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伝播遅延とは、信号が目的地に到達するまでにかかる時間です。これは、ネットワーク、電子工学、物理学に関係します。
ネットワーキング
コンピュータ ネットワークでは、伝播遅延とは、信号の先頭が送信者から受信者に伝わるまでにかかる時間です。これは、リンクの長さと特定の媒体上の伝播速度の比率として計算できます。
伝播遅延はd / sに等しく、dは距離、sは波の伝播速度です。無線通信では、s = c、つまり光の速度です。銅線では、速度sは通常0.59cから0.77cの範囲です。[1] [2]この遅延は高速コンピュータの開発における大きな障害であり、 ICシステムの相互接続ボトルネックと呼ばれています。
エレクトロニクス
エレクトロニクス、デジタル回路、デジタル エレクトロニクスでは、伝搬遅延またはゲート遅延は、論理ゲートへの入力が安定して変更が有効になった時点から、その論理ゲートの出力が安定して変更が有効になった時点までの時間の長さです。 メーカーのデータシートでは、これは多くの場合、入力が最終入力レベルの 50% に変化した時点から、出力が最終出力レベルの 50% に達するのに必要な時間を指します。 これはレベル変化の方向によって異なる場合があり、その場合には、立ち下がり遅延 t PHLと t PLHまたは t fと t r が別々に示されます。デジタル回路のゲート遅延を短縮すると、より高速にデータを処理し、全体的なパフォーマンスを向上させることができます。 複合回路の伝搬遅延を決定するには、入力から出力までの伝搬遅延の最長パスを特定し、このパスに沿って各伝搬遅延を追加する必要があります。
論理要素の伝播遅延の差は、競合状態の結果として非同期回路にグリッチが発生する主な原因です。
論理的努力の原則は、伝播遅延を利用して、同じ論理ステートメントを実装する設計を比較します。
デバイスの種類によっては、動作温度に応じて伝播遅延が増加/減少する場合があります。たとえば FinFET トランジスタの場合、温度の逆依存性により、温度が上昇するとゲート遅延が減少しますが、金属ワイヤの場合は、導電性材料の抵抗が温度とともに増加する傾向があるため、遅延が増加します。電源電圧のわずかな増加は、上側スイッチングしきい値電圧 V IH (多くの場合、高電圧電源レールのパーセンテージとして表されます) が自然に比例して増加するため、伝播遅延を増加させる可能性があります。[3] 出力負荷容量の増加 (多くの場合、ワイヤ上のファンアウト負荷の増加による) も伝播遅延を増加させます。これらの要因はすべて、RC 時定数を介して相互に影響を及ぼします。負荷容量が増加すると C が増加し、熱誘導抵抗 R 係数が増加し、電源しきい値電圧が増加すると、しきい値に到達するのに複数の時定数が必要かどうかに影響します。ロジック ゲートの出力が長いトレースに接続されている場合、または他の多くのゲートを駆動するために使用される場合 (高ファンアウト)、伝播遅延が大幅に増加します。
配線の長さは6インチ（15cm）ごとに約1nsの伝播遅延があります。[4]論理ゲートの伝播遅延は、使用されている技術に応じて、10ns以上からピコ秒の範囲に及ぶことがあります。[4]
物理
物理学、特に電磁気学の分野では、伝播遅延とは信号が目的地に到達するまでにかかる時間の長さを指します。たとえば、電気信号の場合、信号が電線を伝わるのにかかる時間です。速度係数と無線伝播も参照してください。
参照
参考文献
- ^ 「伝播遅延とは何ですか? (イーサネット物理層)」。イーサネット FAQ。2010年 10 月 21 日。2010 年 11 月 9 日閲覧。
- ^ 「伝搬遅延と最大ケーブル長との関係」。ネットワーク用語集。2011 年 2 月 20 日時点のオリジナルよりアーカイブ。2010年 11 月 9 日に取得。
- ^ 「ロジック信号の電圧レベル」。All About Circuits 。 2016年6月1日閲覧。
- ^ ab Balch, Mark (2003). McGraw Hill - Complete Digital Design デジタルエレクトロニクスとコンピュータシステムアーキテクチャの包括的なガイド。McGraw-Hill Professional。p. 430。ISBN 978-0-07-140927-8。