(转 真 OO无双) timing中的slack是什麼意思? (SOC) (Quartus II)

kenson

1 C$ |" o/ c* V( |2 k9 W
(原創) timing中的slack是什麼意思? (SOC) (Quartus II)
Abstract
. B8 q8 m' n7 e, B9 m+ |9 Q在分析timing時，在timing report中常會出現setup time slack與hold time slack，本文深入探討slack的意義。
Introduction
slack英文本身的意思是鬆弛，若setup time/hold time slack為正值，表示目前滿足setup time/hold time需求，並且還有多餘的時間，若slack為負值，表示目前已經不滿足setup time/hold time的需求，並且不足多少時間。
2 B% i/ s! k7 C. u- |要詳細知道slack怎麼算出來的之前，須先了解一些專有名詞。
- i$ b. p6 o" T# u. F- @) L! rLaunch Edge & Latch Edge
8 A6 {- V# L) w. ]http://images.cnblogs.com/cnblogs_com/oomusou/WindowsLiveWriter/timingslackSOCQuartusII_EA20/slack_new00_ef1e43e4-790e-4a32-b3aa-a8c3624fb7f4.gif
Launch Edge：產生data的register 1所使用的clock rising edge。
- J6 l% O: _; d3 I0 l+ mLatch Edge：接收data的register 2所使用的clock rising edge，會delay Lauch Edge 1個clk。
9 {1 d; v4 K# s, H: k* J
Setup Time & Hold Time
( T) Y2 {; S# C7 \http://images.cnblogs.com/cnblogs_com/oomusou/WindowsLiveWriter/timingslackSOCQuartusII_EA20/slack01_ff963616-bb28-426c-8556-afcd59623878.gif
( T8 g7 w* b2 Y% g0 X% }* p8 GSetup Time：在clk rising edge之前，data必須穩定的最短時間，若不滿足setup time，data無法敲進register。
Hold Time：在clk rising edge之後，data必須穩定的最短時間，若不滿足hold time，data無法敲進register。
Setup Time與Hold Time必須同時滿足，資料才可順利敲進register。
( n( Q. ]$ s- A; y8 p( ?
Data Arrival Time
http://images.cnblogs.com/cnblogs_com/oomusou/WindowsLiveWriter/timingslackSOCQuartusII_EA20/slack_new01_3619dde7-c4eb-4391-b2d6-5f548073cdec.gif
Data Arrival Time：data實際到達register 2的input D時的時間。
* U1 _3 I+ F& r7 u. x5 L; u所以從Lauch Edge開始，經過Tclk1 (register 1的clock skew)，再加上Tco(register 1的clock to output delay)，再加上Tdata(組合邏輯本身的delay)，即為Data Arrival Time。

5 K2 ?+ s9 s1 s$ @Clock Arrival Time
) K# l. Z5 p4 w! g( e  s7 ]$ Lhttp://images.cnblogs.com/cnblogs_com/oomusou/WindowsLiveWriter/timingslackSOCQuartusII_EA20/slack_new02_133d7e3f-5bf8-4025-b0e8-805598b9e40d.gif
  |% D0 Z) n. @( D1 g, wClock Arrival Time：clock實際到register 2 input的時間。
所以從Latch Edge開始，經過Tclk2(register 2的clock skew)，即為Clock Arrival Time。
) ~: c( I5 R$ U% N
Data Required Time (Setup)
http://images.cnblogs.com/cnblogs_com/oomusou/WindowsLiveWriter/timingslackSOCQuartusII_EA20/slack_new03_76b16d74-57da-4851-9e58-1351feeb2f3d.gif
Data Required Time (Setup)：為了讓資料能敲進register，最遲須在何時能準備好資料。
3 h2 K, e  y, r# ^' }& d; ^7 G& a所以從Clock Arrival Time開始(Latch Edge + Tclk2) 減掉 Tsu ，在扣掉一下額外的不確定值，即為Data Required Time (Setup)。
  x; l1 |3 D; Q& s+ S" q- m& D; m  G
Data Required Time (Hold)
http://images.cnblogs.com/cnblogs_com/oomusou/WindowsLiveWriter/timingslackSOCQuartusII_EA20/slack_new04_59a5a01d-74bb-4452-ab1a-b691c6735859.gif
Data Required Time (Hold)：為了讓資料能敲進register，資料至少需維持到何時。
$ P- l7 a1 N# t3 W7 ^: y$ Y5 d所以從Clock Arrival Time開始(Latch Edge + Tclk2)加上Th，再加上一些額外的不確定值，即為Data Required Time (Hold)。
( `& _" o- A* c7 }
/ I  b$ u3 [: g# o% K6 K# ~" `Setup Slack
; [( G4 x% \5 H+ H; x: l- u% chttp://images.cnblogs.com/cnblogs_com/oomusou/WindowsLiveWriter/timingslackSOCQuartusII_EA20/slack_new06_29d1e12e-e809-4906-b046-f940ca6b12e9.gif
講了這麼久，總算要進入主題Slack啦，先講Setup Slack，定義很簡單，只要將Data Required Time (Setup)減掉Data Arrival Time即可，也就是符合Setup Time的margin。
0 g0 ?2 a; _  A# Z3 k# C1 m. y上面的Timing圖看起來很複雜，事實上以Lauch Edge為首導出來的只是Data Arrival Time，之前已經講過，而以Latch Edge為首導出來的是Data Required Time，之前也講過，現在只是將所有的timing都畫在一起而已。
3 U. {) H: p. \! M! {/ S若Setup Slack為正，表示Data Required Time在Data Arrival Time之後，所以一定滿足Setup Time，反之若Setup Slack為負，則表示Data Arrival Time在Data Required Time之後，所以一定無法滿足Setup Time。

Hold Slack
http://images.cnblogs.com/cnblogs_com/oomusou/WindowsLiveWriter/timingslackSOCQuartusII_EA20/slack_new07_4ad4a2f7-d22a-4f50-a875-6b6778d01759.gif
接下來講Hold Slack，定義也很簡單，只要將Data Arrival Time減掉Data Required Time (Hold)即可，也就是符合Hold Time的margin。
: V7 G- s5 t( e! `* j+ A上面的timing圖比較特殊些，主要是Data Arrival Time部分，因為要找Hold Slack，所以從Next Launch Edge開始，一樣加上Tclk1 + Tco + Tdata，而從Latch Edge開始加上Tclk2時為Data Required Time (Hold)，這與之前講的一樣。
若Hold Slack為正，表示Data Arrival Time在Data Required Time之後，所以一定滿足Hold Time，反之若Hold Slack為負，則表示Data Required Time在Data Arrival Time之後，所以一定無法滿足Hold Time。
8 Y2 b* |& }$ U6 C
Reference
+ M2 d- y* g+ K2 s) SAltera Quartus II Software Design Series：Timing Analysis


; x# f; h3 k; {6 r5 P
转：真 OO无双