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크리티컬 패스(Critical Path)란?

회로 안에서 지연이 가장 크고, 동작할 수 있는 최대 클록 주파수를 결정하는 경로. STA에서는 슬랙이 최소인 경로에 해당하며, 고속화는 이 경로의 지연을 줄이는 것부터 시작한다.

일본어 명칭: クリティカルパス

크리티컬 패스(Critical Path)은(는) 논리 회로, 타이밍 분석과 CDC 등 2개 분야의 연습 문제 2개에 나와요.

분야: 타이밍 분석과 CDC

도전해 보기: 크리티컬 패스(Critical Path) 관련 문제

동기식 회로에서 동작 가능한 최대 클록 주파수를 결정하는 것은?

  1. A지연이 가장 작은 경로의 지연
  2. B전원 전압뿐
  3. C플립플롭 사이에서 지연이 가장 큰 경로(크리티컬 패스)의 지연
정답과 해설 보기

정답: C. 플립플롭 사이에서 지연이 가장 큰 경로(크리티컬 패스)의 지연

클록 주기는 '클록→출력 지연 + 경로의 논리 지연 + 셋업 시간 + 스큐 등의 여유' 이상이어야 하며, 지연이 가장 큰 경로(크리티컬 패스)가 최대 주파수를 결정합니다. 예를 들어 합계 1 ns라면 최대 1 GHz입니다. 고속화에는 파이프라인으로 경로를 분할하거나, 논리 단수를 줄이거나, 느린 경로에 구동력이 높은 셀이나 낮은 Vth의 소자를 사용하는 등의 방법이 있습니다.

플립플롭 사이의 경로에서 클럭→출력 지연이 0.15 ns, 조합 회로의 최대 지연이 2.2 ns, 셋업 타임이 0.15 ns입니다. 스큐와 클럭 불확실성을 무시하면 이 경로가 동작할 수 있는 최대 클럭 주파수는 얼마입니까?

  1. A약 425 MHz
  2. B약 455 MHz
  3. C400 MHz
정답과 해설 보기

정답: C. 400 MHz

최소 클럭 주기는 클럭→출력 지연, 조합 회로의 지연, 셋업 타임의 합입니다. 0.15 + 2.2 + 0.15 = 2.5 ns이므로 최대 주파수는 1 ÷ 2.5 ns = 400 MHz가 됩니다. 약 425 MHz는 셋업 타임을 넣지 않은 2.35 ns로부터, 약 455 MHz는 조합 회로의 지연 2.2 ns만으로 계산한 값입니다. 칩 전체의 최대 주파수는 이러한 경로 중 가장 엄격한 크리티컬 패스로 결정됩니다.

해설 속 크리티컬 패스(Critical Path)

크리티컬 패스(Critical Path)이(가) 나오는 문제 (2)

  1. 동기식 회로에서 동작 가능한 최대 클록 주파수를 결정하는 것은?
  2. 플립플롭 사이의 경로에서 클럭→출력 지연이 0.15 ns, 조합 회로의 최대 지연이 2.2 ns, 셋업 타임이 0.15 ns입니다. 스큐와 클럭 불확실성을 무시하면 이 경로가 동작할 수 있는 최대 클럭 주파수는 얼마입니까?

관련 용어

셋업 시간(Setup Time) 플립플롭(flip-flop) 조합 회로 동기화 회로(Synchronizer) 리커버리 체크(Recovery Check) 멀티사이클 패스(Multicycle Path) 비동기 FIFO 슬랙(Slack) 클록 도메인(Clock Domain) 클록 불확실성(Clock Uncertainty)

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