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

kenson

3 m) G: h! V6 ~$ r$ n, G  x! p(原創) timing中的slack是什麼意思? (SOC) (Quartus II)
Abstract
6 f# F+ |; A; G9 y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。
0 @7 ~) O" X2 ~& [$ C& [# p: v" S要詳細知道slack怎麼算出來的之前，須先了解一些專有名詞。
3 D) o6 I* d$ RLaunch Edge & Latch Edge
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。
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
http://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。
3 A2 d$ j* y$ k+ \7 w" LHold 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。
  Z  K1 o: Y+ LSetup 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
/ g* B0 p# F3 h& Whttp://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。
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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) B$ z* R7 T0 e# }" WClock Arrival Time
8 o" a/ f! C5 B3 x+ Uhttp://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。
3 n1 S3 l' w. B2 N* V所以從Latch Edge開始，經過Tclk2(register 2的clock skew)，即為Clock Arrival Time。
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Data Required Time (Setup)
$ f) N. u) d7 t; @+ Q. X  W, g1 ~# Thttp://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 a6 Q; j8 }' [( e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)。

) H, E: ~8 i3 V5 ~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。
0 X( x( I% r" l) ?* t( b; L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)。

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。
) @8 m. ?8 D  |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。
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3 C; @/ d( l: p- HHold Slack
http://images.cnblogs.com/cnblogs_com/oomusou/WindowsLiveWriter/timingslackSOCQuartusII_EA20/slack_new07_4ad4a2f7-d22a-4f50-a875-6b6778d01759.gif
+ x9 c# i/ p9 L4 z: g5 t# |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。
7 P/ }, J$ k/ v8 ]; M& Z8 ]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。
9 n9 P7 Y" a4 e9 ^, t9 v. x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。
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Reference
" n  N+ O( T* [0 M! m! F. ~Altera Quartus II Software Design Series：Timing Analysis



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