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下图中的电路,器件延时如图标注,将框内电路作为一个寄存器,其有效setup time=?Hold time=?

下图中的电路,器件延时如图标注,将框内电路作为一个寄存器,其有效setup time=?
问答题 中等 笔试真题问答题

参考答案

有效建立时间(setup time)和保持时间(hold time)的确定需考虑寄存器内部触发器的时序参数以及数据路径和时钟路径上的组合逻辑延迟。通常,将框内电路整体视为一个寄存器时,其有效建立时间定义为:数据输入信号相对于时钟信号必须提前稳定的最小时长。若数据路径上有组合逻辑(延迟为T_data_comb),且时钟路径无额外延迟,则有效建立时间 = T_su(内部触发器) + T_data_comb_max(数据路径上组合逻辑的最大延迟)。因为数据需经过组合逻辑传播到触发器数据端,因此必须更早到达外部输入。同理,有效保持时间定义为:时钟沿后数据输入信号必须保持稳定的最小时长。由于数据路径上的组合逻辑会延迟数据变化传播到触发器输入端,所以有效保持时间 = T_hold(内部触发器) - T_data_comb_min(数据路径上组合逻辑的最小延迟)。若计算结果为负,则实际保持时间要求为0(只需满足非负约束)。若时钟路径上也存在组合逻辑(延迟为T_clk_comb),则需将时钟延迟计入:有效建立时间 = T_su + T_data_comb_max - T_clk_comb_min,有效保持时间 = T_hold - T_data_comb_min + T_clk_comb_max。具体计算时需注意求最大/最小值的组合方式:建立时间取数据路径最大延迟和时钟路径最小延迟(最坏情况),保持时间取数据路径最小延迟和时钟路径最大延迟。本题若图中已标注各器件延时,则按上述原理代入数值即可得出具体答案。易错点:混淆数据路径和时钟路径的方向;忽略求最大/最小值的正确组合;未考虑负保持时间的实际含义。

涉及知识点

  • 建立时间与保持时间定义
  • 组合逻辑延迟对时序的影响
  • 数据路径与时钟路径的延迟组合
  • 最大/最小延迟的选取原则
  • 负保持时间的处理
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