// Verilogの記述例(Example 5a - Correct way to model a flip-flop with asynchronous reset using Verilog), // Verilog-2001: permits comma-separation, // Good DFF with asynchronous set and reset and self-, Azure×コミュニティ「Azure Rock Star Community Day」イベントレポート. }); 参照) FPGA内部のクロックのバラつきの制約(Appendix2-1. margin-right: 1px; 動作時の振る舞いでもif-elseが必要になることがあるため、優先度を考慮する必要が出てくる。, 1つ目の問題は、一部のシミュレータで、リセットをブロックしてしまうことである。 リセットなしのFFとのことをフォロワーFFと呼んでいる。フォロワーFFは単純なシフトレジスタのこと。, 以下に示すコードでは、データをキャプチャしてフォロワーFFを経由して出力している。, このコードは、以下のような回路を生成するらしい。ldにリセットがつながるのはラッチを構成するためと思われる。, なので、フォロワーFFを生成したい場合は以下のようにprocess文を分けること。, 非同期リセットでは上記2つのコーディングスタイルで生成される回路に違いはないらしい。これは、リセットロジックが一番外側のif文に入るため？それでも上の(最初の)コードではラッチを生成しそうな気がするが。, 推論されるFFは、独立にモデル化されるべきではない。 height: 0; I am so confused! } lang: 'ja', size: 'medium' まぁ、ASICでは重要なことなんだろうな、とは思う。, これ以降、非同期リセットの問題を解消するための記述が続く。(もうおなかいっぱいなのでここでやめた). Asynchronous Resets? "; 非同期リセットは不要なリソースを使用したり、タイミング解析が複雑になることが多い。, アクティブHighを推奨 遅いクロック信号で、よく発生するトラブルに、グリッチがあります。これは、クロック信号の立ち上り、立ち下りの途中、スレッショルドレベル付近で、信号にリングバックなどのノイズが発生して、瞬間的にクロックがon, offして、誤動作するものです。 clock コンポーネントクロック周波数 グリッチの長さ −≤ 8 − 67 mhz 8 < グリッチの長さ ≤ 256 − − 40 mhz 変更履歴 ここでは、過去のバージョンからコンポーネントに加えられた主な変更を示します。 バー ジョン 変更の説明 変更の理由 / 影響 /* End hide from IE-mac */ $('#google_plusone').socialbutton('google_plusone', { $('.facebook_share').socialbutton('facebook_share', { クロックマルチプレクサを駆動する第1のクロック入力から第2のクロック入力への切換えにおいて起こるグリッチを低減する。 - グリッチフリークロック信号マルチプレクサ回路および動作の方法 - 特開2012−217175 - 特許情報 By following users and tags, you can catch up information on technical fields that you are interested in as a whole, By "stocking" the articles you like, you can search right away. display: inline-block; 参照) クロックグループの制約(Appendix2-2. }); How will I ever know which to use? 同期リセットを使用すると、HDLコード上でリセット時の振る舞いと動作時の振る舞いをif-elseで区切ることになる。 /* Hides from IE-mac \*/ clear: both; } その回避方法が書いてある。(これって今でもそうなの？？こわい), データパスに依存せずにリセットできる。 参照) Multi-cycle path の制約(Appendix 2-6. Synchronous Resets? } content: ". float: left; you can read useful information later efficiently. Why not register and get more from Qiita? 2002年に書かれた上記資料を参考に、何年も前に書いたやつをアップデートした。 show_faces: true, この資料の筆者は、ASICはすべてのFFはリセット可能であるべき、また、非同期リセットを推奨、としている。 ファンアウトが大きい配線は、アクティブHighにしたほうが良い。, ※以降、元の資料ではVerilogとVHDLを併記しているが、個人的好みでVHDLよりになる。, VHDLのprocess文では、FFのみを記述するべきである。また、リセットありのFFとリセットなしのFFを混在させるべきではない。 display: block; 以下、カウンタ(ロード、キャリーあり)のHDL例とその生成回路である。, 同期リセットはクロックエッジでしか認識されないので、パルス幅に気を配る必要がある。場合によってはパルス幅の拡張が必要になる。, また、組み合わせ回路によってリセットが生成されている場合、リセットの値は不定(X)となることがある。これはシミュレータによってはリセットがブロックされる要因となる。 参考資料: Synchronous Resets? $(function() { 前記グリッチ低減クロック切換え回路は更に、少なくとも前記第1のクロック信号入力と前記第2のクロック信号入力とを独立して動作する部分の回路を用いて、前記クロックマルチプレクサ回路の動作をテストする回路及び命令を備えるシステム。 文献「クロックグリッチを利用した故障攻撃に対するカウンタ用いた耐タンパaes暗号回路」の詳細情報です。j-global 科学技術総合リンクセンターは研究者、文献、特許などの情報をつなぐことで、異分野の知や意外な発見などを支援する新しいサービスです。 button: 'horizontal', アクティブLowの場合、インバータが挿入されることがある。 (待ち時間なし、かつ任意のタイミングで、回路を既知の状態にできる) } I am so confused! height: 1%; button: 'button_count', action: 'like', visibility: hidden; るグリッチの大きさは注入位置からクロック端子や電源 端子までの妨害波の伝達係数に依存することを推定した。 後者では、クロックグリッチの振幅およびタイミングを 変化させた時の発生フォルトを観測し、グリッチ振幅が論 }); .clearfix { もともとグローバルバッファにはいろいろな機能がついているので、その mux 機能を使うこともできる。 ただし、切り替え時にグリッチがでないように指定するとクロック同期で切り替えるので、切り替え元のクロックが止まっているときは切り替えできなくなることに注意。 リセット信号にグリッチが発生する可能性がある場合は同期リセットでないといけない。 クロック周期の時間だけ、リセットの伝搬に余裕ができる。 3.3 Disadvantages of synchronous resets. * html .clearfix { $('#facebook_like').socialbutton('facebook_like', { .block div { (※FPGAの場合、適切に初期値を入れておけば回避できる、かつ実機でも問題ないと思われる。), トライステートのバスがある場合は注意が必要。電源ONのときに競合を防ぐためには非同期のPower on resetが必要になる。, 著者は非同期リセットが好きだが、非常に危険。非同期リセットでもっとも注意が必要なのはリセット解除のタイミングである。, まず、Verilogではリセットをセンシティビティリストへ追加して、negedge rst_nのようにエッジセンシティブに記述する必要がある。(Synopsysの合成ツールの制限？), 次にVHDLではif clk'event and clk = '1'の前にリセットの条件を入れることで非同期リセットであることを示す。, このあたりにツールに対する細かい設定方法が書いてあるが、理解できない。最近のツールではとりあえず非同期リセットピンの制約(sdc/xdcファイルで指定)にはset_false_pathを設定しておけば問題ないと思われる。, Verilogのシミュレーションでは、非同期リセットと非同期セットの両方を含むデザインを正しく動かせないらしい。 Asynchronous Resets? 収集に関しては慎重に行っておりますが、もし掲載内容に関し異議がございましたら. What is going on with this article? 推論されるFFや、各機能はすべて一つのprocess文であるべき。 (そんなシミュレータあるの？), 2つ目の問題は、リセット信号のファンアウトなどにより遅れてやってくることである。 この問題は、シミュレーションだけの問題であるが、実機とシミュレーションで動作が変わってしまい、結果を予測できなくなる。 この連載では、システム設計とレイアウトの考え方や、新しい技術の紹介などを中心にいくつかの大きな項目について説明していきます。この講座では、ある程度、回路や解析の知識がある方を対象としているため、専門用語や概念が説明無しに出てきます。用語が分からない方は、メールでお問い合わせいただくか、本サイト内の他の講座を合わせてお読みください。, 高速システムでは、論理回路設計とレイアウト設計の関係は、これまでのデジタル回路設計に比べて、ずっと密接に関連するようになっています。, そして、論理回路設計とレイアウト設計の間を密接に接続する接着剤として、伝送線路解析があります。, 最近では、これにIC設計までを含めた、協調設計の必要性が話題になっていますが、ここでも、論理設計と基板設計、IC設計、ICパッケージ設計を結び付けているのは、PI解析を含めた「PI, SI解析」です。SIやPIについては、いずれ、「GHｚ信号の解析講座」で詳しく説明します。, この連載の目的は、このSI技術を中心に、論理回路設計とレイアウト設計の関係を説明していくことです。, 最初のテーマとして、クロッック回路の回路設計とレイアウト設計について、何回かにわたって紹介していきます。, システムにクロックは不可欠なものです。CPUは全て、クロックを基本に動作し、このクロックのスピードがCPUの性能の指針となっているほどです。, つまり、「1.8ギガチップより2.4ギガチップの方が高速だ」、などです。また、メモリーシステムも全てDDR-2 800とかDDR-2 533などのように、クロックで表しています。PCI-33やPCI-66もクロック速度です。, しかし、デジタルシステムの中には、全くクロックの無いシステムも存在します。例えば、ルームエアコンや冷蔵庫のコントローラを考えます。, 温度設定ボタンで、温度を設定するとその温度はコントローラの液晶に表示されます。温度センサーから入力した温度と設定温度を比較して、設定温度の方が低ければ、冷房をONにします。, 外気温度が変化すれば、その都度、センサーからの入力データが変化して、システムが動作します。, このような回路では、クロックは使わないで、以下の図のような回路を組むことができます。, 実際には、エアコンや冷蔵庫のコントローラでもマイコンを組み込んでクロックを使って動作しています。, クロックの無い非同期回路など、特殊な回路のように思われるかも知れませんが、実は、DDRやSDR以前のメモリーシステムではクロック信号は使われていません。, SDRメモリーでは、クロック信号で同期させることから、「同期式メモリー（Synchronous Dynamic RAM）」と呼ばれています。, このように、クロックを使わないで動作するデジタル回路を非同期回路(Asynchronous Circuit)と呼びます。, このFFはT入力の立下りエッジで、Q、－Q出力を反転させます。つまり、最初のFFのInputに32のパルスが入力されると、最初のQ1出力は16パルス、次のFFのQ2出力には８パルス、Q3出力には４パルスの信号が出力されます。, つまり、1つのFFで、パルスの数が1/2になる、バイナリカウンタ回路になっています。, ここで問題は、FF1の入力に対して、FF1の出力は、FFの内部の回路動作時間だけ遅れて出力されます。FF2の出力はFF1の入力に対して、FF2個分の遅れの後、データが出力されます。, 非同期回路では、データの入力、出力タイミングは少しずつ違っています。データを読む時には、全てのデータが出揃った時を見計らって読み込むとか、エアコンのセンサーのように、いつでも、データが変化した時に読み込むなどの回路が必要です。, しかし、システムが高速になると、全てのデータが出揃った時まで、待ってからデータを読み込むのでは、回路の動作は、最も遅い回路に余裕を持たせた遅い速度で動作しないと、安定した動作が保てません。, それに対して、一般の回路のようにクロック信号を使い、全ての素子が、クロック信号を基に動作するようにすれば、クロックの速度で、回路が動作できます。この様なクロックを基準に動作する回路を同期回路(Synchronous Circuit)と呼びます。, 最近はクロックで動作する回路ですが、システム全体が統合したクロックで動作するのではなく、小さな回路ブロックや、相互接続しているＩＣ間だけでローカルなクロックを使って動作するような回路を非同期回路(Clockless Circuit) と呼ぶこともあります。, このＦＦはClk入力端子を持ちClk信号の立ち下りエッジで、Ｔ端子のデータを読み込み、Clk信号の立ち上りエッジで、読み込んだデータを出力します。, この回路では、全てのＦＦがClk信号の立ち下りから同じ時間の遅延でデータを出力します。, このようにすれば、Clk信号の立ち上りエッジで全てのＦＦの出力データを読み込めば、必ず正しいデータが読み込めます。例え、データの入力（INPUT）がどのタイミングで入力されても、FFの出力、Q1, Q2, Q3, Q4は全て同じタイミングで出力されます。, クロック信号のタイミングで、非常に高速で回路を動作させても、正しいデータが読めることになります。このように、同期回路では、非同期回路より、回路の高速動作が可能となります。, このため、現在の高速回路では、クロック信号を使った同期方式の回路が主流で、クロック信号は、回路全体の動作を制御する非常に重要な信号となっています。, クロック信号はシステムの動作を制御する基本信号です。全てのICはクロック信号に同期して動作します。このため、クロック信号が、誤動作したりノイズで正確に伝わらなかったりすると、システム全体が誤動作して、動作しなくなります。, クロックは高速クロックはもちろんですが、例え、遅い信号でも必ずシミュレーションして、きちんと波形歪みが無く、正しいタイミングで、他のICやコネクタに伝わっていることを確認します。, 遅いクロック信号で、よく発生するトラブルに、グリッチがあります。これは、クロック信号の立ち上り、立ち下りの途中、スレッショルドレベル付近で、信号にリングバックなどのノイズが発生して、瞬間的にクロックがON, OFFして、誤動作するものです。, 特に遅いクロック信号では、シミュレーションでも、立ち上り、立ち下りの途中のバウンスを見落とすことがありますので注意しましょう。.