静态时序分析基础知识

建立时间,保持时间
为了确保寄存器在时钟沿稳定采集数据,那么必须要满足寄存器的建立,保持时间要求。 建立时间要求:在寄存器有效时钟沿之前至少tsetup时间,数据必须到达且稳定。如下图所示。
保持时间要求:在数据采集有效时钟沿之后,数据必须维持最短thold时间不变。如下图所示。
建立时间裕量计算
同步时序电路如下图所示。这里对后面一个寄存器进行建立时间裕量分析。
其中寄存器的输出延时为tcq,即时钟有效沿之后延时tcq时间,数据才到达寄存器q端。第一个寄存器有效时钟沿之后tcq时间,数据才到达q1端,如下图所示。 再经过组合逻辑运算,得到数据c1,其中组合逻辑的延时为tlogic。时序如下图。
从这里可以看到,如果clk2和clk1之间没有延时。那么对于后面的寄存器而言,数据提前于采样时钟沿之前tcycle-(tcq+tlogic)时间到来,且稳定。其中tcycle为时钟周期。
由于寄存器要求的建立时间为tsetup,故电路必须满足  tcycle -(tcq+tlogic)- tsetup>0  。建立时间裕量  tset_slack = tcycle -(tcq+tlogic)- tsetup
如果clk1与clk2之间存在skew,如下图所示,如正skew。得建立时间裕量为
tset_slack = tcycle -(tcq+tlogic)- tsetup + tskew
这是对建立时间有益的。
保持时间裕量计算
在时钟没有skew的情况下。在后一个寄存器有效采样时钟沿之后,同时新的c1只有经过tcq+tlogic之后才会到达。故要满足保持时间要求,只需要满足tcq+tlogic>thold。保持时间裕量thold_slack = tcq+tlogic-thold
如果clk1与clk2之间存在skew。如下图所示(正skew)。
可以看到,c1_new在clk2时钟沿后,tlogic+tcq-tskew就改变了。此时保持时间裕量thold_slack = tcq+tlogic-thold - tskew 。可以看到,正skew对保持时间是无益的。
总结
可以看到,必须满足建立时间要求和保持时间要求,即满足如下关系式。 tset_slack = tcycle -(tcq+tlogic)- tsetup + tskew>0 thold_slack = tcq+tlogic-thold - tskew > 0 从中可以看出,建立时间与保持时间要求是一对矛盾的关系,在设计电路时,我们要折中考虑。


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