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TimeQuest就一定要搞定——时序分析基本概念

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以下内容译自Quartus II Version 7.0 Handbook, Volume 3:Verification的6-13:Timing Analysis Overview部分。

TimeQuest需要读入布局布线后的网表才能进行时序分析。读入的网表是由以下一系列的基本单元构成的:

1. Cells:Altera器件中的基本结构单元。LE可以看作是Cell。

2. Pins:Cell的输入输出端口。可以认为是LE的输入输出端口。注意:这里的Pins不包括器件的输入输出引脚,代之以输入引脚对应LE的输出端口和输出引脚对应LE的输入端口。

3. Nets:同一个Cell中,从输入Pin到输出Pin经过的逻辑。特别注意:网表中连接两个相邻Cell的连线不被看作Net,被看作同一个点,等价于Cell的Pin。还要注意:虽然连接两个相邻Cell的连线不被看作Net,但是这个连线还是有其物理意义的,等价于Altera器件中一段布线逻辑,会引入一定的延迟(IC,Inter-Cell)。

4. Ports:顶层逻辑的输入输出端口。对应已经分配的器件引脚。

5. Clocks:约束文件中指定的时钟类型的Pin。不仅指时钟输入引脚。


7. Nodes:范围更大的一个概念,可能是上述几种类型的组合,还可能不能穷尽上述几种类型。

下面这幅图给出了一个时序网表的示例,展示了基本单元中的一部分。

有了网表的基本单元,我们就可以描述TimeQuest进行时序分析的对象:Edges。

Edges:Port-Pin,Pin-Pin,Pin-Port的连接关系都是Edges。注意,这里的Pin-Pin连接关系既包括Cell内部的连接(Net),也包括相邻Cell外部的Pin-Pin连接。

Edges根据起止路径分为三类。

1. Clock paths:从Clock Port或内部生成的clock Pin到寄存器Cell的时钟输入Pin。

2. Data paths:从输入Port到寄存器Cell的数据输入Pin,或从寄存器Cell的数据输出Pin到另一个寄存器Cell的数据输入Pin。

3. Asynchronous paths:从输入Port到寄存器Cell的异步输入Pin,或从寄存器Cell的数据输出Pin到另一个寄存器Cell的异步输入Pin。

下面这幅图给出了三种不同的Edges。


还要注意这样一组概念,这里的edge指的是时钟沿:

1. Launch Edge:前级寄存器发送数据对应的时钟沿,是时序分析的起点。

2. Latch Edge:后级寄存器捕获数据对应的时钟沿,是时序分析的终点。

下面这幅图给出了发送、捕获时钟沿的示意图。

有了上述的诸多概念,我们就可以得到时序分析公式的基本项了:

1. Data Arrival Time:Launch Edge + 前级寄存器Clock path的延时 + 前级寄存器Cell从时钟Pin到数据输出Pin的Net延时(uTco) + Data path的延时。

2. Data Required Time:Latch Edge + 后级寄存器Clock path的延时 (+ uTh)或(- uTsu)。

3. Clock Arrival Time:Latch Edge + 后级寄存器Clock path的延时。
在下一篇分析建立时间和保持时间时,就必须用到上述三个概念。
 

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