《硬件架构的艺术》笔记(一):亚稳态

同步系统中如果数据和时钟满足建立保持时间的要求,不会发生亚稳态(meastable)。

异步系统中数据和时钟关系不固定,可能违反建立保持时间,就会输出介于两个有效状态之间的中间级电平,且无法确定停留在中间状态的时间,或者过了一定的延迟后才能正常转换,这就是亚稳态。

亚稳态理论

亚稳态产生原因:违背了触发器的建立时间或保持时间。

现象:触发器的输出产生毛刺,或者暂时保持在不稳定状态且需要较长时间才能回到稳定状态

tsu:建立时间(setup)

th:保持时间(hold)

tco:时钟到输出的延迟(clock-to-output delay)

tMET:亚稳态输出恢复到稳定状态所需的超过tco的额外时间部分(settling time)

 并非所有不满足建立时间和保持时间的输入变化都会导致亚稳态,还取决于生产工艺和外界环境。一般来说,触发器会在一两个周期返回稳态。

 同步失败:信号再一个时钟域里变换,在另一个时钟域内采样,导致输出变成亚稳态。

 亚稳态窗口

建立时间和保持时间共同决定亚稳态窗口的宽度,在窗口期间,输入信号应该保持不变,窗口越大,进入亚稳态的概率越高。一般来说,较新的器件的亚稳态窗口更小。

计算MTBF

MTBF(Mean/Average Time Between Failures,平均无故障时间),即故障率倒数.

 公式成立条件:给定时钟频率,在该时钟周期内具有均匀概率密度的异步数据信号边沿的单级同步器。

 两级同步器:

可以看出,增大同步级数可以显著提高MTBF。

 避免亚稳态

以下条件中,信号可能违背时序要求。

 亚稳态不能根除,但是可以减小亚稳态发生的概率。

最简单的情况下减小亚稳态概率的方法:确保时钟周期足够长,大于准稳态的解析时间以及通往下一级触发器路径上的逻辑延迟,但是会影响性能,并不实用。

另一种方法是使用同步器。

多级同步器

避免亚稳态最常见的方法:在跨时钟域的信号上加一个或多个同步触发器。

缺点:增加了观察同步逻辑输入的延迟。

用时钟倍频电路的多级同步器

多级同步器缺点:系统需要花较长时间去响应异步输入。

解决方法:使用倍频时钟作为两个同步触发器的时钟输入。Altera的FPGA中就具有这项技术。

 这样不仅能让系统一个周期响应一个异步输入,而且改善了MTBF。然而倍频时钟会降低MTBF,这个影响比两个触发器引起的偏移量要大。

 亚稳态测试电路

其中,FFB和FFC在下降沿触发。

当发生亚稳态时,异或非门会输出高电平,所以FFD捕捉到高电平就代表检测到亚稳态,时序图如下。

 同步器的类型

 一个异步信号不应被两个或者多个同步器所同步:一个信号扇出到多个同步器之后同步所需的时间不同,可能出现竞争冒险。

模式A

当异步输入信号比时钟周期大得多时最有效.

模式B

 第一级触发器输入直接与Vcc相连,输入信号直接连触发器时钟。输入信号短脉冲把q1置为1之后,便会一直保持,直到两个时钟沿后输出高电平。

总结:

1、信号跨时钟,要采用同步器。

2、clk1<clk2,采用模式A,否则采用模式B。

理解:如果跨时钟域的数据宽度比时钟大的多,则使用模式 A,如果数据宽度比时钟小,这时候使用再用时钟去采的话会导致数据采样丢失部分,这时候采用模式 B 进行同步,根据之前所学的知识也可以知道,也可以使用 FIFO 或者握手机制的方式进行数据跨时钟域处理。

亚稳态建议

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:http://www.rhkb.cn/news/469581.html

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系长河编程网进行投诉反馈email:809451989@qq.com,一经查实,立即删除!

相关文章

统信UOS开发环境支持Electron

全面支持Electron开发环境,同时还提供了丰富的开发工具和开发资源,进一步提升工作效率。 文章目录 一、环境部署1. Electron应用开发介绍2. Electron开发环境安装安装Node.js和npm安装electron环境配置二、代码示例Electron开发案例三、常见问题一、环境部署 1. Electron应用…

动手学深度学习68 Transformer

1. Transformer 2. 多头注意力代码 通过不断地reshape&#xff0c;避免forloop操作。 什么样的shape进去&#xff0c;怎样的shape出来。 #save class MultiHeadAttention(nn.Module):"""多头注意力"""def __init__(self, key_size, query_size…

晨控RFID技术助力半导体制造业革新之路

晨控RFID技术助力半导体制造业革新之路 应用背景 随着信息技术的快速发展&#xff0c;无线射频识别技术逐渐成为连接物理世界与数字世界的桥梁。尤其在半导体产业中&#xff0c;RFID技术的应用不仅提升了生产效率&#xff0c;还加强了产品追踪与管理能力&#xff0c;对推动产…

ReactPress:构建高效、灵活、可扩展的开源发布平台

ReactPress Github项目地址&#xff1a;https://github.com/fecommunity/reactpress 欢迎Star。 在当今数字化时代&#xff0c;内容管理系统&#xff08;CMS&#xff09;已成为各类网站和应用的核心组成部分。ReactPress&#xff0c;作为一款融合了现代Web开发多项先进技术的开…

PyTorch版本的3D网络Grad-CAM可视化实验记录

前言 最近在跑代码的时候需要可视化一些网络中间层特征来诊断网络&#xff0c;但是我的backbone是一个3D网络&#xff0c;一般的Grad-CAM都是在2D网络中应用更广泛&#xff0c;查了一下也只有几篇博文是关于3D Grad-CAM的介绍的。自己参照他们的代码试了一下&#xff0c;但是可…

基于STM32的智能充电桩:集成RTOS、MQTT与SQLite的先进管理系统设计思路

一、项目概述 随着电动车的普及&#xff0c;充电桩作为关键基础设施&#xff0c;其智能化、网络化管理显得尤为重要。本项目旨在基于STM32微控制器开发一款智能充电桩&#xff0c;能够实现高效的充电监控与管理。项目通过物联网技术&#xff0c;提供实时数据监测、远程管理、用…

.NET中通过C#实现Excel与DataTable的数据互转

在.NET框架中&#xff0c;使用C#进行Excel数据与DataTable之间的转换是数据分析、报表生成、数据迁移等操作中的常见需求。这一过程涉及到将Excel文件中的数据读取并加载至DataTable中&#xff0c;以便于利用.NET提供的丰富数据处理功能进行操作&#xff0c;同时也包括将DataTa…

域名服务系统DNS (Domain Name System)

域名的介绍 熟悉了域名之后&#xff0c;不仅仅是应对考试&#xff0c;生活中看到一个常规的网址&#xff0c;我们也能快速想到这个网址对应的含义是什么&#xff0c;并且在记忆网址的时候也更加得心应手&#xff0c;快速了解域名中各个层级的含义&#xff0c;这是 非常有趣呢…

Kettle——CSV文件转换成excel文件输出

1.点击—文件—新建—转换 拖入两个组件&#xff1a; 按shift&#xff0b;鼠标左击建立连接&#xff0c;并点击主输出步骤&#xff0c; 点击CSV文件输入&#xff0c;选择浏览的csv文件&#xff0c;然后点击确定 同样&#xff0c;Excel也同上&#xff0c;只是要删除这个xls 并…

Select,poll,epoll和IO多路复用和NIO

Select&#xff0c;poll&#xff0c;epoll和IO多路复用和NIO IO 多路复用&#xff1a;是一种 I/O 处理机制&#xff0c;它允许单个线程同时处理多个 I/O 流&#xff08;如多个文件描述符对应的网络连接、文件操作等&#xff09;的输入输出操作&#xff0c;通过一种机制来监听这…

希尔排序(C语言)

一、步骤&#xff1a; 希尔排序的基本思想&#xff1a;先选定一个整数&#xff0c;把待排序文件中所有记录分成个组&#xff0c;所有距离为gap的记录分在同一组内&#xff0c;并对每一组内的记录进行排序。然后取重复上述分组和排序的工作。当到gap 1时&#xff0c;所有记录在…

自动驾驶为什么需要时间同步?高精度时间同步如何实现?

自动驾驶作为汽车与物联网技术、人工智能等高新技术融合的产物&#xff0c;具有新颖性、复杂性和巨大的挑战性。自动驾驶需要实时传输、处理海量数据&#xff0c;并实时做出决策&#xff0c;这不仅要求有通畅网络通信环境、强大的数据算力&#xff0c;更要求时间同步的超低时延…

【信号处理】基于联合图像表示的深度学习卷积神经网络

Combined Signal Representations for Modulation Classification Using Deep Learning: Ambiguity Function, Constellation Diagram, and Eye Diagram 信号表示 Ambiguity Function(AF) 模糊函数描述了信号的两个维度(dimensions):延迟(delay)和多普勒(Doppler)。 …

C++20 概念与约束(1)—— SFINAE

●《C20 概念与约束&#xff08;1&#xff09;—— SFINAE》 《C20 概念与约束&#xff08;2&#xff09;—— 初识概念与约束》 《C20 概念与约束&#xff08;3&#xff09;—— 约束的进阶用法》 1、从模板说起 众所周知&#xff0c;C在使用模板时&#xff0c;如果有多…

[极客大挑战 2019]PHP 1

[极客大挑战 2019]PHP 1 审题 猜测备份在www.zip中&#xff0c;输入下载文件。 知识点 反序列化 解题 查看代码 看到index.php中包含了class.php,直接看class.php中的代码 查看条件 当usernameadmin&#xff0c;password100时输出flag 构造反序列化 输入select中&#…

Kubebot:一款Google云平台下的Slackbot安全测试工具

Kubebot 今天给大家介绍的是一款名叫Kubebot的安全测试Slackbot&#xff0c;该工具基于Google 云平台搭建&#xff0c;并且提供了Kubernetes后端。 项目架构 数据流 1.API请求由Slackbot发起&#xff0c;发送至API服务器&#xff0c;API服务器以Kubernetes(K8s)集群中的Docke…

Kubernetes的基本构建块和最小可调度单元pod-0

文章目录 一&#xff0c;什么是pod1.1pod在k8s中使用方法&#xff08;1&#xff09;使用方法一&#xff08;2&#xff09;使用方法二 1.2pod中容器的进程1.3pod的网络隔离管理&#xff08;1&#xff09;pause容器的作用 1.4 Pod分类&#xff1a;&#xff08;1&#xff09;自主式…

Redis安装(Windows环境)

目录 1.下载2.双击安装后配置环境变量3.启动服务4.设置Windows服务5.启动客户端6.常用的Redis服务命令7.使用图形化界面工具查看Redis内部数据情况类似Navicat 连接数据库 1.下载 1.点击github下载地址 2.上方资源链接下载安装 2.双击安装后配置环境变量 3.启动服务 上图虽然…

windows下qt5.12.11使用ODBC远程连接mysql数据库

1、下载并安装mysql驱动,下载地址:https://dev.mysql.com/downloads/ 2、配置ODBC数据源,打开64位的ODBC数据源配置工具:

【AI写作宝-注册安全分析报告-无验证方式导致安全隐患】

前言 由于网站注册入口容易被黑客攻击&#xff0c;存在如下安全问题&#xff1a; 1. 暴力破解密码&#xff0c;造成用户信息泄露 2. 短信盗刷的安全问题&#xff0c;影响业务及导致用户投诉 3. 带来经济损失&#xff0c;尤其是后付费客户&#xff0c;风险巨大&#xff0c;造…