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

kenson

(原創) timing中的slack是什麼意思? (SOC) (Quartus II)
; L9 e9 t" I' |; IAbstract
, ~  u5 y# N! @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
6 a. v) \+ B2 M7 P. L& K7 h5 y% Wslack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。
要詳細知道slack怎麼算出來的之前，須先了解一些專有名詞。
Launch Edge & Latch Edge
, v) _/ |2 ~8 b/ mhttp://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。
3 n- R5 e* N6 F, ~Latch Edge：接收data的register 2所使用的clock rising edge，會delay Lauch Edge 1個clk。

: _# p! X' ?( l6 ISetup Time & Hold Time
( O/ d" ]5 s4 N0 ~  A6 Lhttp://images.cnblogs.com/cnblogs_com/oomusou/WindowsLiveWriter/timingslackSOCQuartusII_EA20/slack01_ff963616-bb28-426c-8556-afcd59623878.gif
Setup 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。
& A: W2 c; [  x+ d: s( `# {Setup Time與Hold Time必須同時滿足，資料才可順利敲進register。
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Data Arrival Time
, P" _6 `7 `$ ~* Vhttp://images.cnblogs.com/cnblogs_com/oomusou/WindowsLiveWriter/timingslackSOCQuartusII_EA20/slack_new01_3619dde7-c4eb-4391-b2d6-5f548073cdec.gif
! a  l( ?3 _0 C% n# H7 G: u4 kData Arrival Time：data實際到達register 2的input D時的時間。
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。

+ c$ H. D6 y  _Clock Arrival Time
http://images.cnblogs.com/cnblogs_com/oomusou/WindowsLiveWriter/timingslackSOCQuartusII_EA20/slack_new02_133d7e3f-5bf8-4025-b0e8-805598b9e40d.gif
: S/ o- n. d9 x9 |* W8 N$ y" g& L  H: sClock Arrival Time：clock實際到register 2 input的時間。
7 `5 M) p# D: G6 g0 I& X. L所以從Latch Edge開始，經過Tclk2(register 2的clock skew)，即為Clock Arrival Time。

1 ^+ h+ U) ~! }9 `9 f2 \Data Required Time (Setup)
+ J. X. a+ a  I" a( j1 _http://images.cnblogs.com/cnblogs_com/oomusou/WindowsLiveWriter/timingslackSOCQuartusII_EA20/slack_new03_76b16d74-57da-4851-9e58-1351feeb2f3d.gif
) c, z9 O$ e; \+ Q! n% ]3 AData Required Time (Setup)：為了讓資料能敲進register，最遲須在何時能準備好資料。
4 N1 }# s0 z4 E, l0 v0 I, Z( L! j5 N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)。

Data Required Time (Hold)
3 g# y" l" o' i2 U) Rhttp://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。
' c2 x1 x! r$ a: U! k  n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)。
& |, A1 w) ~# w9 B1 H9 G
Setup Slack
http://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。
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。
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。

+ ]8 j* I8 w3 Q' RHold Slack
6 j7 ?4 |  W- X0 ~& G# |- E, G% l1 K; Uhttp://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。
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。

; o% T* {2 n; e/ k% ?; [Reference
Altera Quartus II Software Design Series：Timing Analysis
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