Пересечение часового домена

В дизайне цифровой электроники пересечение тактовой частоты (CDC) или просто тактовое пересечение - это прохождение сигнала в синхронной цифровой схеме из одной тактовой области в другую. Если сигнал не утверждается достаточно долго и не регистрируется, он может отображаться асинхронным на границе входящего тактового сигнала. ^[1]

Синхронная система состоит из одного электронного генератора, который генерирует тактовый сигнал , и его тактовой области - элементов памяти, напрямую синхронизируемых этим сигналом от этого генератора, и комбинационной логики, прикрепленной к выходам этих элементов памяти.

Из -за задержек, связанных со скоростью света , временного сдвига и т. Д., Размер тактовой области в такой синхронной системе обратно пропорционален частоте тактовых импульсов. ^[2] В ранних компьютерах, как правило, вся цифровая логика работала в одной тактовой области. Из-за потерь и искажений в линии передачи трудно передавать цифровые сигналы выше 66 МГц по стандартным дорожкам печатной платы (тактовый сигнал - самая высокая частота в синхронной цифровой системе), ЦП, которые работают с большей скоростью, неизменно являются однокристальными ЦП с ФАПЧ (PLL) или другой встроенный в кристалл генератор, сохраняющий самые быстрые сигналы на кристалле. Сначала каждая микросхема ЦП работала в своем собственном едином тактовом домене, а остальная часть цифровой логики компьютера работала в другом, более медленном тактовом домене. Некоторые современные процессоры имеют такую высокую тактовую частоту, что разработчики вынуждены создавать несколько разных тактовых доменов на одной микросхеме процессора. ^{[ когда? ]}^{[ какой? ]}

В разных доменах тактовых импульсов тактовые генераторы имеют разную частоту , разную фазу (из-за разной задержки тактового сигнала или другого источника тактового сигнала) или и того, и другого. В любом случае нельзя полагаться на взаимосвязь между фронтами тактовых импульсов в двух доменах.

Синхронизация однобитового сигнала с тактовой областью с более высокой частотой может быть достигнута путем регистрации сигнала через триггер, который синхронизируется исходной областью, таким образом удерживая сигнал достаточно долго, чтобы его можно было обнаружить более высокочастотной синхронизированной целевой областью.

Чтобы избежать проблем с метастабильностью в домене назначения, в домен назначения включены как минимум 2 этапа триггеров повторной синхронизации.

Синхронизация однобитового сигнала, проходящего в тактовую область с более медленной частотой, более обременительна. Обычно для этого требуется регистр в каждом тактовом домене с формой обратной связи от целевого домена к исходному домену, указывающей, что сигнал был обнаружен. ^[3]

В некоторых случаях стробирование часов может привести к появлению двух тактовых доменов, где «более медленный» домен меняется от одной секунды к другой.

См. Также [ править ]

Ссылки [ править ]

^ Паркер, Рой Х. (2004-06-02). «Осторожно: пересечение часов - рецепт для незагрязненных данных в доменах часов» . Журнал Chip Design - Инструменты, технологии и методологии . Нет . 5. Расширение Media, Inc. Статья 32. Архивировано из оригинала на 2019-03-27.
↑ Зейтц, Чарльз Л. (декабрь 1979 г.) [1978-07-23]. «Глава 7: Системное время» (PDF) . В Миде, Карвере; Конвей, Линн (ред.). Введение в проектирование СБИС (1-е изд.). Эддисон Уэсли . ISBN 0-20104358-0. ISBN 978-0-20104358-7 . Архивировано (PDF) из оригинала на 19.06.2020 . Проверено 6 августа 2020 . (46 страниц) (Примечание. См. Изохронную область .)
^ Stein, Mike (2003-07-24). «Переход через бездну: асинхронные сигналы в синхронном мире - поскольку цифровой дизайн становится все более сложным, схемы с несколькими тактовыми частотами должны надежно взаимодействовать друг с другом» (PDF) . EDN . Paradigm Works, Андовер, Массачусетс, США. С. 59–60, 62, 64, 66, 68–69. Архивировано (PDF) из оригинала 06.08.2020 . Проверено 6 августа 2020 . (7 страниц)

Дальнейшее чтение [ править ]

Патил, Гириш (2004). «Пересечение тактовой области - Замыкание цикла по проблемам функциональной реализации тактовой области» (PDF) . Системы дизайна Cadence . Архивировано из оригинального (PDF) 25 января 2007 года. (10 страниц)
Йунг, Пинг (2007). «Пять шагов к качественной проверке CDC» (PDF) . eeNews Europe . Наставник Графика . (17 страниц)
Афанас, Питер М. (2015). «1: Пересечение часового домена» . LEDA . Курс 4514. Блэксбург, Вирджиния, США: Департамент электротехники и вычислительной техники Брэдли, Технологический институт Вирджинии . Архивировано 11 мая 2015 года . Проверено 6 августа 2020 .

[Parker_2004-1] Паркер, Рой Х. (2004-06-02). «Осторожно: пересечение часов - рецепт для незагрязненных данных в доменах часов» . Журнал Chip Design - Инструменты, технологии и методологии . Нет . 5. Расширение Media, Inc. Статья 32. Архивировано из оригинала на 2019-03-27.

[Seitz_1979-2] Зейтц, Чарльз Л. (декабрь 1979 г.) [1978-07-23]. «Глава 7: Системное время» (PDF) . В Миде, Карвере; Конвей, Линн (ред.). Введение в проектирование СБИС (1-е изд.). Эддисон Уэсли . ISBN 0-20104358-0. ISBN 978-0-20104358-7 . Архивировано (PDF) из оригинала на 19.06.2020 . Проверено 6 августа 2020 . (46 страниц) (Примечание. См. Изохронную область .)

[Stein_2003-3] Stein, Mike (2003-07-24). «Переход через бездну: асинхронные сигналы в синхронном мире - поскольку цифровой дизайн становится все более сложным, схемы с несколькими тактовыми частотами должны надежно взаимодействовать друг с другом» (PDF) . EDN . Paradigm Works, Андовер, Массачусетс, США. С. 59–60, 62, 64, 66, 68–69. Архивировано (PDF) из оригинала 06.08.2020 . Проверено 6 августа 2020 . (7 страниц)

[1]