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Was ist Taktunsicherheit (Clock Uncertainty)?

Reserve, die bei der Timing-Analyse von der verfügbaren Zeit abgezogen wird, um Jitter und noch unbekannten Taktversatz zu berücksichtigen. Sie wird in SDC mit set_clock_uncertainty festgelegt und vor dem Aufbau des Taktbaums größer angesetzt, um auch den Versatz abzudecken.

Japanische Bezeichnung: クロックの不確かさ

„Taktunsicherheit (Clock Uncertainty)“ kommt in 4 Übungsfragen aus 2 Themen vor, z. B. Timing-Analyse und CDC, LSI-Entwurfsablauf und EDA.

Fachgebiet: Timing-Analyse und CDC

Jetzt üben: Fragen zu Taktunsicherheit (Clock Uncertainty)

Auf einem Pfad zwischen Flipflops beträgt die Clock-to-Q-Verzögerung 0,15 ns, die maximale Verzögerung der kombinatorischen Logik 2,2 ns und die Setup-Zeit 0,15 ns. Wie hoch ist die maximale Taktfrequenz, mit der dieser Pfad arbeiten kann, wenn Skew und Taktunsicherheit vernachlässigt werden?

  1. AEtwa 425 MHz
  2. BEtwa 455 MHz
  3. C400 MHz
Antwort und Erläuterung anzeigen

Antwort: C. 400 MHz

Die minimale Taktperiode ist die Summe aus Clock-to-Q-Verzögerung, Verzögerung der kombinatorischen Logik und Setup-Zeit. Mit 0,15 + 2,2 + 0,15 = 2,5 ns ergibt sich die maximale Frequenz zu 1 ÷ 2,5 ns = 400 MHz. Etwa 425 MHz wurde aus 2,35 ns ohne Setup-Zeit berechnet, etwa 455 MHz allein aus der Verzögerung der kombinatorischen Logik von 2,2 ns. Die maximale Frequenz des gesamten Chips wird durch den ungünstigsten dieser Pfade, den kritischen Pfad, bestimmt.

Auf einem Pfad mit einer Taktperiode von 1,25 ns (800 MHz) beträgt die Summe aus Clock-to-Q-Verzögerung und Verzögerung der kombinatorischen Logik 1,05 ns, die Setup-Zeit 0,05 ns, und die Taktunsicherheit für Setup ist auf 0,05 ns gesetzt. Wie groß ist der Setup-Slack?

  1. A0,15 ns
  2. B0,20 ns
  3. C0,10 ns
Antwort und Erläuterung anzeigen

Antwort: C. 0,10 ns

Die Taktunsicherheit ist ein Spielraum, der als Vorhalt für Jitter und noch nicht festgelegten Skew von der verfügbaren Zeit abgezogen wird. Die geforderte Zeit beträgt 1,25 − 0,05 (Unsicherheit) − 0,05 (Setup-Zeit) = 1,15 ns, die Ankunftszeit 1,05 ns; der Slack beträgt also 0,10 ns. 0,15 ns ist der Wert ohne Abzug der Unsicherheit, 0,20 ns der Wert ohne Abzug von Setup-Zeit und Unsicherheit. Vor Platzierung und Verdrahtung gibt es noch keinen Taktbaum, daher wird üblicherweise auch der Skew in die Unsicherheit einbezogen und diese großzügiger angesetzt.

„Taktunsicherheit (Clock Uncertainty)“ in den Erläuterungen

Fragen mit „Taktunsicherheit (Clock Uncertainty)“ (4)

  1. Auf einem Pfad zwischen Flipflops beträgt die Clock-to-Q-Verzögerung 0,15 ns, die maximale Verzögerung der kombinatorischen Logik 2,2 ns und die Setup-Zeit 0,15 ns. Wie hoch ist die maximale Taktfrequenz, mit der dieser Pfad arbeiten kann, wenn Skew und Taktunsicherheit vernachlässigt werden?
  2. Auf einem Pfad mit einer Taktperiode von 1,25 ns (800 MHz) beträgt die Summe aus Clock-to-Q-Verzögerung und Verzögerung der kombinatorischen Logik 1,05 ns, die Setup-Zeit 0,05 ns, und die Taktunsicherheit für Setup ist auf 0,05 ns gesetzt. Wie groß ist der Setup-Slack?
  3. Bei der Einstellung der Taktunsicherheit wird Periodenjitter oft für Setup berücksichtigt, für Hold jedoch nicht. Was ist der richtige Grund dafür?
  4. Was legt bei Timing-Randbedingungen (SDC) den Sicherheitsabstand fest, der als Berücksichtigung von Takt-Jitter und Skew von der Taktperiode abgezogen wird?

Verwandte Begriffe

Jitter Setup-Zeit Platzierung und Verdrahtung (Place & Route) Bitfehlerrate (BER) Slack SDC Dosis Aspektverhältnis Asynchrones FIFO CRPR (Clock Reconvergence Pessimism Removal)

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