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Latenz kombinatorischer Auswahl und registrierter Ausgänge

Analysieren, wie das Speichern eines MUX-Ergebnisses Schnittstelle und Latenz verändert.

Warum ein Register hinter dem Ausgang steht

Der kombinatorische MUX-Ausgang^{Multiplexer Kombinatorische Schaltung, die gemäß Auswahlsignal einen Eingang zum Ausgang verbindet. Die Zuordnung von Auswahlbits und Eingangsnummern muss festgelegt sein. Mehr erfahren} kann bei jeder Daten- oder Auswahländerung wechseln. Ein nachgeschaltetes Register^{Register Speichert einen Zustand aus mehreren Bits. Die synchronen Register dieses Kurses übernehmen festgelegte Eingaben an Taktflanken. Mehr erfahren} lässt die nächste Stufe einen an der Taktgrenze festgelegten Wert verwenden, verändert aber Beobachtungszeit und Latenz.

Für die vor Flanke k bereitstehenden Eingänge $a_k,b_k,s_k$ und den danach gespeicherten Wert $q_{k+1}$ gilt:

y_k=\overline{s_k}a_k+s_kb_k,\qquad q_{k+1}=y_k

Definieren Sie bei jeder Latenzangabe, wann Eingänge angelegt und Ausgänge beobachtet werden. Sind beide Schnittstellenseiten Registerausgänge, bestimmt die Zahl dazwischenliegender Registerstufen die Zykluslatenz.

Zuerst einen kurzen Zeitplan aufstellen

Vor Flanke	a	b	sel	y	q nach Flanke
1	0	1	0	0	0
2	0	1	1	1	1
3	1	0	1	0	0

Ändert sich sel zwischen Flanke 1 und 2, ändert sich y zuerst; q hält bis Flanke 2. Ein unmittelbarer Vergleich von q mit der Eingangsänderung kann wie ein Fehler um einen Takt erscheinen.

Die Spalten sind geordnete Beobachtungspunkte, keine gleichmäßige Zeitachse. a=0, b=1. Beachten Sie, wie q zwischen der sel-Änderung und der nächsten Flanke unverändert bleibt.

Zuerst ändert sich y, danach folgt q

Wellenformdaten anzeigen

Wellenformdaten: Jedes Zeichen steht für ein Intervall, ein Punkt hält den vorherigen Zustand und p ist ein Taktzyklus.
Signal	Wellenform	Buswerte
event	`23452`	E1 after → sel → 1 → E2 after → sel → 0 → E3 after
sel	`01.0.`
y	`01.0.`
q	`0.1.0`

Was ein Register nicht löst

Instabile Eingänge nahe der Abtastflanke bleiben auch mit Register unsicher. Ein Auswahlsignal aus einer anderen Taktdomäne benötigt eine eigene Synchronisierung. Ebenso verschwinden Glitches auf y nicht automatisch. Prüfen Sie, ob die Schnittstelle nur q verwendet oder andere Pfade auch y verwenden.

Selbst ausprobieren

Eingangsregister → MUX → Ausgangsregister verwenden denselben Takt. An welcher Ausgangsflanke erscheint normalerweise ein neuer Eingangsregisterwert von Flanke k?

Erklärung lesen

Bei einem normalen synchronen Einzykluspfad an k+1. An k sieht das Ausgangsregister noch den alten Eingangsregisterwert. Der neue Wert durchläuft Clock-to-Q und kombinatorische Verzögerung bis zur nächsten Flanke. Er passiert nicht beide Register sofort an derselben Flanke.