ΗΥ220 - Βασίλης Παπαευσταθίου1 ΗΥ220 Εργαστήριο Ψηφιακών Κυκλωμάτων Χειμερινό Εξάμηνο Ρολόγια και Χρονισμός

ΗΥ220 - Βασίλης Παπαευσταθίου2 Synchronous Timing Όλα τα στοιχεία στο σύστημα ενημερώνονται ταυτόχρονα με ένα κεντρικό ρολόι Στην πραγματικότητα – Clock skew – Clock jitter

ΗΥ220 - Βασίλης Παπαευσταθίου3 Plesiochronous and Asynchronous Timing Plesiochronous Timing – Τα blocks έχουν ανεξάρτητα ρολόγια από ξεχωριστούς ταλαντωτές – Κύκλωμα ανάκτησης ρολογιού – Συχρονισμός μεταξύ διαφορετικών clock domains FIFO Asynchronous timing – Αυτοχρονιζόμενα (self-timed) συστήματα – Δεν υπάρχει ανάγκη για κεντρικό ρολόι – Υπάρχει extra «κόστος» στα κυκλώματα (handshaking) – Αυξημένη πολυπλοκότητα

ΗΥ220 - Βασίλης Παπαευσταθίου4 Synchronous Timing Basics t c2q t su t hd t c2qm t clog t clogm Σε ιδανικές συνθήκες (t clk1 = t clk2 ) – T clk ≥ T c2q + T clog + T su – T hd ≤ T c2qm + T clogm Στις πραγματικές συνθήκες – Clock skew – Clock jitter

ΗΥ220 - Βασίλης Παπαευσταθίου5 Clock Skew and Jitter Clock skew – Χωρική μεταβλητότητα (spatial variation) στους χρόνους άφιξης των μεταβάσεων του ρολογιού σε διαφορετικά σημεία ενός κυκλώματος Clock jitter – Χρονική μεταβλητότητα (temporal variation) της περιόδου του ρολογιού σε ένα δεδομένο σημείο του κυκλώματος – Από κύκλο σε κύκλο (cycle-to-cycle) t js : short-term – Long term t jl

ΗΥ220 - Βασίλης Παπαευσταθίου6 Positive and Negative Skew Ρολόι και δεδομένα προς την ίδια κατεύθυνση Ρολόι και δεδομένα προς αντίθετες κατευθύνσεις

ΗΥ220 - Βασίλης Παπαευσταθίου7 Positive Skew Η ακμή εκκίνησης φτάνει πρίν την ακμή άφιξης

ΗΥ220 - Βασίλης Παπαευσταθίου8 Negative Skew Η ακμή άφιξης φτάνει πρίν την ακμή εκκίνησης

ΗΥ220 - Βασίλης Παπαευσταθίου9 Clock Jitter To jitter προκαλεί μεταβλητότητα στην περίοδο Τ του ρολογιού από κύκλο σε κύκλο

ΗΥ220 - Βασίλης Παπαευσταθίου10 Combined Impact of Skew and Jitter T clk ≥ T c2q + T clog + T su + T sk + 2T jt (w.c. negative skew) T hd ≤ T c2qm + T clogm - T sk - 2T jt (w.c. positive skew) Clock skew: T sk (δ) Clock jitter: T jt

ΗΥ220 - Βασίλης Παπαευσταθίου11 Sources of Clock Skew and Jitter

ΗΥ220 - Βασίλης Παπαευσταθίου12 Clock Distribution Networks

ΗΥ220 - Βασίλης Παπαευσταθίου13 H-Tree Clock Network

ΗΥ220 - Βασίλης Παπαευσταθίου14 More realistic H-tree