(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)
Abstract
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
: S. F( t. w$ o/ ?' b( Jslack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
2 X, d  b6 |% ~$ g( d. Shttp://images.cnblogs.com/cnblogs_com/oomusou/WindowsLiveWriter/timingslackSOCQuartusII_EA20/slack_new00_ef1e43e4-790e-4a32-b3aa-a8c3624fb7f4.gif
0 l) g2 a4 J% c+ v% vLaunch 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。
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Setup Time & Hold Time
- e. c" u* ~. u& zhttp://images.cnblogs.com/cnblogs_com/oomusou/WindowsLiveWriter/timingslackSOCQuartusII_EA20/slack01_ff963616-bb28-426c-8556-afcd59623878.gif
( L, N! W3 @& CSetup 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。
, D. g# _- E6 e0 V* _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。

Data Arrival Time
6 T2 Y7 Z8 b" ghttp://images.cnblogs.com/cnblogs_com/oomusou/WindowsLiveWriter/timingslackSOCQuartusII_EA20/slack_new01_3619dde7-c4eb-4391-b2d6-5f548073cdec.gif
! v% z8 j4 z% L4 B2 k( ?4 t! z# }9 gData Arrival Time：data實際到達register 2的input D時的時間。
+ p/ N& E$ [# H" X9 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。
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Clock Arrival Time
http://images.cnblogs.com/cnblogs_com/oomusou/WindowsLiveWriter/timingslackSOCQuartusII_EA20/slack_new02_133d7e3f-5bf8-4025-b0e8-805598b9e40d.gif
# \$ j+ P: l; y( @$ F* v2 EClock Arrival Time：clock實際到register 2 input的時間。
1 u. [4 M+ K% J% b所以從Latch Edge開始，經過Tclk2(register 2的clock skew)，即為Clock Arrival Time。

Data Required Time (Setup)
http://images.cnblogs.com/cnblogs_com/oomusou/WindowsLiveWriter/timingslackSOCQuartusII_EA20/slack_new03_76b16d74-57da-4851-9e58-1351feeb2f3d.gif
8 R& \* x* F8 X" A) d! n7 V& z4 fData Required Time (Setup)：為了讓資料能敲進register，最遲須在何時能準備好資料。
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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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。
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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Setup Slack
! h5 g+ Y! {; D% @4 ?/ Y) {3 uhttp://images.cnblogs.com/cnblogs_com/oomusou/WindowsLiveWriter/timingslackSOCQuartusII_EA20/slack_new06_29d1e12e-e809-4906-b046-f940ca6b12e9.gif
1 T1 {5 L1 h/ Y+ d( k0 ?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。
- W5 G; C. r$ s, @! x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。
: o! n  X3 c# t6 f" P! L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。
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6 C" g4 z/ F' IHold Slack
; a, H9 |/ A) m: }  \+ n3 zhttp://images.cnblogs.com/cnblogs_com/oomusou/WindowsLiveWriter/timingslackSOCQuartusII_EA20/slack_new07_4ad4a2f7-d22a-4f50-a875-6b6778d01759.gif
: g( j6 P. W% c2 A7 R0 a& L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。
4 }6 e: {) j7 k6 o, B) Q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。
$ {6 k0 L# o2 n* M7 B5 I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。

Reference
Altera Quartus II Software Design Series：Timing Analysis

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