计算机时序分析和设计讨论
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时序分析教程范文时序分析(Timing Analysis)是指对数字电路或系统进行时间性能评估和验证的过程。
它主要关注信号在电路中的传播延迟、时钟频率、时序关系等参数,帮助设计者确保电路或系统工作在正确的时序要求下。
时序分析在数字电路的设计和验证中具有重要的作用,特别是对于高速电路和复杂系统来说更为关键。
下面是一些常用的时序分析技术和方法:1.时钟分析:时钟是数字电路中最重要的信号之一,时钟的频率和时钟偏斜对电路的性能有着直接影响。
时钟分析主要关注时钟的频率、时钟偏斜、时钟分配和时钟网络等方面。
通过时钟分析可以评估时钟网络的性能,优化时钟分配方案,减少时钟偏斜等。
2.时序约束:时序约束是指在设计过程中对电路或系统的时序要求进行规定和约束的过程。
时序约束涉及到输入信号和时钟之间的关系,以及输出信号在一些时钟边沿之后的稳态时间等要求。
正确的时序约束有助于设计者确保电路或系统可以在正确的时序要求下运行。
3.时序分析工具:时序分析工具可以帮助设计者对电路或系统进行时序分析和验证。
常用的时序分析工具包括静态时序分析工具和动态时序分析工具。
静态时序分析工具主要通过对电路的逻辑和时钟分析,检查时序约束是否满足。
动态时序分析工具则通过模拟电路行为,计算信号的传播延迟和时序关系。
4.时序优化:时序优化是指通过改变电路结构和布局,减少路径延迟、降低时钟偏斜等手段,提高电路的时序性能。
常用的时序优化技术包括逻辑编码、时钟优化、布局布线优化等。
时序优化需要结合时序分析工具进行验证,确保优化后的电路满足时序要求。
时序分析对数字电路的正确性和性能具有重要的影响,它能帮助设计者在设计和验证过程中找到潜在的问题和改进方案。
因此,时序分析是数字电路设计和验证中必不可少的一部分。
通过学习和掌握时序分析的基本原理和方法,可以提高数字电路设计的质量和效率。
计算机硬件设计中的性能调试与优化方法在计算机硬件设计中,性能调试与优化是至关重要的一步。
通过调试和优化,可以提高计算机硬件的性能和稳定性,从而满足用户的需求。
本文将介绍一些常用的性能调试与优化方法。
一、硬件性能调试1. 系统级调试:系统级调试是指对整个计算机硬件系统进行调试。
在进行系统级调试时,可以检查硬件连接、信号传输等问题,确保各个硬件组件的正常工作。
2. 功耗调试:功耗是计算机硬件设计中一个重要的指标,尤其是在移动设备和嵌入式系统中。
通过功耗调试,可以识别功耗较大的电路模块,并采取措施进行优化,以降低系统的功耗。
3. 时序调试:时序调试是针对计算机硬件设计中的时序故障进行的调试。
时序故障可能导致硬件系统运行不稳定或功能异常。
通过时序调试,可以检查时序信号的正确性,找出时序故障的原因,并进行修复。
4. 性能监测与分析:性能监测与分析是通过对硬件系统中的性能指标进行实时监测和分析,来评估硬件系统的性能。
通过性能监测与分析,可以找出系统中的性能瓶颈,并采取相应的优化措施。
二、硬件性能优化1. 电路优化:电路优化是指对硬件电路进行设计和改进,以提高硬件系统的性能。
通过选择合适的电路元件,调整电路布局和连接方式,可以改善电路的工作性能。
2. 时序优化:时序优化是针对计算机硬件设计中的时序问题进行的优化。
通过对时序逻辑的优化,可以减少时序延迟,提高硬件系统的工作速度和稳定性。
3. 并行计算优化:并行计算优化是指通过合理设计和配置硬件系统中的并行计算单元,以提高硬件系统的并行计算能力。
通过并行计算优化,可以加快计算速度,提高系统的运行效率。
4. 存储器优化:存储器优化是指对硬件系统中的存储器进行优化,以提高存储器的访问速度和容量。
通过合理设计存储器的结构和访问方式,可以改善系统的性能和响应速度。
5. 算法优化:算法优化是指通过改进算法的设计和实现方式,以提高硬件系统的性能。
通过使用更加高效的算法,可以减少计算的复杂度,提高系统的运行效率。
时序实验报告总结时序实验报告总结时序实验是计算机科学中的一项重要实验,旨在通过设计和实现时序电路,来加深对数字电路和时序逻辑的理解。
本文将对我在时序实验中的学习和总结进行分享。
实验一:时序电路设计在时序电路设计实验中,我通过学习时序逻辑的基本概念和设计原理,成功完成了一个简单的时序电路设计。
通过该实验,我深入理解了时钟信号、触发器和状态机的概念,并学会了使用Verilog语言进行时序电路的建模和仿真。
实验二:时序电路优化时序电路优化实验是进一步提高时序电路设计能力的关键一步。
在该实验中,我通过对已有电路的分析和优化,实现了电路的性能提升。
通过优化电路的关键路径,我成功降低了电路的延迟,并提高了电路的工作速度。
实验三:时序电路测试时序电路测试是保证电路正确性的重要环节。
在该实验中,我学会了使用测试向量和模拟器对时序电路进行测试。
通过设计全面的测试用例和检查电路的输出波形,我成功发现和解决了电路中的一些问题,并提高了电路的稳定性和可靠性。
实验四:时序电路综合时序电路综合是将逻辑电路转化为物理电路的过程。
在该实验中,我学会了使用综合工具将Verilog代码转化为门级电路,并通过对综合结果的分析和优化,提高了电路的面积效率和功耗性能。
实验五:时序电路布局与布线时序电路布局与布线是将逻辑电路映射到芯片上的过程。
在该实验中,我学会了使用布局与布线工具对电路进行布局和布线,并通过对布局和布线结果的分析和优化,提高了电路的可靠性和稳定性。
实验六:时序电路验证时序电路验证是验证电路设计的正确性和可靠性的重要环节。
在该实验中,我学会了使用仿真和验证工具对电路进行验证,并通过对验证结果的分析和优化,提高了电路的正确性和稳定性。
通过以上实验,我深入了解了时序电路的设计、优化、测试、综合、布局与布线以及验证等方面的知识和技能。
通过实践和总结,我不仅提高了对时序电路的理解和掌握,还培养了问题解决和创新能力。
时序实验的学习过程中,我还遇到了一些挑战和困惑。
计数器的时序与节拍一、引言在计算机领域中,计数器(Counter)是一种用于存储和操作计数值的设备或电路。
计数器可以根据特定的时序和节拍(Clock)信号进行计数操作,广泛应用于计时、计量、频率分析等领域。
在本文中,我们将探讨计数器的时序与节拍的工作原理、应用场景以及相关的设计技术,以期对计数器的实现和使用有更深入的了解。
二、时序与节拍的概念2.1 时序时序(Timing)是指逻辑电路中各个部件或信号的工作时间顺序关系。
在计数器中,时序决定了计数操作的开始、持续和停止时间。
时序信号通常由定时器或时钟发生器提供,以确保计数器在正确的时间进行计数。
2.2 节拍节拍(Clock)是计数器中最关键的信号之一,它通过定时器或时钟发生器以固定时间间隔产生,并驱动计数器的计数操作。
节拍信号是一种周期性的方波信号,通常具有高电平和低电平两个状态,通过不断切换这两个状态来提供计数器的时钟脉冲。
三、计数器的工作原理计数器是一个能够根据输入的时序和节拍信号对计数值进行自增或自减的设备或电路。
计数器通常包括一个或多个触发器(Flip-Flop)、逻辑门和时序电路等组成。
其中,触发器用于存储计数值,逻辑门用于实现逻辑运算,时序电路用于控制计数操作的时序。
计数器的工作原理如下:1.初始化:将计数值设置为初始值,通常为0或任意预设值。
2.接收时序信号:计数器接收来自定时器或时钟发生器的时序信号作为节拍信号。
3.计数操作:根据时序信号的变化,计数器通过触发器和逻辑门等组件进行计数操作。
当节拍信号为高电平时,触发器存储的计数值会根据逻辑门的运算结果进行增加或减少。
4.输出计数结果:计数器将计数结果输出到显示装置或其他外部设备,以供使用或进一步处理。
四、计数器的应用场景计数器广泛应用于各个领域,包括但不限于以下几个方面:4.1 计时与测量计数器可以用于计时和测量各种时间或脉冲信号。
通过设置适当的时序和节拍,计数器可以精确地测量时间间隔、频率、周期等参数。
课程教育研究Course Education Research2021年第8期在目前常见的数字逻辑电路的教材中[1],数字逻辑电路中的信号传输延迟通常是一个被回避掉的问题。
一般来说,数字电路教材只有三处会涉及到时延的相关内容:第一处是竞争和竞争冒险;第二处是SR锁存器的不定态介绍;第三处是传输延迟边沿JK触发器的原理讲解。
虽然有涉及,但除了竞争冒险,通常教材并不会对时延问题的影响展开深入的讨论。
产生这个现象的主要原因可能是,在传统的数字电路课程中,除了竞争冒险现象以外,逻辑器件的信号延迟不会对数字电路的分析设计有明显的影响。
由于晶体管电压电流变化导致的时延通常都是微秒甚至纳秒级别,因此在传统数字电路设计中时延的影响确实可以忽略不计。
但随着半导体技术的飞速发展,逻辑电路的工作时钟越来越高。
逻辑器件的时延对逻辑电路设计的影响也越来越明显。
因此,在当前数字逻辑电路的课程中,是否需要对逻辑器件的延迟问题展开分析讨论,让学生理解时延问题的原理及对逻辑电路设计的影响,应当是数字逻辑电路课程教师重视和并进行讨论的问题。
1.数字电路课程中时延问题的意义目前数字逻辑电路课程的教学内容正面临着从传统74系列芯片向FPGA平台转变的过程[2-3]。
由于历史原因,部分高校数字电路课程的教学重点放在电路逻辑功能的实现。
即学生只要做好电路设计,或者写好逻辑代码就可以了,其他的都可以通过EDA软件来解决。
但就实际的情况来看,这种情况仅适用于时钟频率低的场景。
在一些时钟频率较高的逻辑电路设计场景下,情况就会有所不同。
譬如在采用HLS设计实现高性能逻辑电路时,经常会发生同样C 代码,在有的FPGA芯片上综合成组合逻辑电路,而在另一些FPGA芯片上综合成时序逻辑;或者有的循环运算在展开成流水线设计时,第一个数据到下一个数据需要延迟两个时钟,而同样功能的代码,只是实现形不同,流水线展开后数据之间的延迟就变成一个时钟[4]。
这些问题体现出一点,就是当前的逻辑电路设计是和逻辑器件的延迟特性密切相关的。
时序电路测试及研究报告在现代电子技术领域中,时序电路扮演着至关重要的角色。
它是一种能够根据时间顺序来处理和存储信息的电路,广泛应用于计算机、通信、控制等众多领域。
为了确保时序电路的可靠性和性能,对其进行准确有效的测试是必不可少的环节。
本文将围绕时序电路的测试方法展开讨论,并对相关研究成果进行梳理和分析。
一、时序电路的基本概念和特点时序电路由组合逻辑电路和存储单元(如触发器、锁存器等)组成。
与组合电路不同,时序电路的输出不仅取决于当前的输入,还与过去的输入序列以及存储单元的状态有关。
这使得时序电路具有记忆功能,能够实现复杂的逻辑操作和状态转换。
常见的时序电路类型包括计数器、移位寄存器、有限状态机等。
它们在数字系统中承担着不同的任务,如计数、数据存储和传输、控制逻辑的实现等。
二、时序电路测试的重要性1、确保电路的正确性在设计和制造过程中,由于各种原因(如设计错误、制造缺陷、环境干扰等),时序电路可能存在故障。
通过测试,可以及时发现并纠正这些问题,保证电路能够按照预期的逻辑功能工作。
2、提高系统的可靠性在一些对可靠性要求极高的应用场景(如航空航天、医疗设备等)中,时序电路的故障可能会导致严重的后果。
有效的测试可以降低故障发生的概率,提高整个系统的可靠性和稳定性。
3、缩短产品开发周期早期发现和解决时序电路中的问题,可以避免在后续的开发阶段进行大规模的修改和返工,从而缩短产品的开发周期,降低成本。
三、时序电路测试的方法1、功能测试功能测试是最直观的测试方法,通过向电路输入一系列的测试向量,观察输出是否与预期的结果相符。
这种方法简单易行,但对于复杂的时序电路,可能需要大量的测试向量才能覆盖所有的功能情况。
2、时序测试时序测试主要关注电路的时序特性,如时钟频率、建立时间、保持时间等。
通过使用专业的测试设备(如逻辑分析仪、示波器等)来测量这些参数,以确保电路在时序方面满足设计要求。
3、故障模拟故障模拟是一种通过在电路模型中注入故障,然后分析测试向量对故障的检测能力的方法。
电脑内存频率与时序的解析随着计算机技术的不断发展,电脑内存作为计算机硬件的重要组成部分,其性能和稳定性也备受关注。
在选择电脑内存时,除了容量和类型外,频率与时序也是需要考虑的关键因素。
本文将就电脑内存的频率与时序进行解析和分析。
一、电脑内存频率的含义电脑内存频率指的是内存模块的运行速度,通常以兆赫兹(MHz)为单位进行计量。
频率越高,内存的传输速度越快,计算机的运行速度也会相应提升。
常见的内存频率包括DDR4-3200、DDR4-2666等,其中的数字表示频率数值。
二、电脑内存时序的含义电脑内存时序则指的是内存模块从接收到命令到完成数据传输所需的时间,通常以CL(CAS Latency)值来表示。
CL值越低,意味着内存响应速度越快,执行命令的延迟时间越短。
在内存时序中还包括其他参数,如tRCD、tRP、tRAS等,这些参数综合起来决定了内存模块的整体性能。
三、内存频率和时序的关系在电脑内存中,频率和时序并不是独立存在的,而是相互影响、相互制约的关系。
一般来说,较高的频率可以带来更高的传输速度,从而提升计算机的性能。
然而,频率越高,时序一般也会相应增大,增加了内存的延迟时间。
因此,在选择内存时,需要综合考虑频率和时序,找到一个平衡点。
四、如何选择适合的内存频率和时序1.了解主板和处理器的兼容性在选择内存时,首先要了解主板和处理器的支持范围。
不同主板和处理器对内存的支持规格有所区别,只有选择兼容的内存才能发挥最佳性能。
2.根据需求选择合适的频率根据个人使用需求,选择适合的内存频率。
对于一般用户来说,DDR4-3200或DDR4-2666的内存频率已经足够满足大多数应用。
而一些对计算速度要求较高的专业用户,可以考虑选择更高频率的内存。
3.权衡频率和时序在选择内存时,也要权衡频率和时序的关系。
频率和时序并非越高越好,而是需要找到一个平衡点。
对于普通用户来说,频率略高于时序的内存可以提供良好的性能。
而对于追求超频和极致性能的玩家和专业用户来说,可以尝试选择更高频率和较低时序的内存。
《IC芯片设计中的静态时序分析实践》读书记录一、内容概览本书详细介绍了静态时序分析的基本概念、原理、方法及其在IC芯片设计中的应用。
在阅读本书的过程中,我形成了一些对该书的理解和内容概览。
该书从静态时序分析的基本原理入手,讲解了静态时序分析在IC芯片设计流程中的地位和作用。
静态时序分析是一种通过静态的方法来分析电路时序的过程,它在芯片设计的验证阶段起到至关重要的作用,确保芯片在规定的时序约束下正确运行。
书中详细阐述了静态时序分析的具体实践方法,包括建立有效的时序分析环境、设置合理的时序约束、进行静态时序分析的工具使用等。
还介绍了静态时序分析中常见的优化技巧,如降低时序违规的风险、提高分析效率等。
在深入理解了静态时序分析的基本原理和方法后,书中还探讨了现代IC芯片设计中的挑战和问题。
随着工艺技术的发展,IC芯片的设计复杂度不断提高,静态时序分析面临着更高的挑战。
书中通过实例分析,展示了如何运用静态时序分析技术来解决这些挑战。
本书还强调了团队合作在IC芯片设计中的重要性,特别是在静态时序分析过程中。
有效的团队协作和沟通能够大大提高分析效率,减少错误的发生。
书中通过实际案例,展示了团队合作在静态时序分析中的具体应用和优势。
本书总结了静态时序分析在IC芯片设计中的应用价值和实践经验。
通过学习和实践本书中的知识和方法,读者能够掌握静态时序分析的核心技能,为未来的IC芯片设计领域做出贡献。
在阅读本书的过程中,我不仅了解了静态时序分析的基本原理和方法,还深入理解了其在现代IC芯片设计中的应用和实践。
通过对书中内容的梳理和总结,我对静态时序分析有了更加全面和深入的认识,为今后的学习和工作打下了坚实的基础。
1. 书籍简介《IC芯片设计中的静态时序分析实践》是一本专注于集成电路(IC)芯片设计领域静态时序分析的权威指南。
本书旨在帮助读者理解并掌握静态时序分析的基本原理、方法与实践应用。
静态时序分析是IC芯片设计过程中的关键环节,对于确保芯片性能、优化功耗以及避免设计缺陷具有重要意义。
高速数字电路设计中的时序分析方法在高速数字电路设计中,时序分析方法是非常重要的一项工作。
时序分析主要是指在设计数字电路时,需要对电路中各个信号的传输时间进行准确的分析,以确保电路的正常工作和稳定性。
时序分析通常包括两个方面:时序约束的设置和时序分析工具的使用。
首先,时序约束的设置是时序分析的第一步。
时序约束是指在设计数字电路时,对各个输入信号和输出信号的传输时间做出的要求。
时序约束需要考虑到电路中各个逻辑门的延迟时间、传输线的延迟时间以及时钟信号的时间间隔等因素。
通过合理设定时序约束,可以有效地防止信号冲突和时序问题,确保电路的正常运行。
其次,时序分析工具的使用是时序分析的关键。
时序分析工具通常是指一些专门用于分析数字电路时序的软件,如时序仿真工具、时序分析器等。
通过这些工具,设计师可以快速准确地分析电路中各个信号的传输时间,检测潜在的时序问题并进行优化。
时序分析工具还可以帮助设计师通过仿真等方式验证电路的正确性,提高设计的可靠性和稳定性。
在使用时序分析工具时,设计师需要注意一些关键点。
首先,需要准确地进行信号传输路径的分析,确定信号从输入到输出的传输时间。
其次,需要合理设置时钟信号的频率和相位,以确保电路在正确的时钟信号下正常工作。
另外,还需要分析时序违反等问题,及时发现和修复潜在的时序问题。
总的来说,时序分析方法在高速数字电路设计中起着至关重要的作用。
通过合理设置时序约束和有效使用时序分析工具,设计师可以确保电路在高速工作时不会出现时序问题,提高设计的可靠性和稳定性。
因此,设计师需要不断学习和掌握时序分析方法,以应对日益复杂的数字电路设计挑战。
计算机时序分析和设计讨论目录一、计算机时序基本概念二、典型时序分析和设计1、零等待设计要点1.1理想化的设计方法1.2地址译码控制存储器片选方法2、访问慢速存储器的等待周期计算与余量设计2.1典型时序特征分析2.2读写访问周期估算方法2.3读写时序时间要素分析与等待周期的确定2.3.1逻辑延时计算和读时序估算等待周期方法 2.3.2 写时序的核算2.3.3 Ready信号的设计方法2.4信号抖动、时间余量与稳定性的综合设计2.4.1两种时钟抖动源2.4.2 确定性抖动的模式2.4.3PCB串扰对抖动的影响2.4.4 串扰引起Flash 存储器写操作错误问题 2.5弹跳对读写数据稳定性和操作时序的影响2.5.1 降低弹跳的基本原则2.5.2弹跳电压的计算与滤波电容的选择三、关于A/D转换器的接口时序问题的讨论1、主机与A/D转换器的接口时延分析1.1 时延元素与总时延1.2 等待周期的确定与时序验证2、AD1674读与转换()的竞争问题3、译码逻辑竞争与触发器时序电路四、多时钟同步设计问题的讨论1、触发器的亚稳态2、同步问题2.1基本的同步设计方法2.1.1电平同步器2.1.2边沿检测同步器2.1.3脉冲同步器2.2总线同步方法2.3 FIFO 速度匹配或数据宽度匹配2.4 同步小结3、时钟同步问题设计案例一、计算机时序基本概念计算机时序与计算机总线密切相关,计算机的总线分为模块内的局部总线(Local Bus)、模块间的系统总线(Backplane Bus)和外围I/O 接口总线三类。
计算机时序主要指对应此三类的总线操作周期时序,因为局部总线和系统总线的时序模型和属性基本类似,并且是计算机系统的核心操作,为此本文重点讨论基于此类模型的时序分析和设计方法。
表示时序的要素是信号,不论局部总线或系统总线按功能分均有三种类型信号:实现数据传送的信号对象(地址、数据和命令)、进行传输控制的握手信号和多“Master”仲裁信号。
就当前空间计算机所用的主要是数据读/写传送和传输控制的握手前两类信号。
1、计算机时序的定时预算内涵计算机模板内局部总线或系统总线的板间的典型操作有存储器访问(EPROM、Flash、SRAM、双口RAM与FIFO等)、I/O操作(串行通信、数字量和A/D转换等)和中断三大类。
为了保证正确的操作,必须在给定的操作周期内,将各信号按规定的顺序并负责给每个时延源分配时间,定量确定各个时间要素,同步协调地完成操作。
如果各信号的信号时间要素超出了规定的范围,系统就会发生错误和故障。
所以定时预算和验证是计算机系统设计的关键内容之一。
2、计算机时序的基本要素计算机总线操作时序的基本信号是地址、数据、R/W命令和Ready,读操作建立的顺序是地址-R命令-数据,撤销的顺序是R命令-数据-地址;写操作是地址-数据-W命令,撤销的顺序是W命令-数据-地址。
其要点是建立时地址先置入,而撤销时命令首先结束,需注意的是高速处理器和DSP的地址和读命令同时建立和同时撤销。
每个信号均有一相应的时间窗口,时间窗口由信号建立时间、宽度和撤销时间构成,它必须定位在相对于时间参考点允许的时间域内(即最早起始和最晚结束)。
这些似乎很简单,但实际设计往往违反了基本规范,导致错误发生。
3、高速处理计算机时序设计的难点以高速CPU或DSP为处理器的计算机时序一方面由于处理器本身的时钟频率的提高使其操作周期愈来愈短,如我所用的DSP系列: TMS320C30/32-40的 50ns指令周期TMS320VC33-120的17ns指令周期SMJ320C6201B的5-, 6.7-ns 指令周期各信号的时间余量从10-20ns量级降到2-3ns,时序设计所能控制的时间余量非常微小,外加逻辑设计必须严格控制时延。
除了高速的操作周期带来的时间余量减小外,很重要的是确定时间预算的因素不只是逻辑时延,还必须考虑噪声(串扰、地线和电源的弹跳以及其他的随机噪声)引起的时钟、地址、数据和命令信号的时间抖动对定时余量的影响,而且时间抖动对高速时序的威胁更严重,该问题已经到必须解决的时候了,也就是说时序必须与PCB的信号完整性结合进行综合设计。
二、典型时序分析和设计1、零等待操作周期设计为了最大可能发挥处理器的性能,满足实时性要求,以处理器原有的时序和周期访问与处理器速度相匹配的快速存储器或I/O 设备。
1.1直接控制的设计方法1.1.1信号接口将处理器的地址、数据、读命令以及相关的信号直接控制存储器,例 TMS320C25的、、分别接至SRAM的、、,数据线和地址线也直接接口。
1.1.2存储器的选择在处理器直接控制的情况下,如何选择存储器是要解决的中心问题,选择的依据是处理器(TMS320C25)存储器零等待时序分析:从图1可知:由CLKOUT1的下降沿启动指令周期,而由CLOCKOUT2作为各信号的时间参考基准。
读操作周期的时间要素由地址稳定到有效的时间、地址稳定到数据稳定建立时间、从(读命令)有效到数据稳定建立时间、的有效宽度和数据保持时间构成。
首先确定时间要素参数值:● 存储器读指令周期 为1个Tc周期 T RC=100ns● 从地址稳定到有效的最小时间 13ns;● 从地址稳定到数据建立允许的最大时间为t ACE(DSP) =40ns;● 从(读命令)有效到数据建立的最大时间为tDOE(DSP)CY7C199=28ns。
13ns50ns 17ns40ns28ns 0从与地址、数据的时间间隔之和为13+28=41ns, 和t ACE(DSP)=40ns 是一致的,所以应选访问周期小于40ns 的SRAM CY7C199-35,如下图所示它的t ACE(cy7c199-35) =35ns,t DOE(cy7c199-35) =16ns 正好满足时序要求。
35ns(45ns) 35ns(45ns)16ns(16ns)图2 CY7C199-35 读时序1.2地址译码控制存储器片选方法在设计中通常由于处理器输出的驱动能力问题,完全直接驱动往往不能实现,需要外加缓冲器,而且由于为了支持与SRAM、EPROM 和FLASH等不同的存储器访问,必须外加译码电路产生不同的片选信号。
由于外加逻辑的时延,改变了处理器对存储器读写操作原有时序关系。
准确地说是给SRAM的读写时序关系被改变了。
设计师必须考虑外加逻辑产生的时延影响。
如X型号的TMS320C25-40对SRAM零等待访问的设计中(见图4),SRAM选用CY7C199,用与地址线A14、A15经54HC138译码输出/Y0作为EPROM的片选,而将译码输出/Y1,/Y2作为SRAM的2组32KX16的片选信号。
54HC138译码器从地址输入到片选输出的延时约为30ns.而/OE和/WE由经一级54HC00缓冲,再经一级54HC00由控制的输出,由2级54HC00产生的延时估为15ns。
现估算时间要素的数值,从表1所示的参数变化可知:●/CE落后于/OE约 2ns ;● 给存储器实际允许的访问时间缩短,而且允许的从地址到数据有效时间小于从命令到数据有效的时间。
图3 零等待SRAM 接口逻辑示意图时间要素(ns) C25-40 到SRAM 存储器读指令周期100 100从地址稳定到命令(/OE )有效的最小时间1313+15-30=-2/CE 落后于/OE从地址稳定到数据有效的最大时间 4040-30=10(/CE 到数据有效)从命令(/OE )有效到数据有效允许的最大时间2828-15=13表1 时间要素参数比较因为DSP 的读命令的时间和指令操作周期是按原有时序不变的,而/CE 和/OE 被延时了,实际存储器的读出时间被延时了15ns,结果在一个指令操作周期内给存储器读的时间窗口缩短,即启动迟了,而结束时间不变,此情况下原为直接用DSP 信号选择的访问周期小于40ns的SRAM CY7C199-35是否能满足要求?因为其t DOE为16ns,在命令的后沿时区,数据还未完全稳定。
为了满足零等待的快速访问,就必须选择更高速的SRAM。
问题是如何选择,从 SRAM的内部逻辑看,/CE和/OE通过一与门控制访问操作,此设计方案供SRAM 的地址线是由DSP直接驱动的,A14-A0到数据有效的允许时间还是原有的40ns。
而/CE落后于/OE 2ns,使得实际的/OE到数据的访问时间t DOE为11ns(13-2),所以只要按t DOE时间选择就可。
只要选择SRAM的T DOE≤10ns 就可,即选CY7C199-25,其t AA=25ns,t DOE=10ns。
也就是损失了与时延同数量的时序余量,用提高SRAM的速度补偿由时延损失的余量。
delay 15nsDSP Reading如果地址线A15-A0经缓冲电路54HC244赋予SRAM,又在缓冲地址上采用片选译码,则使/CE远迟后于/OE,/CE和A15-A0横跨到下一指令周期的操作阶段,会使SRAM的/OE的后沿处于数据不稳定时区,而本周期的的后沿处于数据三态区(还未读出)。
地址与数据有可能影响到下一指令周期。
(见图5)延时的地址(加HC244)零等待设计小结:● 与SRAM的各接口设计尽可能直接使用处理器信号,地址和数据不使用缓冲,最大可能将外加缓冲与译码电路时延降到最小。
●分析外加逻辑对时序的影响,画出处理器与存储器实际读写时序图,计算主要时间要素,确定处理器读写时序所允许的最慢访 问周期,以此选择满足要求的存储器芯片,从最坏情况分析所选 存储器芯片的访问周期时序与DSP读写时序适应性并计算时序 余度。
● 在地址线的源端串入20-30Ω电阻,以防止高速存储器阵列N片的地址线端-端相串,形成传输线的反射效应,使地址信号产生振荡,轻则降低时序余量,重则操作失效。
2、访问慢速存储器的等待周期计算与余量设计设计中常遇到高速处理器/DSP访问慢速存储器和I/O,或者处理器对板外的存储器和I/O的访问,地址、数据、R/W命令和相应的控制信号经过缓冲和控制,各类信号都被时延了,由此需要加等待周期。
而且常常因为各信号的时延不一致,改变了处理器原有时序的相对关系,造成读/写不正确,所以设计时,不仅要选择合理的等待周期,而且在逻辑设计上要使各信号的时延一致,保持原有的相对时间关系。
因为TI的320C3X的存储器读写时序具有大多DSP和通用CPU时序的典型代表性,以320C30对双口RAM IDT7134的读写时序作为分析实例:2.1典型时序特征分析6 65011914736 086 6509 9111517 08320C30时序的主要特征列表如下:信号与周期 (M)STRB 的存储器读 (M)STRB 的存储器写访问周期1个H1时钟周期 2.5个H1时钟周期 从高到低(有效) H1时钟第1周期下降到低后6ns H1时钟第2周期的下降沿后6ns地址 H1时钟第1周期的下降到低后11ns H1时钟第1周期的下降到低后11ns 为低的宽度 H1时钟周期50nsH1时钟周期 50ns 数据在从低到高前(t dataset+t strbl-h)=20ns 稳定在有效11ns 后写入数据稳定,撤销后于撤销25-6ns上次写操作最后H1周期上升到高9ns 后,使到高 H1时钟第1周期上升到高9ns 后使到低(后于半个H1周期)有效起始 H1第1周期的上升沿前8ns 有效,由此上升沿采样H1第2周期的下降沿前8ns 有效,由此下降沿采样 连续读或连续写连续读保持低。