越小。IIR 滤波器必须采用 递归结构，极点必须在 z 平面单位圆内才能稳定，对于这种结构，运算中的四舍 五入处理有时会引起寄生振荡。 (4) 对于 FIR 滤波器，由于冲激响应是有限长的，因而可以用快速傅里叶变换算法，这样运算速度可以快得多。IIR 滤波器则不能这样运算。

(5) 从设计上看，IIR 滤波器可以利用模拟滤波器设计的现成的闭合公式、数据和表格，因此计算工作量较小，对计算工具要求不高。FIR 滤波器则一般没有 现成的设计公式，一般 FIR 滤波器设计仅有计算机程序可资利用，因而要借助于 计算机。

(6) IIR 滤波器主要是设计规格化的、频率特性为分段常数的标准低通、高通、带通、带阻、全通滤波器。FIR 滤波器则要灵活得多。 54、冒泡排序的原理

冒泡排序(BubbleSort)的基本概念是：依次比较相邻的两个数，将小数放在前面，大数放在后面。即首先比较第 1 个和第 2 个数，将小数放前，大数放后。然 后比较第 2 个数和第 3 个数，将小数放前，大数放后，如此继续，直至比较最后 两个数，将小数放前，大数放后。重复以上过程，仍从第一对数开始比较(因为 可能由于第 2 个数和第 3 个数的交换，使得第 1 个数不再小于第 2 个数)，将小 数放前，大数放后，一直比较到最大数前的一对相邻数，将小数放前，大数放后， 第二趟结束，在倒数第二个数中得到一个新的最大数。如此下去，直至最终完成 排序。由于在排序过程中总是小数往前放，大数往后放，相当于气泡往上升，所以称 作冒泡排序。 55、操作系统的功能

操作系统是管理系统资源、控制程序执行，改善人机界面，提供各种服务，合理组织计算机工作流程和为用户使用计算机提供良好运行环境的一种系统软 件。资源管理是操作系统的一项主要任务，而控制程序执行、扩充机器功能、提 供各种服务、方便用户使用、组织工作流程、改善人机界面等等都可以从资源管 理的角度去理解。下面从资源管理的观点来看操作系统具有的几个主要功能：

(1) 处理机管理：处理机管理的第一项工作是处理中断事件。硬件只能发现中断

事件，捕捉它并产生中断信号，但不能进行处理，配置了操作系统，就能对中断事件进 行处理。处理机管理的第二项工作是处理器调度。处理器是计算机系统中一种稀有和宝 贵的资源，应该最大限度地提高处理器的利用率。

(2) 存储管理：存储管理的主要任务是管理存储器资源，为多道程序运行提供有力的支撑，便于用户使用存储资源，提高存储空间的利用率。

(3) 设备管理：设备管理的主要任务是管理各类外围设备，完成用户提出的 I/O 请求，加快 I/O 信息的传送速度，发挥 I/O 设备的并行性，提高 I/O 设备的 利用率，以及提供每种设备的设备驱动程序和中断处理程序，为用户隐蔽硬件细 节，提供方便简单的设备使用方法。

(4) 文件管理：文件管理是针对系统中的信息资源的管理。在现代计算机中， 通常把程序和数据以文件形式存储在外存储器(又叫辅存储器)上，供用户使用， 这样，外存储器上保存了大量文件，对这些文件如不能采取良好的管理方式，就 会导致混乱或破坏，造成严重

后果。为此，在操作系统中配置了文件管理，它的 主要任务是对用户文件和系统文件进行有效管理，实现按名存取；实现文件的共 享、保护和保密，保证文件的安全性；并提供给用户一整套能方便使用文件的操 作和命令。 (5) 网络与通信管理

56、IC 设计中同步复位与异步复位的区别

同步复位在时钟沿才复位信号，完成复位动作。异步复位不管时钟，只 要复位信号满足条件，就完成复位动作。异步复位对复位信号要求比较高，不能 有毛刺，如果其与时钟关系不确定，也可能出现亚稳态。

57、Moore 与 Mealy 状态机的特征

答：Moore 状态机的输出仅与当前状态值有关, 且只在时钟边沿到来时才会 有状态变化. Mealy 状态机的输出不仅与当前状态值有关, 而且与当前输入值有 关。

58、时钟周期为 T，触发器 D1 的建立时间最大为 T1max，最小为 T1min。组合逻 辑电路最大延迟为 T2max，最小为 T2min。问，触发器 D2 的建立时间 T3 和保 持时间 T4 应满足什么条件

首先说下建立时间和保持时间的定义。

建立时间(setup time)是指在触发器的时钟信号上升沿到来以前，数据稳定不 变的时间，如果建立时间不够，数据将不能在这个时钟上升沿被打入触发器；保 持时间(hold time)是指在触发器的时钟信号上升沿到来以后，数据稳定不变的时 间， 如果保持时间不够，数据同样不能被打入触发器。 Tffpd ：触发器的输出响应时间，也就是触发器的输出在 clk 时钟上升沿到来 后多长的时间内发生变化并且稳定，也可以理解为触发器的输出延时。

Tcomb ：触发器的输出经过组合逻辑所需要的时间，也就是题目中的组合逻辑 延迟。 Tsetup ：建立时间 Thold ：保持时间 Tclk ：时钟周期

建立时间容限：相当于保护时间，这里要求建立时间容限大于等于 0。 保持时间容限：保持时间容限也要求大于等于 0。

关于保持时间的理解就是，在触发器 D2 的输入信号还处在保持时间的时候，如果触发器 D1 的输出已经通过组合逻辑到达 D2 的输入端的话，将会破坏 D2本来应该保持的数据 59、给出某个一般时序电路的图，有 Tsetup、Tdelay、Tck->q，还有 clock 的 delay， 写出决定最大时钟的因素，同时给出表达式 T+Tclkdealy>Tsetup+Tco+Tdelay； Thold>Tclkdelay+Tco+Tdelay；

60、说说静态、动态时序模拟的优缺点。

静态时序分析是采用穷尽分析方法来提取出整个电路存在的所有时序路径，计算信号在这些路径上的传播延时，检查信号的建立和保持时间是否满足时 序要求，通过对最大路径延时和最小路径延时的分析，找出违背时序约束的错误。 它不需要输入向量就能穷尽所有的路径，且运行速度很快、占用内存较少，不仅 可以对芯片设计进行全面的时序功能检查，而且还可利用时序分析的结果来优化 设计，因此静态时序分析已经越来越多地被用到数字集成电路设计的验证中。 动态时序模拟就是通常的仿真，因为不可能产生完备的测试向量，覆盖门级网表 中的每一条路径。因此在动态时序分析中，无法暴露一些路径上可能存在的时序 问题。

61、画出 CMOS 电路的晶体管级电路图，实现 Y=A*B+C(D+E)

此类题目都可以采用一种做法，首先将表达式全部用与非门和非门表示，然后将用 CMOS 电路实现的非门和与非门代入即可。非门既可以单独实现，也可 以用与非门实现(将两输入端接在一起即可)

下图(a)和(b)分别为用CMOS 实现的非门和与非门

62、利用 4 选 1 数据选择器实现 F(x,y,z)=xz+yz’

63、A、B、C、D、E 进行投票，多数服从少数，输出是 F(也就是如果 A、B、C、D、E 中 1 的个数比 0 多，那么 F 输出为 1，否则 F 为 0)，用与非门实现，输入 数目没有限制

记 A 赞成时 A=1，反对时 A=0；B 赞成时 A=1，反对时 B=0；C、D、E 亦 是如此。由于共 5 人投票且少数服从多数，因此只要有三人投赞成票即可，其他人的投票结果并不需

要考虑。基于以上分析，下图给出用与非门实现的电路：

64、用逻辑门画出 D 触发器

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