30+ 个最常问的 Verilog 面试题

以下是最常问的 Verilog 面试题及其最佳答案列表。

1) 什么是 Verilog？

Verilog 是一种硬件描述语言 (HDL)，用于描述数字系统，例如网络交换机、微处理器、内存或触发器。Verilog 主要用于验证模拟电路、混合信号电路以及基因电路的设计。它也用于寄存器传输级抽象的数字电路设计和验证。

Verilog 主要支持以下三个抽象级别的设计：

• 行为级
• 寄存器传输级
• 门级

2) Verilog 编程语言的创始人是谁？

Verilog 于 1983 年底至 1984 年初由 Prabhu Goel、Phil Moorby、Chi-Lai Huang 和 Douglas Warmke 推出。

3) 什么是 VHDL？/ VHDL 在 VLSI 中的全称是什么？

VHDL 是 Very high-speed integrated circuit Hardware Description Language 的缩写。它是一种用于描述数字系统电路并使用数据流、行为和结构化建模风格来建模数字系统的编程语言。

4) VHDL 有哪些不同的变体？

VHDL 由 IEEE 标准定义，主要有两种常见变体：

• VHDL-1987
• VHDL-1993

5) VHDL 的主要用途是什么？

以下是 VHDL 的主要用途：

• VHDL 是一种硬件描述语言，用于描述电子电路的行为，最常见的是数字电路。
• 它主要用于设计硬件和创建测试实体以验证该硬件的行为。
• 它被用作各种 EDA 工具的设计输入格式，例如综合工具、仿真工具和形式验证工具。

6) Verilog 和 VHDL 相同吗？

Verilog 和 VHDL 并不相同。它们是不同的，Verilog 和 VHDL 的主要区别在于 Verilog 基于 C 语言，而 VHDL 基于 Ada 和 Pascal 语言。

7) Verilog 和 VHDL 有什么区别？

Verilog 和 VHDL 之间的区别

虽然 Verilog 和 VHDL 都是硬件描述语言 (HDL)，用于描述微处理器和触发器等数字系统硬件。这些语言与通用编程语言不同。让我们比较它们，看看它们之间的主要区别：

8) 什么是 HDL 模拟器？

HDL 模拟器是用于模拟用 Verilog、VHDL、SystemVerilog 等硬件描述语言编写的表达式的软件包。

9) Verilog 中的阻塞和非阻塞有什么区别？

Verilog 中有两种过程性赋值语句，称为阻塞和非阻塞。您可以将它们标识为它们使用不同的赋值运算符，由符号 = 和 <= 表示。

• 阻塞：阻塞赋值语句与旧的编程语言非常相似。顾名思义，它会阻塞当前进程，直到完成为止。它一次性完成整个语句，然后控制权才会移交给下一条语句。
• 非阻塞：非阻塞赋值语句或运算符在当前时间单位评估所有右侧表达式，并在该时间单位之后稍后分配给左侧表达式。

10) 您如何理解 Verilog 的 full case 语句和 parallel case 语句？

Verilog 中有两种 case 语句。

• Verilog full case 语句
• Verilog parallel case 语句

Verilog full case 语句

Verilog full case 语句是其中每个潜在 case 表达式的二进制模式都可以匹配 case 项或 default。如果考虑的 case 语句不涉及 case default 并且可能会发现一个不匹配任何已定义 case 项的二进制 case 表达式，则该 case 语句不被视为 full。

Verilog parallel case 语句

parallel case 语句是匹配一个 case 表达式，且仅匹配一个 case 项的语句。如果您发现一个可以匹配多个 case 项的 case 表达式，则匹配的 case 项被称为“重叠 case 项”，该 case 语句则不为 parallel。

11) Verilog 中的 Task 和 Function 的主要区别是什么？

以下是 Verilog 中 Task 和 Function 的主要区别列表：

12) PLI 的全称是什么？为什么使用它？

PLI 是 Programming Language Interface 的缩写。它是一种机制，用于促进 Verilog 程序与用 C 语言编写的程序之间的接口。它还提供了一种用于在 C 程序中访问模拟器内部数据库的机制。用户可以使用 Verilog 语法利用 PLI 实现复杂的系统调用。它还提供了 Verilog 的并行和硬件相关特性以及 C 程序的顺序执行的优势。

13) 您如何理解敏感列表？

敏感列表用于指定当列表中的任何元素发生变化时，`begin...end` 语句都会被执行。

14) Verilog 中的 == 和 === 有什么区别？

以下是 Verilog 中 == 和 === 的主要区别列表：

15) 您如何理解 $monitor、$display 和 $strobe？

$monitor、$display 和 $strobe 是语法相似的命令，可在仿真运行时在屏幕上显示文本。这些命令通常不如 cwaves 等波形工具方便。**$display** 和 **$strobe** 命令在每次执行时出现一次，但 **$monitor** 命令用于在每次更改参数时显示。

$display 和 $strobe 命令之间的主要区别在于，$strobe 命令用于在当前仿真时间单位后显示参数。另一方面，$display 命令在执行时显示参数。在这些命令中，格式序列与 C/C++ 类似，有时包含格式字符。最常用的格式字符是“%d”表示十进制，“%h”表示十六进制，“%b”表示二进制，“%c”表示字符，“%s”表示字符串，“%t”表示时间，“%m”表示层次结构级别。

16) $monitor 和 $display 有什么区别？

$monitor 和 $display 是系统函数或命令，用于查看测试台结果。以下是 $monitor 和 $display 之间的一些关键区别列表：

17) Wire 和 Reg 的主要区别是什么？

Wire 和 Reg 的关键区别

18) 执行阻塞和非阻塞赋值的过程是什么？

执行阻塞和非阻塞赋值有一个简单的过程。要执行阻塞赋值，我们必须使用一个简单的过程来评估右侧表达式并更新左侧表达式，而不受其他 Verilog 语句的干扰。阻塞赋值的功能是在当前赋值完成后才阻塞后续赋值。另一方面，执行非阻塞赋值的过程需要两个步骤：

• 在时间步长开始时评估所有非阻塞语句的右侧。
• 在时间步长之后更新所有非阻塞语句的左侧。

19) 您如何理解连续赋值？

在 Verilog 中，连续赋值语句用于建模组合逻辑。组合逻辑是指由布尔电路实现的数字逻辑。在组合逻辑中，输出仅是当前输入的纯函数。组合逻辑与时序逻辑完全不同，在时序逻辑中，当前输入取决于当前输入和过去的输入。连续赋值语句是通过 assign 语句或 wire 声明来实现的。

连续赋值用于驱动 net 的值。左侧可以是标量、向量 net 或两者的连接，而右侧可以是标量或向量 net 或寄存器或三者的连接。

20) 什么是 full case 和 parallel case 语句？

full case 语句：full case 是一种 case 语句，其中所有可能的 case 表达式都可以与 case 项或 case default 匹配。

parallel case 语句：parallel case 语句是一种 case 语句，其中 case 表达式可以匹配一个且仅一个 case 项。如果您发现一个 case 表达式可以匹配多个 case 项，则匹配的 case 称为重叠或 non-parallel 语句。

21) 您如何理解传输延迟和惯性延迟？

传输延迟：传输延迟是由连接到门的导线引起的延迟。由于导线的电阻和电感，它会延迟信号。

惯性延迟：惯性延迟是指门更改其输出所需的时间。

22) 如何用 Verilog 编写 FSM 代码？

主要有四种方法可以用 Verilog 编写 FSM 代码：

• 使用第一种方法，其中所有输入解码器、当前状态和输出解码器都组合在一个进程中。
• 使用第二种方法，其中所有组合电路和时序电路都分开在不同的进程中。
• 使用第三种方法，其中输入解码器和当前状态组合在一起，而输出解码器在其他进程中分开。
• 使用第四种方法，将所有三个输入解码器、当前状态和输出解码器分成三个进程。

23) 在纯组合电路上，是否必须在敏感列表中提及所有输入？如果是，为什么？

是的。在纯组合电路上，必须在敏感列表中提及所有输入；否则，您将在结果中获得综合前后的不匹配。

24) 变量和信号之间，哪个会先更新？

信号比变量先更新。

25) 您如何理解 Verilog 中的 freeze、deposit、drive 和 force 命令？

freeze、deposit、drive 和 force 是 Verilog 中使用的命令，可以定义如下：

• Freeze：freeze 命令用于为信号设置一个值。该值在整个仿真过程中保持不变，并且仿真无法覆盖。
• Deposit：deposit 命令也用于为信号赋值，但它会一直保持，直到被覆盖为止。例如，如果您向一个触发器 deposit 0，它将保持为 '0'，直到仿真将其更新为新值。这就像为信号提供初始值。
• Drive：drive 命令用于为信号设置一个值，如果它被仿真更新，那么它将“解析”为新值。例如，如果您将一个信号 drive 为 '1'，而仿真值为 '0'，则该信号将变为 'X'。
• Force：force 是一个强大的 Verilog 命令，您可以使用它在仿真中的任何时间戳驱动信号。

26) 编写 Verilog 代码以在有或没有临时寄存器的情况下交换两个寄存器的内容？

使用临时寄存器交换两个寄存器内容的 Verilog 代码

不使用临时寄存器交换两个寄存器内容的 Verilog 代码

27) Verilog 代码中的 timescale 1ns / 1ps 有什么含义？

timescale 指令是用于测量仿真时间或延迟时间的编译器指令。timescale / reference_time_unit 指定时间和延迟的测量单位。time_precision 指定将延迟四舍五入到的精度。

28) $setup 和 $hold 有什么区别？

在 Verilog 中，$setup 和 $hold 用于监视时序逻辑的建立时间和保持时间约束。建立时间是指数据在时钟信号的活动边沿到达之前必须满足的最小时间。保持时间是指在时钟信号的活动边沿之后数据不能更改的最小时间。

这两个约束定义在下图所示：

29) 如何使用 Verilog 编码风格生成正弦波？

在 Verilog 中，生成正弦波最简单高效的方法是使用 CORDIC 算法。

30) 您如何理解 Verilog 中的 casex 和 casez 语句？

casex 和 casez 是 Verilog 中的 case 语句类型。这里，casez 将 case 选项或 case 表达式中的所有 z 值视为 don't care。值为 z 的所有位位置也可以用该位置的 '?' 表示。casex 将 case 项或 case 表达式中的所有 x 和 z 值视为 don't care。case 语句中不允许使用 don't care，因此我们必须使用 casex 和 casez。

31) 什么是 Verilog 中的 repeat 循环？

repeat 循环用于将循环执行固定次数。它不像我们看到的 while 循环语句那样用于循环表达式。它包含常量、变量或信号。例如，repeat(5)。