Arborele ceasului

Descriere ideală a modului în care ceasul trebuie să ajungă la fiecare celulă secvențială a circuitului integrat pornind de la o rădăcină comună.

Descriere calitativă a modului în care se poate realiza un copac de ceas.

În această imagine, pe de altă parte, putem vedea cum designerul a introdus acum celulele tampon care vă permit să echilibrați ceasul. Introducerea arborelui ceasului a fost finalizată.

Arborele ceasului, văzut dintr-un instrument software de dezvoltare, într-o etapă preliminară, înainte de CTS

Arborele ceasului ( rețeaua de distribuție a ceasului în italiană ) este utilizat într-un circuit digital sincron pentru a defini timpul de referință pentru mișcarea datelor în interiorul sistemului. De fapt, distribuie semnalul de sincronizare (sau semnalele de sincronizare pornind de la un punct comun, numit „rădăcină de ceas”) către toate elementele care au nevoie de el. Aceste elemente, în general, sunt elementele secvențiale .

Motive

Fiecare mașină de stări își schimbă starea pe baza a două elemente: starea curentă și intrările sale. În cadrul automatelor de stare finită și, în special, a automatelor sincrone, elementele de mai sus modifică de fapt accesele doar la instanțe predefinite. Aceste instante sunt definite de semnalul nostru special, ceasul .

Pentru ca fiecare parte a circuitului să comute împreună cu celelalte, semnalul de ceas trebuie să ajungă la fiecare element care are nevoie de el în același timp. Pentru a obține acest rezultat, contemporaneitatea în eșantionare, este necesar să se introducă structuri care să garanteze o propagare uniformă a semnalului. De fapt, două elemente secvențiale (de exemplu, două flip-flop-uri ) pot fi la distanțe diferite de punctul în care provine semnalul; diferiții timpi de propagare care ar trebui să fie în mod necesar compensați prin introducerea unor circuite specifice numite tampoane non-inversoare .

Implementare

Realizarea arborelui ceasului este un subiect foarte critic din punct de vedere industrial. CTS (sau „sinteza arborelui ceasului”, „inserarea arborelui ceasului” în italiană) poate provoca variații mari în performanța unui circuit digital. În acest scop sunt utilizate instrumente de proiectare asistată de computer (CAD), care utilizează algoritmi complexi pentru crearea „copacilor echilibrați”, adică copaci constând din interconectări metalice și tampoane prin care „frunzele” sunt sincronizate. În rezolvarea acestui tip de problemă, trebuie să se dezvolte algoritmi care să permită maximizarea vitezei și egalizarea simultană a tuturor ramurilor.

Variante

• Ceasuri realizate prin invertoare : din punct de vedere logic, dacă numărul inversiunilor este egal, atunci semnalul nu se schimbă.
• Ceas mesh : variantă în CTS care nu se mai bazează pe un arbore de propagare, ci folosește o rețea de distribuție uniformă din care semnalul de ceas este extras local.

Facilități avansate

• Domenii de ceas multiple : în cazul circuitelor care primesc semnale de ceas multiple în același timp: fiecare ceas este echilibrat separat de celelalte
• Clock gating : structură care permite oprirea ceasului atunci când circuitul nu este utilizat

Bibliografie

• Electronic Design Automation for Integrated Circuits Handbook , de Lavagno, Martin și Scheffer, ISBN 0-8493-3096-3 un compendiu de automatizare a proiectării.

Elemente conexe

• Tampon fără inversare

linkuri externe

• CAD - Tranzacții IEEE pe proiectarea asistată de computer a circuitelor și sistemelor integrate