Исходно-синхронный

Синхронная синхронизация источника относится к методу, используемому для синхронизации символов на цифровом интерфейсе. В частности, это относится к технологии, при которой передающее устройство отправляет тактовый сигнал вместе с сигналами данных. Синхронизация однонаправленных сигналов данных привязана к тактовому сигналу (часто называемому стробом), генерируемому тем же устройством, которое генерирует эти сигналы, а не к глобальному тактовому сигналу (т.е. генерируемому мастером шины). По сравнению с другими топологиями цифровой синхронизации, такими как системно-синхронные часы, где глобальный источник синхронизации подается на все устройства в системе, топология с синхронизацией источника может достигать гораздо более высоких скоростей.

Этот тип тактирования распространен в высокоскоростных интерфейсах между микрочипами, включая DDR SDRAM , интерфейс SGI XIO , Intel Front Side Bus для процессоров x86 и Itanium , HyperTransport , SPI-4.2 и многих других.

Причины использования

Причина, по которой синхронизация источника полезна, заключается в том, что было замечено, что все схемы внутри данного полупроводникового устройства испытывают примерно одинаковые изменения технологического напряжения и температуры (PVT). Это означает, что задержка распространения сигнала, испытываемая данными через устройство, отслеживает задержку, испытываемую часами через это же устройство, через PVT. Это преимущество обеспечивает более высокую скорость работы по сравнению с традиционным методом подачи тактового сигнала от третьего устройства как на передатчик, так и на приемник. более сложные схемы восстановления данных или восстановления тактовых данных (такие как системы ФАПЧ Еще одним преимуществом является то, что при использовании этого метода не требуются ).

Или, вместо более высоких тактовых частот, большие системы, использующие синхронизацию источника, могут иметь преимущество более высокой устойчивости к изменению PVT отдельных компонентов.

Временной анализ

Синхронные логические элементы, такие как триггеры, имеют статические критерии синхронизации, которым необходимо удовлетворять, чтобы они работали правильно. В топологии системно-синхронной синхронизации, где на все устройства подаются асимметричные тактовые сигналы, критериями являются:

$T_{clock}>T_{setup}+T_{ko}+T_{skew}$

Топология синхронных часов с источником устраняет два из этих факторов: $T_{ko}$ и $T_{skew}$ . Первое исключается, поскольку сигналы синхронизации и данных подаются идентичными триггерами на одном и том же кристалле при одинаковой температуре и напряжении, тем самым выравнивая $T_{ko}$ виден как часами, так и данными. Последнее устраняется по той же причине — поскольку тактовый сигнал и данные управляются идентичными устройствами и (в идеале) соединены проводами одинаковой длины, рассогласование между тактовым сигналом и данными значительно уменьшается. По этой причине, $T_{clock}$ можно существенно сократить. Поскольку частота обратно пропорциональна периоду тактирования, в результате тактовая частота увеличивается.

Недостатки

Одним из недостатков использования синхронной синхронизации источника является создание отдельной тактовой области на приемном устройстве, а именно тактовой области строба, генерируемого передающим устройством. Эта тактовая область стробирования часто не синхронизирована с основной тактовой областью принимающего устройства. Для правильной работы полученных данных с другими данными, уже присутствующими в устройстве, требуется дополнительный этап логики синхронизации для передачи полученных данных в тактовую область ядра принимающего устройства. Этот этап часто можно найти рядом с исходной синхронной логикой. Обычно это приводит к большей сложности системы по сравнению с системами с глобальной тактовой частотой, но преимущества, как правило, намного больше, чем это увеличение сложности.

Варианты реализации

В шинах двунаправленной передачи данных с каждого устройства могут быть отправлены два противоположных однонаправленных строба. Часто стробоскоп в этом случае работает свободно. То есть строб продолжает переключаться, передаются данные или нет.

Другой вариант — использование одной и той же шины для передачи стробоскопа. В этом случае строб может передаваться только устройством, которое отправляет данные, и может потребоваться передача преамбул и постамбул, чтобы указать начало и конец стробов. (Пример: DDR2 ).

В больших ASIC или процессорах между одними и теми же двумя устройствами могут существовать несколько стробов и групп данных (биты данных, которые связаны с одним и тем же стробом), чтобы учитывать несколько разные вариации PVT в разных областях одного и того же кристалла.

См. также

Внешние ссылки

Обзор типов памяти и реализация дизайна интерфейса DDR