Пересечение часового домена - Clock domain crossing

В цифровом электронном дизайне пересечение домена часов (CDC) или просто Часы пересечение, это прохождение сигнала в синхронный цифровая схема от одного Часы домен в другой. Если сигнал не подтверждается довольно долго и не зарегистрирован, может появиться асинхронный на границе входящих часов.[1]

Синхронная система состоит из одного электронный генератор что порождает тактовый сигнал, и это часовой домен - элементы памяти, непосредственно синхронизируемые этим сигналом от этого генератора, и комбинационная логика прикреплены к выходам этих элементов памяти.

Потому что скорость света задержки, временной сдвиг и т. д. размер тактовой области в такой синхронной системе обратно пропорционален частоте тактовой частоты.[2] В ранних компьютерах, как правило, вся цифровая логика работала в одной тактовой области. Потому что линия передачи потеря и искажение трудно передавать цифровые сигналы выше 66 МГц на стандартных Печатная плата следы (тактовый сигнал - это самая высокая частота в синхронной цифровой системе), процессоры, которые работают быстрее этой скорости, неизменно однокристальные процессоры с ФАПЧ (PLL) или другой встроенный в кристалл генератор, сохраняющий на кристалле самые быстрые сигналы. Сначала каждая микросхема ЦП работала в 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 разработчикам приходится создавать несколько разных тактовых областей на одном кристалле процессора.[когда? ][который? ]

Разные Часы домены имеют часы, которые имеют разные частота, отличающийся фаза (из-за разной задержки или другого источника синхронизации), либо того и другого. В любом случае нельзя полагаться на взаимосвязь между фронтами тактовых импульсов в двух доменах.

Синхронизация однобитового сигнала с тактовой частотой с более высокой частотой может быть выполнена путем регистрации сигнала через резкий поворот который синхронизируется исходным доменом, таким образом удерживая сигнал достаточно долго, чтобы его мог обнаружить более высокочастотный целевой домен.

Чтобы избежать проблем с метастабильность в домене назначения в домене назначения включено 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.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Паркер, Рой Х. (2004-06-02). «Осторожно: пересечение часов - рецепт для незараженных данных в доменах часов». Журнал Chip Design - инструменты, технологии и методологии. № 5. Extension Media, Inc. Статья 32. Архивировано с оригинал на 2019-03-27.
  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. В архиве (PDF) из оригинала на 2020-06-19. Получено 2020-08-06. (46 страниц) (NB. Cf. изохронная область.)
  3. ^ Штейн, Майк (24 июля 2003 г.). «Переход через бездну: асинхронные сигналы в синхронном мире - поскольку цифровой дизайн становится все более сложным, схемы с несколькими тактовыми генераторами должны надежно взаимодействовать друг с другом» (PDF). EDN. Paradigm Works, Андовер, Массачусетс, США. С. 59–60, 62, 64, 66, 68–69. В архиве (PDF) из оригинала 2020-08-06. Получено 2020-08-06. (7 страниц)

дальнейшее чтение