タイミング解析とCDC

500 MHz のクロックドメインで1サイクル(2 ns)だけ1になるパルスを、100 MHz のドメインに2段同期化回路で渡した。起こりうる問題として正しいものはどれか。

  1. A受け側でパルスが5サイクル分に引き伸ばされる
  2. Bパルスが必ず2回取り込まれ、2回分の出来事として扱われる
  3. Cパルスが受け側のクロックのエッジの間に収まり、取り込まれずに消えることがある
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正解:C. パルスが受け側のクロックのエッジの間に収まり、取り込まれずに消えることがある

受け側の 100 MHz のクロックは 10 ns ごとにしかエッジがないので、2 ns のパルスはエッジとエッジの間で始まって終わってしまうことが多く、その場合はまったく取り込まれません。同期化回路はメタステーブルによる誤動作の確率を下げるだけで、短いパルスを捕まえる働きはなく、周波数の比に合わせて引き伸ばすこともありません。速いドメインから遅いドメインへパルスを渡すときは、パルスを受け側の周期より十分長く引き伸ばすか、トグル同期やハンドシェイクを使います。

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タイミング解析とCDCのほかの問題

  1. 400 MHz のドメインから 100 MHz のドメインへ、レベルの信号を同期化回路で確実に渡すため、信号の幅を受け側のクロック周期の1.5倍以上にしたい。送り側のクロックで最小何サイクルの幅にすればよいか。
  2. トグル同期(送り側でパルスが来るたびに反転するレベル信号を作って渡す方式)で、受け側でもとのパルスを取り出す方法として正しいものはどれか。
  3. トグル同期でパルスを速いクロックドメインから遅いクロックドメインへ渡すときの制約として正しいものはどれか。
  4. reqとackを使う4相ハンドシェイクで、データを1つ渡すときの信号の順序として正しいものはどれか。
  5. ハンドシェイクによるクロックドメイン間のデータ転送の欠点として正しいものはどれか。