什么是时钟偏差—Clock Skew?理解时钟分配网络中的时钟偏差

news2024/9/28 3:31:23

了解时钟偏差是什么,以及它如何通过理解同步电路、时钟传递和时钟分配网络对现代系统产生影响。

现代数字电子设计的最大挑战之一是能够满足时序约束。在数字电路中,保持可预测且组织良好的操作逻辑流的一种方法是进行精确控制和明确定义时序。

时钟偏差是这些电路设计中需要考虑的一个因素,如果不加以适当处理,它可能会成为重大问题的根源。事实上,在许多情况下,系统的时钟偏差可能是限制整体系统速度和时钟频率的因素。为了了解时钟偏差,我们首先需要讨论同步电路。

同步电路与时钟——最小时钟周期计算

大多数现代数字计算机的一个基本特性是同步电路。

同步电路需要一个时间保持机制来维持有序且周期性的顺序逻辑流。在数字电子学中,这种时间保持机制被称为时钟,它最简单的形式是一个具有恒定频率的方波。

如图1所示,这些电路的工作原理是,数据在数据寄存器中静止存储,这些寄存器设计用于在寄存器遇到时钟的上升沿(或下降沿)之前锁定数据。当时钟边沿发生时,数据从寄存器中释放,通过组合逻辑块发送,然后存储在下一个寄存器中。

图1. 具有两个顺序寄存器的数据路径同步电路。

这些操作发生的频率由时钟频率决定,而时钟频率又由其他几个参数

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