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同步電路設計和異步電路設計的特點

CHANBAEK ? 來源:志芯 ? 作者:Jack Xu ? 2023-01-17 16:53 ? 次閱讀

同步設計和異步設計的特點

同步邏輯是時鐘之間有固定的因果關系。異步邏輯是各時鐘之間沒有固定的因果關系。

同步電路特點:時鐘個數只有一個,電路中觸發器的時鐘輸入端連接同一個時鐘脈沖源,所有觸發器的狀態變化都與所加的時鐘脈沖信號同步;由于只有一個時鐘,所以整個電路所有時鐘應該是同源同相的;一般會濾掉毛刺,不需要特別考慮競爭與冒險;有利于靜態時序分析;設計的電路具有強耦合關系,不利于面積優化與低功耗優化,不靈活;存在時鐘偏斜問題。

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異步電路特點:電路中沒有統一的時鐘(可以有多個時鐘),有些觸發器的時鐘輸入端與時鐘脈沖源相連(與時鐘脈沖源同步),其余觸發器狀態變化不與時鐘脈沖源同步;由于有多個時鐘,因此有些時鐘是同源不同相的,有些是不同源的;很大概率存在競爭與冒險;一般無法對異步電路進行靜態時序分析;電路耦合關系很弱,設計比較靈活,相同條件下比同步電路功耗低;不存在時鐘偏斜問題。

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做模塊劃分時應該考慮哪些問題

結構層次化是設計的一種基本思想,需要注意:結構不宜太深,否則綜合時面積過大,綜合工具會默認做扁平化處理;頂層設置不宜過于復雜,主要完成諸如輸入輸出,模塊調用與實例化,全局時鐘,三態總線,全局復位等等簡單的功能;雙向的信號最好只在頂層出現;子模塊之間最好不要有跨層次的接口;合理考慮子模塊的功能、結構、時序等。

模塊劃分的技巧:對每個同步時序設計的子模塊的輸出使用寄存器處理;將相關的邏輯或者可以復用的邏輯寫在一起;將不同優化目標的部分分開,時序的和面積的分開處理;將時序寬松的分到同一個模塊;將存儲器件獨立劃分;合理規劃模塊的規模。

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圖1 模塊劃分示意圖

組合邏輯設計有哪些考慮點

根據邏輯功能的不同特點,可以將數字電路分成兩大類,一類稱為組合邏輯電路(簡稱組合電路),另一類稱為時序邏輯電路(簡稱時序電路)。

常見組合邏輯電路包括編碼器、譯碼器、數據選擇器、數值比較器、加法器、函數發生器、奇偶校驗器/發生器等。

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圖2 組合邏輯之半加器

組合邏輯設計注意事項包括:避免組合邏輯反饋環路(容易毛刺、振蕩、時序違規等);替換延遲鏈,用倍頻、分頻或者同步計數器完成;替換異步脈沖產生單元(毛刺生成器),用同步時序設計脈沖電路;慎用鎖存器,鎖存器容易產生毛刺。

RTL代碼優化有哪些技巧

Pipelining,即流水線時序優化方法,其本質是調整一個較長的組合邏輯路徑中的寄存器位置,用寄存器合理分割該組合邏輯路徑,從而降低了對路徑的Clock-To-Output和Setup等時間參數的要求,達到提高設計頻率的目的。但是必須要注意的是,使用Pipelining優化技術只能合理地調整寄存器位置。

模塊復用與Resource Sharing,Sharing模塊復用和Resource Sharing是一種節約面積的思想,在設計電路中,在不影響性能的情況下,實現最少的邏輯資源開銷。

邏輯復制是一種通過增加面積而改善時序條件的優化手段。邏輯復制最常使用的場合是調整信號的扇出。如果某個信號需要驅動后級的很多單元,換句話說,也就是其扇出非常大,那么為了增加這個信號的驅動能力,必須插入很多級Buffer,這樣就在一定程度上增加了這個信號路徑的延時。這時可以復制生成這個信號的邏輯,使多路同頻同相的信號驅動后續電路,平均到每路的扇出變低,不需要加Buffer也能滿足驅動能力的要求,這樣就節約了該信號的路徑時延。

香農擴展(Shannon Expansion)也是一種邏輯復制、增加面積、提高頻率的時序優化手段。香農擴展通過邏輯復制、增加MUX(多路選擇器)來縮短某個優先級高但組合路徑長的信號的路徑延時(信號a),從而提高該關鍵路徑的工作頻率,以增加面積換取電路時序性能的優化。其擴展運算公式為:Fa,b,c=aF1,b,c+aF(0,b,c)。

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    同步電路異步電路的區別是什么?

    今天去一家公司面試,筆試時,問了一道問題:1問:同步電路異步電路的區別是什么?2問:上一些什么網站找資料?3問:在指定采購員購買元器件時,如何選擇?
    發表于 05-12 14:45

    雙速異步電動機控制電路設計

    本帖最后由 gk320830 于 2015-3-9 18:37 編輯 雙速異步電動機控制電路設計及文字敘述(文字盡可能的多謝)求求各位高人了.謝謝了!手動控制.自動控制(時間繼電器)三角(低速)雙星行(高速)
    發表于 05-08 12:40

    異步時鐘域的亞穩態問題同步

    相較純粹的單一時鐘的同步電路設計,設計人員更多遇到的是多時鐘域的異步電路設計。因此,異步電路設計在數字電路設計中的重要性不言而喻。本文主要就異步設計中涉及到的
    發表于 07-31 16:51 ?56次下載

    數字邏輯電路設計課程

    數字邏輯電路設計課程 數字邏輯電路的設計包括兩個方面:基本邏輯功能電路設計邏輯電路系統設計。關于基本邏輯功能電路設計一般在《數字電路技術基礎
    發表于 05-24 16:05 ?113次下載

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    發表于 03-30 16:09 ?117次下載

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    儀表放大器的特點電路設計原理 儀表放大器的特點 高共模抑制比  共模
    發表于 03-10 16:54 ?2905次閱讀

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    華為同步電路設計規范 為了增加可編程邏輯器件電路工作的穩定性,一定要加強可編程邏輯器件設計的規范要求,要盡量采用同步電路設計。對于設計中的異步
    發表于 02-11 10:04 ?124次下載

    OP放大電路設計

    OP放大電路設計本書是“實現電子電路設計叢書”之一。本書內容分基礎部分(1~5章)應用部分(6~9章)。本書適對象是相關領域工程技術人員以及大學相關專業本科生,研究生;也可供廣大的愛好者學習參考。[hide]OP放大器電路設計.rar[/hide]
    發表于 11-21 12:27

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    電源電路設計原理及應用&nbsp; 眾所皆知,電源電路設計,乃是在整體電路設計中最基礎的必備功夫,因此,在接下來的文章中,將會針對實體電源電路設計的案例做基本的探討。 電源device電路
    發表于 10-22 11:07

    基本時序電路設計實驗

    實驗二 基本時序電路設計(1)實驗目的:熟悉QuartusⅡ的VHDL文本設計過程,學習簡單時序電路的設計、仿真硬件測試。(2)實驗內容:Ⅰ.用VHDL設計一個帶異步復位的D觸發器,并利用
    發表于 10-11 09:21

    基礎電路設計與應用

    電路設計的基本理論及設計方法。本講義面向剛學完“基礎電路分析”及“現代電路分析”課程后的電子工程、通信控制類專業本科學生。前&nbsp; 言&nbsp;&nbsp;&
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    特種集成開關電源的電路設計 摘要:詳細闡述了四種新型特種集成開關電源的性能特點、電路設計方案及其應用領域。 關鍵詞:特種
    發表于 07-17 10:08 ?1277次閱讀
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    抗惡劣環境下的異步串行接口電路設計

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    發表于 05-14 13:21 ?17次下載

    時序邏輯電路設計

    時序邏輯電路設計6.1 基本D觸發器的設計6.2 JK觸發器6.3 帶異步復位/置位端的使能T觸發器6.4 基本計數器的設計6.5 同步清零的計數器6.6 同步清零的可逆計數器6.7 同步預置數的計數器
    發表于 03-20 10:04

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    異步電路設計:集成電路設計之初,并沒有同步異步的區別,研究的重點在于“mechanical relay circuits”。70年代后,同步設計因為概念簡單、設計方便,逐漸成為設計的主流方案
    發表于 12-23 16:01 ?108次下載
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    Protel DXP電路設計及應用教程是本解析Protel DXP電路設計應用的實例教程?!禤rotel DXP電路設計及應用教程》從實用角度出發,詳細講解了電路原理圖的設計與印制電路板的
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    眾所皆知,電源電路設計,乃是在整體電路設計中最基礎的必備功夫,因此,在接下來的文章中,將會針對實體電源電路設計的案例做基本的探討。電源device電路※輸出電
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