fpga时序分析和slack(SOC) (Quartus II)

你的名字 2022-05-20 04:08 348阅读 0赞

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  
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。  
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

![Center][]

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

![Center 1][]

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。  
Setup Time與Hold Time必須同時滿足，資料才可順利敲進register。  
  
  
Data Arrival Time

![Center 2][]

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。  
  
Clock Arrival Time

![Center 3][]

Clock 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。  
  
  
Data Required Time (Setup)

![Center 4][]

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。  
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)

![Center 5][]

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)。  
  
Setup Slack

![Center 6][]

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。  
  
Hold Slack

![Center 7][]

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。  
  
  
Reference  
Altera Quartus II Software Design Series：Timing Analysis

http://www.cnblogs.com/oomusou/archive/2010/08/04/timing\_slack.html（

## [timing中的slack是什麼意思? (SOC) (Quartus II)][timing_slack_ _SOC_ _Quartus II] ##

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[timing_slack_ _SOC_ _Quartus II]: http://www.cnblogs.com/oomusou/archive/2010/08/04/timing_slack.html