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

kenson

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(原創) timing中的slack是什麼意思? (SOC) (Quartus II)
  g) a1 u8 k) g$ G! w8 dAbstract
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。
- y7 h9 F- P2 C8 }要詳細知道slack怎麼算出來的之前，須先了解一些專有名詞。
. m- y) Z+ q3 Y+ WLaunch Edge & Latch Edge
- @' B0 ]4 d5 ^/ shttp://images.cnblogs.com/cnblogs_com/oomusou/WindowsLiveWriter/timingslackSOCQuartusII_EA20/slack_new00_ef1e43e4-790e-4a32-b3aa-a8c3624fb7f4.gif
; L5 T# c! p- F# s% {4 bLaunch Edge：產生data的register 1所使用的clock rising edge。
Latch Edge：接收data的register 2所使用的clock rising edge，會delay Lauch Edge 1個clk。

Setup Time & Hold Time
8 x, h) Y7 \# I9 K* x. ~- uhttp://images.cnblogs.com/cnblogs_com/oomusou/WindowsLiveWriter/timingslackSOCQuartusII_EA20/slack01_ff963616-bb28-426c-8556-afcd59623878.gif
, r1 z* m) B% ]0 U8 rSetup 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。
. l, F- O. r8 s9 I" EHold 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。
4 G( @9 s* r9 ?( A; b% N5 _: NSetup Time與Hold Time必須同時滿足，資料才可順利敲進register。
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7 ?3 T8 {/ h. ~  |1 R4 I  pData Arrival Time
http://images.cnblogs.com/cnblogs_com/oomusou/WindowsLiveWriter/timingslackSOCQuartusII_EA20/slack_new01_3619dde7-c4eb-4391-b2d6-5f548073cdec.gif
& G( x4 X4 r2 k7 V  j% j6 qData 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。

. [9 e# R7 I0 v; YClock Arrival Time
% ~5 Y% x: e; N" thttp://images.cnblogs.com/cnblogs_com/oomusou/WindowsLiveWriter/timingslackSOCQuartusII_EA20/slack_new02_133d7e3f-5bf8-4025-b0e8-805598b9e40d.gif
Clock Arrival Time：clock實際到register 2 input的時間。
: U! A% L/ D* T4 y所以從Latch Edge開始，經過Tclk2(register 2的clock skew)，即為Clock Arrival Time。

6 q9 t& U5 J8 L( SData 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。
; m. p7 a* ~- Y5 d8 u, _: U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)。
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3 Y9 R# b, t' L& m9 M$ qData Required Time (Hold)
) T. q( l" Q! `/ Nhttp://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。
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)。
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/ d8 _/ ]$ h- }# P5 V1 mSetup 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。
3 X8 l1 m+ Z: Z& K* K& l4 S$ Z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。

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。
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。
* \. Y3 x( F& r% N7 R* W# ~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。

5 Q# p( Q, t6 \8 HReference
3 x& N9 q5 V, c7 T3 @Altera Quartus II Software Design Series：Timing Analysis
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