1.?? 背景

???? 靜態(tài)時序分析的前提就是設(shè)計者先提出要求，然后時序分析工具才會根據(jù)特定的時序模型進行分析，給出正確是時序報告。

　　進行靜態(tài)時序分析，主要目的就是為了提高系統(tǒng)工作主頻以及增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性。對很多數(shù)字電路設(shè)計來說，提高工作頻率非常重要，因為高工作頻率意味著高處理能力。通過附加約束可以控制邏輯的綜合、映射、布局和布線，以減小邏輯和布線延時，從而提高工作頻率。

2.?? 理論分析

?? 2.1???固定參數(shù)launch edge、latch edge、Tsu、Th、Tco概念

2.1.1???????? launch edge

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　　時序分析起點（launch edge）：第一級寄存器數(shù)據(jù)變化的時鐘邊沿，也是靜態(tài)時序分析的起點。

2.1.2??????? latch edge

　　時序分析終點（latch edge）：數(shù)據(jù)鎖存的時鐘邊沿，也是靜態(tài)時序分析的終點。

2.1.3???????? Clock Setup Time (Tsu)

　　建立時間（Tsu）：是指在時鐘沿到來之前數(shù)據(jù)從不穩(wěn)定到穩(wěn)定所需的時間，如果建立的時間不滿足要求那么數(shù)據(jù)將不能在這個時鐘上升沿被穩(wěn)定的打入觸發(fā)器。如圖3.2所示：

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?圖3.2? 建立時間圖解

2.1.4??????? Clock Hold Time (Th)

　　保持時間（Th）：是指數(shù)據(jù)穩(wěn)定后保持的時間，如果保持時間不滿足要求那么數(shù)據(jù)同樣也不能被穩(wěn)定的打入觸發(fā)器。保持時間示意圖如圖3.3所示：

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?

圖3.3? 保持時間圖解

2.1.5???????? Clock-to-Output Delay（tco）

　　數(shù)據(jù)輸出延時（Tco）：這個時間指的是當時鐘有效沿變化后，數(shù)據(jù)從輸入端到輸出端的最小時間間隔。

2.2??? Clock skew

　　時鐘偏斜（clock skew）：是指一個時鐘源到達兩個不同寄存器時鐘端的時間偏移，如圖3.4所示：

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圖3.4? 時鐘偏斜

　　時鐘偏斜計算公式如下：

?????????????????????????????????????? ??? Tskew = Tclk2 - Tclk1　　　　　　　　　　　（公式2-1）

2.2??? Data Arrival Time

　　數(shù)據(jù)到達時間（Data Arrival Time）：輸入數(shù)據(jù)在有效時鐘沿后到達所需要的時間。主要分為三部分：時鐘到達寄存器時間（Tclk1），寄存器輸出延時（Tco）和數(shù)據(jù)傳輸延時（Tdata），如圖3.5所示

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圖3.5? 數(shù)據(jù)到達時間

　　數(shù)據(jù)到達時間計算公式如下：

　　　Data Arrival Time = Launch edge?+ Tclk1 +Tco + Tdata　　　　　　　　（公式2-2）

2.3??? Clock Arrival Time

　　時鐘到達時間（Clock Arrival Time）：時鐘從latch邊沿到達鎖存寄存器時鐘輸入端所消耗的時間為時鐘到達時間，如圖3.6所示

圖3.6? 時鐘到達時間

時鐘到達時間計算公式如下：

???????????????????????????????????????? 　Clock Arrival Time = Lacth edge + Tclk2　　　　　　　　　　　　　　（公式2-3）

2.4??? Data Required Time（setup/hold）

　　數(shù)據(jù)需求時間（Data Required Time）：在時鐘鎖存的建立時間和保持時間之間數(shù)據(jù)必須穩(wěn)定，從源時鐘起點達到這種穩(wěn)定狀態(tài)需要的時間即為數(shù)據(jù)需求時間。如圖3.7所示：

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圖3.7? 數(shù)據(jù)需求時間

　　（建立）數(shù)據(jù)需求時間計算公式如下：

　　　　　　　　　Data Required Time = Clock Arrival Time - Tsu　　　　　　　　　　　　（公式2-4）

　　（保持）數(shù)據(jù)需求時間計算公式如下：

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Data Required Time = Clock Arrival Time?+ Th　　　　　　　　　　　??? （公式2-5）　

2.5??? Setup slack

　　建立時間余量（setup slack）：當數(shù)據(jù)需求時間大于數(shù)據(jù)到達時間時，就說時間有余量，Slack是表示設(shè)計是否滿足時序的一個稱謂。

?圖3.8? 建立時間余量

　　如圖3.8所示，建立時間余量的計算公式如下：

　　　　　　　　　　Setup slack = Data Required Time - Data Arrival Time　　　　　　　　（公式2-6）

　　由公式可知，正的slack表示數(shù)據(jù)需求時間大于數(shù)據(jù)到達時間，滿足時序（時序的余量），負的slack表示數(shù)據(jù)需求時間小于數(shù)據(jù)到達時間，不滿足時序（時序的欠缺量）。

3.1.7??? 時鐘最小周期

　　時鐘最小周期：系統(tǒng)時鐘能運行的最高頻率。

　　1.　 當數(shù)據(jù)需求時間大于數(shù)據(jù)到達時間時，時鐘具有余量；

　　2.??? 當數(shù)據(jù)需求時間小于數(shù)據(jù)到達時間時，不滿足時序要求，寄存器經(jīng)歷亞穩(wěn)態(tài)或者不能正確獲得數(shù)據(jù)；

　　3.??? 當數(shù)據(jù)需求時間等于數(shù)據(jù)到達時間時，這是最小時鐘運行頻率，剛好滿足時序。

　　從以上三點可以得出最小時鐘周期為數(shù)據(jù)到達時間等于數(shù)據(jù)需求時間，的運算公式如下：

?????????????????????????????????????????????????????????????? Data Required Time?= Data Arrival Time　

圖解Setup?與?Hold?Slack

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?

從上面兩個圖中可以清晰的看出Setup與Hold Slack的定義與計算方法:

Setup slack=latch edge+Tclk2-Tsu-(launch edge+Tclk1+Tco+Tdata)

????????????????=(latch edge-lanuch edge)+(Tclk2-Tclk1)-(Tsu+Tco+Tdata)

對于工具默認的單周期來說，latch edge-lanuch edge=T，如果不考慮時鐘的skew，Tclk2-Tclk1=0，上式可以表達成：

Setup slack=T-(Tsu+Tco+Tdata),這就是為什么說源寄存器與目的寄存器之間延遲不能太長的原因，延遲越長，slack越小。

Hold slack=data arrival time – data required time
?????????????=(launch edge + Tclk1 + Tco + Tdata) – (latch edge + Tclk2?+ Th)
?????????????=(launch edge – latch edge) – (Tclk2 – Tclk1) + (Tco + Tdata?+ Th)

注意，上式中的launch edge為next launch edge，即為latch edge，所以launch edge – latch edge=0，如果不考慮時鐘的skew，Tclk2-Tclk1=0，上式可以表達成：

Hold slack=Tco + Tdata – Th，這就是為什么說源寄存器與目的寄存器之間延遲不能太短的原因，時間太短，slack越小。

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setup? slack 計算

?

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hold? slack 計算

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轉(zhuǎn)載自：

http://www.cnblogs.com/inet2012/archive/2012/03/07/2384149.html

轉(zhuǎn)載于:https://www.cnblogs.com/socquan/p/3264972.html

總結(jié)

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