ソース同期

ソース同期クロッキングとは、デジタル インターフェイス上のタイミング シンボルに使用される手法を指します。具体的には、送信デバイスがデータ信号とともにクロック信号を送信する手法を指します。単方向データ信号のタイミングは、グローバル クロック (つまり、バス マスターによって生成されるクロック) ではなく、それらの信号を生成する同じデバイスによって供給されるクロック (多くの場合、ストローブと呼ばれます) を参照します。グローバル クロック ソースがシステム内のすべてのデバイスに供給されるシステム同期クロックなどの他のデジタル クロッキング トポロジと比較すると、ソース同期クロック トポロジははるかに高速です。

このタイプのクロッキングは、 DDR SDRAM、SGI XIOインターフェイス、x86およびItaniumプロセッサ用のIntel Front Side Bus 、 HyperTransport、SPI-4.2など、 マイクロチップ間の高速インターフェイスで一般的です。

ソース同期クロッキングが便利な理由は、特定の半導体デバイス内のすべての回路が、ほぼ同じプロセス電圧温度 (PVT) 変動を経験することが観察されているからです。つまり、デバイスを通過するデータが経験する信号伝播遅延は、PVT を介して同じデバイスを通過するクロックが経験する遅延に追従します。この利点により、3 番目のデバイスから送信機と受信機の両方にクロックを提供する従来の手法と比較して、より高速な動作が可能になります。もう 1 つの利点は、この手法を使用すると、より複雑なデータ回復回路またはクロック データ回復回路 ( PLLなど) が不要になることです。

または、ソース同期クロッキングを活用する大規模システムでは、クロック速度を上げるのではなく、個々のコンポーネントの PVT 変動に対する許容度を高めるという利点が得られます。

フリップフロップなどの 同期ロジック要素には、正しく動作するために満たさなければならない静的タイミング基準があります。スキュー調整されたクロックがすべてのデバイスに供給されるシステム同期クロックトポロジでは、基準は次のようになります。

${\displaystyle T_{clock}>T_{setup}+T_{ko}+T_{skew}}$

ソース同期クロック トポロジでは、これらの要因のうち 2 つ、およびが排除されます。前者は、クロック信号とデータ信号の両方が、同じシリコン上の同じフリップフロップによって同じ温度と電圧で駆動されるため排除され、クロックとデータの両方から見た が等しくなります。後者も同じ理由で排除されます。クロックとデータが同一のデバイスによって駆動され、(理想的には) 同じ長さの配線で接続されているため、クロックとデータ間のスキューが大幅に削減されます。このため、を大幅に削減できます。周波数はクロック周期に反比例するため、結果としてクロック周波数が増加します。 ${\displaystyle T_{ko}}$${\displaystyle T_{skew}}$${\displaystyle T_{ko}}$${\displaystyle T_{時計}}$

ソース同期クロッキングを使用する際の欠点の 1 つは、受信デバイスに別のクロック ドメイン、つまり送信デバイスによって生成されるストローブのクロック ドメインが作成されることです。このストローブ クロック ドメインは、受信デバイスのコアクロック ドメインと同期していないことがよくあります。デバイスに既に存在する他のデータと受信データを適切に操作するには、受信データを受信デバイスのコア クロック ドメインに転送するための追加の同期ロジック ステージが必要です。このステージは、ソース同期ロジックと並んでいることがよくあります。これにより、通常、グローバル クロック システムと比較してシステムが複雑になりますが、一般的に、複雑さの増加よりもメリットの方がはるかに大きくなります。

双方向データ転送バスでは、各デバイスから 2 つの反対方向の単方向ストローブを送信できます。この場合、ストローブはフリー ランニングになることがよくあります。つまり、転送中のデータがあるかどうかに関係なく、ストローブは切り替わり続けます。

もう 1 つのバリエーションは、ストローブを転送するために同じバスを共有することです。この場合、ストローブはデータを送信するデバイスによってのみ転送でき、ストローブの開始と終了を示すためにプリアンブルとポストアンブルの送信が必要になる場合があります。(例: DDR2 )。

大規模なASICまたはプロセッサでは、同じダイの異なる領域でわずかに異なる PVT 変動を考慮するために、同じ 2 つのデバイス間に複数のストローブとデータ グループ (同じストローブに関連付けられたデータ ビット) が存在する場合があります。

• クロックリカバリ
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