一文詳細(xì)了解時鐘基礎(chǔ)知識

一、時鐘相關(guān)概念

理想的時鐘模型是一個占空比為50%且周期固定的方波。Tclk為一個時鐘周期，T1為高脈沖寬度，T2為低脈沖寬度，Tclk=T1+T2。占空比定義為高脈沖寬度與周期之比，即T1/Tclk。

圖1 理想時鐘波形

建立時間(Tsu):是指在時鐘上升沿到來之前數(shù)據(jù)必須保持穩(wěn)定的時間;

保持時間(Th):是指在時鐘上升沿到來以后數(shù)據(jù)必須保持穩(wěn)定的時間。如圖2所示。

圖2 建立和保持時間

一個數(shù)據(jù)需要在時鐘的上升沿鎖存，那么這個數(shù)據(jù)就必須在這個時鐘上升沿的建立時間和保持時間內(nèi)保持穩(wěn)定。

上面列舉的是一個理想的時鐘波形，而實際時鐘信號的分析要比這復(fù)雜得多。時鐘本身也具有一些不確定性，如時鐘抖動(jitter)和時鐘偏斜(sknew)等。時鐘的邊沿變化不可能總是理想的瞬變，它會有一個從高到低或者從低到高的變化過程，實際的情況抽象出來就如圖3所示，時鐘信號邊沿變化的不確定時間稱之為時鐘偏斜(clock skew)。再回到之前定義的建立時間和保持時間，嚴(yán)格的說，建立時間就應(yīng)該是Tsu+T1，而保持時間就應(yīng)該是Th+T2。

圖3 時鐘抖動模型

時鐘分析的起點是源寄存器(reg1)，終點是目的寄存器(reg2)。時鐘和其他信號的傳輸一樣都會有延時。圖4中，時鐘信號從時鐘源傳輸?shù)皆醇拇嫫鞯难訒r定義為Tc2s，傳輸?shù)侥康募拇嫫鞯难訒r定義為Tc2d，時鐘網(wǎng)絡(luò)延時就定義為Tc2d與Tc2s之差，即Tskew=Tc2d-Tc2s。

圖4 時鐘偏斜的寄存器傳輸模型

圖5是時鐘偏斜模型的波形表示。

圖5 時鐘偏斜的波形圖

clk是源時鐘，可以認(rèn)為是一個理想的時鐘模型。clk_1是時鐘傳輸?shù)皆醇拇嫫鱮eg1的波形(延時Tc2s)，clk_2是時鐘傳輸?shù)侥康募拇嫫鱮eg2的波形(延時Tc2d)。data_1是數(shù)據(jù)在源寄存器reg1的傳輸波形，data_2是數(shù)據(jù)在目的寄存器reg2的傳輸波形。

圖6 數(shù)據(jù)與時鐘關(guān)系

原文標(biāo)題：時鐘相關(guān)概念

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