Linux系统时间和时序,关于建立时间(setup time)保持时间(hold time)以及时序的一些问题集合...

本文深入探讨了Linux系统中时序设计的关键概念——建立时间(setup time)和保持时间(hold time)。建立时间是指数据必须在时钟触发器之前稳定的时间,而保持时间则是时钟触发后数据需要保持稳定的时间。文章通过实例解释了这两个概念的重要性,以及如果不满足这两个时间要求可能导致的亚稳态问题,强调了在设计中满足时序约束以防止错误的发生。此外,文章还介绍了时序分析中的一些方法,如通过优化组合逻辑延迟来提高系统工作时钟。

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【面试集锦】setup/holdviolation解决办法:

【面试集锦】什么是Setup和Holdup时间?:

求助 建立时间和保持:;page=1

同步电路设计中clockskew的分析:

关于Design Compiler 中的建立保持时间:

Author:pythonlong:http://bb2hh.blogbus.com/logs/20463915.html

建立时间和保持时间

图1

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。如图1。

数据稳定传输必须满足建立和保持时间的要求,当然在一些情况下,建立时间和保持时间的值可以为零。

DC,建立时间不满足,只能重新综合设计,并以违例路径为目标进行优化,以及对涉及到违例的组合逻辑以及子模块加紧约束。

保持时间不满足,可在布图前或者布图后再修改这些违例,通常布图后再修改。因为布图前综合,时序分析采用统计线载模型,在布局前修正保持时间违例可能会导致布图后建立时间违例。

1、setup time的意义:为什么Data需要在Clock到达之前到达?

其实在实际的问题中,setup time并不一定是大于零的,因为Clock到达时刻并不等同于latch的传输门A关闭的时刻(更何况这种关闭并不是绝对的和瞬间完成的),这之间有一个未知的延迟时间。

为使问题简化,假设Clock的到达时刻为传输门A关闭、传输们B打开的时刻。如果Data没有在这之前足够早的时刻到达,那么很有可能内部的

feedback线路上的电压还没有达到足够使得inv1翻转的地步(因为inv0有延时,Data有slope,传输门B打开后原来的Q值将通过

inv2迫使feedback保持原来的值)。如果这种竞争的情况发生,Q的旧值将有可能获胜,使Q不能够寄存住正确的Data值;当然如果

feedback上的电压已经达到了足够大的程度也有可能在竞争中取胜,使得Q能够正确输出。

如果inv0、inv1和inv2的延时较大(Data的变化影响feedback和Q的时间越长),那么为了保证正确性就需要更大的setup time。所以在实际测量setup time的时候,需要选取工艺中最慢的corner进行仿真测量。

2、、hold time的意义:为什么Data在Clock到达之后仍然要保持一段时间?

和setuptime的情况不一样,因为Clock到达时刻并不等同于latch的传输门A完全关闭的时刻。所以如果Data没有在Clock到达之后

保持足够长的时间,那么很有可能在传输门A完全关闭之前Data就已经变化了,并且引起了feedback的变化。如果这种变化足够大、时间足够长的话,

很有可能将feedback从原本正确的低电压拉到较高电压的电压。甚至如果这种错误足够剧烈,导致了inv1和inv2组成的keeper发生了翻转,

从而彻底改变了Q的正确值,就会导致输出不正确。当然,如果这种错误电压不是足够大到能够改变keeper的值,就不会影响到Q的正确输出。

如果inv0、inv1和inv2的延时较小(Data的变化影响feedback和Q的时间越短),那么为了保证正确性,就需要更大的hold time。所以在实际测量hold time的时候,需要选取工艺中最快的corner进行仿真测量。

时钟周期为T,触发器D1的时钟沿到来到触发器Q变化的时间Tco(CLK--Q)最大为T1max,最小为T1min,逻辑组合电路的延迟时间最大为T2max,最小为T2min,问触发器D2的建立时间和保持时间。

最终答案:T3setupmaxbird:D2的保持时间就是时钟沿到来之后,D2的数据输入端要保持数据不变的时间,这个时间是由D1和D2之间的组合逻辑时延决定的。例如:假

设D1和D2之间的组合逻辑时延为2ns,时钟周期为10ns,这意味着在时钟沿来到后,D1输出的新数据要过2ns才会到达D2的数据输入端,那么在这

2ns内,D2的数据输入端保持的还是上一次的旧数据,其值不会立即更新,假设D2的最小保持时间为3ns,这意味时钟沿到来后,D2的数据输入端的值在

3ns内不能有变化,回到问题的关键,由于D1在时钟沿到来后的输出结果,经过2ns的组合逻辑延时便到达了D2的输入端,而D2要求在时钟沿到来后的

3ns内其输入端的值不能改变,这样D2的保持时间就得不到满足,所以D2的保持时间必须小于等于2ns。至于说T2min为0时的情况,其实T2min

是永远不能为0的,即使是一根导线其时延也是不可能为0的,这就是为什么移位寄存器的两个触发器之间连的只是一根导线,导线后端触发器的保持时间却还是可

以满足的原因,其实移位寄存器中触发器的保持时间可以看成是小于等于其间导线的时延。

建立时间:触发器在时钟沿来到前,其数据输入端的数据必须保持不变的时间;保持时间:触发器在时钟沿来到后,其数据输入端的数据必须保持不变的时间。

因为触发器内部数据的形成是需要一定的时间的,如果不满足建立和保持时间,触发器将进入亚稳态,进入亚稳态后触发器的输出将不稳定,在0和1之间变化,这

时需要经过一个恢复时间,其输出才能稳定,但稳定后的值并不一定是你的输入值。这就是为什么要用两级触发器来同步异步输入信号。这样做可以防止由于异步输

入信号对于本级时钟可能不满足建立保持时间而使本级触发器产生的亚稳态传播到后面逻辑中,导致亚稳态的传播。两级触发器可防止亚稳态传播的原理:假设第一

级触发器的输入不满足其建立保持时间,它在第一个脉冲沿到来后输出的数据就为亚稳态,那么在下一个脉冲沿到来之前,其输出的亚稳态数据在一段恢复时间后必

须稳定下来,而且稳定的数据必须满足第二级触发器的建立时间,如果都满足了,在下一个脉冲沿到来时,第二级触发器将不会出现亚稳态,因为其输入端的数据满

足其建立保持时间。同步器有效的条件:第一级触发器进入亚稳态后的恢复时间 + 第二级触发器的建立时间 < =

时钟周期。(编者注:maxbird在该部分详细说明了建立时间和保持时间的概念,以及如果不满足二者可能导致的亚稳态的传播。注意这里说的建立时间和保

持时间都是针对时钟而言的,在进行时序约束时所指的就是这种,而很多网友以前学习的建立时间保持时间的概念是针对信号而言的,所指的对象不同,分析出来的

结论完全相反,一定注意不要混淆。)

lh1688:不考虑CLOCK SKEW情况下。D2的建立时间要求:Tco1+T1(logic delay)+Tsetup2 <

Tc(CLOCK周期) 。那么 Tsetup2 < Tc(CLOCK 周期)

-(Tco1+T1)。这个应该比较容易理解。相对的保持时间实际就是路径的总延时 (Tco1+T1)。 保持时间 Thold2 <

(Tco1+T1)。建立时间与保持时间概述(EETOP)

关于建立时间和保持时间,如下图普及一下基础知识先:

在FPGA设计中,建立时间Setup time保持时间Hold time)是确保数据在触发器中被正确采样的关键时序参数。理解并应用这些概念对于保证电路的稳定性性能至关重要。 参考资源链接:[硬件工程师面试必备:FPGA相关同步异步电路知识解析](https://wenku.csdn.net/doc/6412b71abe7fbd1778d49195?spm=1055.2569.3001.10343) 建立时间是指数据必须在时钟信号的指定边沿到来之前稳定保持的最短时间。如果数据变化得太晚,触发器可能无法在正确的时钟边沿捕获到稳定的数据,导致不确定的输出。保持时间是指数据在时钟信号的指定边沿到来之后必须保持稳定的最短时间,以防止数据在触发器锁存后过早变化,影响其输出。 为了在FPGA设计中正确应用这些时序参数,你需要进行详细的时序分析,确保所有的时序约束都得到满足。这通常包括以下几个步骤: - 利用EDA工具(如Xilinx的Vivado或Intel的Quartus)来进行时序约束的设定分析。 - 对关键路径进行优化,减少信号在芯片内部的传输延迟。 - 使用同步电路设计方法,减少异步信号交互导致的时序问题。 - 在可能违反建立时间保持时间的地方,设计合理的时钟偏移(Clock Skew)或使用双触发器(Double-Register)方法。 - 在设计时考虑工艺、温度电压的变动对时序的影响。 - 对于可能违反时序要求的设计,应用EDA工具提供的时序约束来指导优化过程。 理解建立时间保持时间的概念对于硬件工程师来说是基础知识,特别是对于FPGA设计领域。通过系统地学习实际操作,可以有效避免设计中的时序问题,确保电路的正确运行。建议查阅《硬件工程师面试必备:FPGA相关同步异步电路知识解析》,该资料详细介绍了时序电路在FPGA中的应用,包括建立时间保持时间的具体内容,以及它们在实际设计中的重要性处理方法,是帮助你掌握这些概念的宝贵资源。 参考资源链接:[硬件工程师面试必备:FPGA相关同步异步电路知识解析](https://wenku.csdn.net/doc/6412b71abe7fbd1778d49195?spm=1055.2569.3001.10343)
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