(926)274-88-54
Бесплатная доставка.
Бесплатная сборка.
График работы:
Ежедневно. С 8-00 до 20-00.
Почта: soft_hous@mail.ru
|
|
Звоните! (926)274-88-54 Бесплатная доставка. Бесплатная сборка. |
Ассортимент тканей График работы: Ежедневно. С 8-00 до 20-00. Почта: soft_hous@mail.ru |
  
|
Читальный зал --> Программные средства foundation СТОИТ ЛИ ВОЛНОВАТЬСЯ? Вы, возможно, догадываетесь, что синхронизирующие устройства, изображенные нарис. 8.91 и 8.94, могут сработать неправильно. Это может произойти из-за нарушения требований, предъявляемых временем установления и временем удержания синхронизирующих триггеров, поскольку асинхронный входной сигнал может измениться в любой момент времени. Стоит ли волноваться? , скажете вы. Если сигнал на входе D изменяется вблизи фронта тактового сигнала, то триггер либо увидит это изменение на данном такте, либо пропустит его сейчас и обнаружит на следующем такте. В любом случае это меня вполне устраивает! Проблема все же есть, и она связана с существованием третьей возможности, рассматриваемой в параграфе 8.9. 8.9. Сбой в работе синхронизирующего устройства и метастабильность В парафафе 7.1 было показано, что в случае, когда требования в отношении времени установления и времени удержания триггера не удовлетворены, триггер может войти в третье, метастабшьное состояние посередине между О и 1. Хуже всего то, что время пребывания в этом состоянии, то есть время до того момента, когда триггер свалится в одно из его законных состояний - в состояние О или в состояние 1, - теоретически неофаниченно. Некоторые из вентилей и триггеров, на входы которых поступает метастабильный сигнал, могут интерпретировать его как О, тогда как другие вентили и триггеры будут воспринимать его как 1, в результате чего возникнет того или иного рода несовместимость типа той, какая бьша указана на рис. 8.92. Впрочем, вентили и другие триггеры с метастабильным сигналом на входе, сами могут вырабатывать метастабильные сигналы на своих выходах (ведь, в конце концов, эти схемы оказываются в линейной части их передаточной характеристики). К счастью, вероятность того, что сигнал на выходе триггера и дальше останется метастабильным, уменьшается со временем экспоненциально, хотя никогда и не становится равной нулю. 8.9.1. Сбой в работе синхронизирующего устройства Говорят, что в работе синхронизирующего устройства произошел сбой {synchronizer failure), когда в системе используется выходной сигнал этого устройства, несмотря на то, что он остается метастабильным. Система может обезопасить себя от сбоев в синхронизирующем устройстве, если будет достаточно долго ждать, прежде чем воспользуется выходным сигналом этого устройства. Но что значит достаточно долго ? Для этого необходимо, по крайней мере, чтобы среднее время между сбоями в синхронизирующем устройстве было на несколько порядков больше, чем планируемое разработчиком время использования системой выходного сигнала этого устройства. Метастабильность - это нечто большее, чем академическая проблема. Многим конструкторам довелось стать создателями высокоскоростных цифровых си- 74LS132 100 пФ  100пФ Рис. 8.95. Неудачная попытка построить SR-триггер, защищенный от метастабильности стем, которые страдали тем, что время от времени происходили сбои в их синхронизирующих устройствах (и которые, тем не менее, были доведены до серийного производства). Говорят, что связанные с метастабильностью проблемы первоначально были у целого ряда популярных ИС, в частности, у таких микросхем, как системный времязадающий контроллер AMD 9513, контроллер прерываний AMD 9519, последовательный интерфейс ввода/вывода Z-80 фирмы Zilog, однокристальный микрокомпьютер 8048 фирмы Intel и RISC-процессор AMD 29000. Вы, наверное, задаетесь вопросом: И что, этих разработчиков еще не уволили? . Существует два способа избавиться от пребывания триггера в метастабиль-ном состоянии: 1. Принудительно переводить его в одно из его законных состояний с помощью сигналов, удовлетворяющих объявленным требованиям в отношении минимальной длительности импульса, времени установления и хд. 2. Подождать достаточно долго , пока триггер сам собой не выйдет из состояния метастабильности. Неопытные проектировщики часто пытаются обойти метастабильность другим путем и, как правило, терпят неудачу. Одна из таких попыток представлена на рис. 8.95: коль скоро метастабильность является аналоговой проблемой, ее решение также должно быть аналоговым , - так думает разработчик. Действительно, вентили с триггерами Шмитта на входах и с конденсаторами могут быть использованы в обычных условиях для очистки сигналов от шума. Однако вместо исключения метастабильности, такая схема только усилит этот эффект: построенная из вполне достойных элементов, эта схема навсегда войдет в режим колебаний, как только одновременно будут переведены на неактивный уровень сигналы S L и R L. (Автор должен признаться, что больше 20 лет назад попытался это сделать!) В задачах 8.97 и 8.94 приведены примеры отважных, но неудачных попыток исключить метастабильность. Эти примеры позволят вам почувствовать, что проблемы, возникающие в связи с синхронизирующими устройствами, могут быть очень тонкими, так что необходимо быть бдительным. Единственный способ сделать синхронизирующее устройство надежным состоит в том, чтобы ждать достаточно долго, пока выходной сигнал не перестанет быть метастабильным. На вопрос: Как долго надо ждать, чтобы этого было достаточно? мы ответим в этом параграфе позже. 8.9.2. Время выхода из метастабильности Если требования D-триггера по времени установления и времени удержания удовлетворены, то триггер устанавливается в новое состояние в пределах интервала времени t, после того как прошел фронт тактового сигнала. Если эти требования нарушены, то выход триггера может быть метастабильным сколь угодно долго. Проектируя некоторую систему, мы пользуемся параметром носящим название времени выхода из метастабильности {metastability resolution time), для обозначения максимального времени, в течение которого выходной сигнал может оставаться метастабильным без ущерба для работы синхронизирующего устройства (и системы). Рассмотрим, например, конечный автомат, изображенный нарис. 8.94. В этом случае мы располагаем следующим временем выхода из метастабильности: г elk comb setup где - период тактового сигнала, г- задержка распространения сигнала по комбинационной логике и t - время установления триггеров, используемых в памяти состояния. 8.9.3. Разработка надежного синхронизирующего устройства Самое надежное синхронизирующее устройство - это такое устройство, которое успевает за отведенное время выйти из метастабильности. Но при проектировании цифровой системы мы редко можем позволить себе роскошь понизить тактовую частоту ради надежности. Обычно, напротив, от нас требуют повысить тактовую частоту, чтобы система обладала лучшими характеристиками. Поэтому чаще всего нам нужно, чтобы синхронизирующее устройство работало надежно при очень малых значениях периода тактового сигнала. Мы представим несколько таких схем и покажем, как можно оценить их надежность. Как сказано выше, у конечного автомата с асинхронным входом, структура которого показана на рис. 8.94, время выхода из метастабильности равно t=t]-ють~ setup Чтобы сдблать ВОЗМОЖНО большим при заданном периоде тактового сигнала, нам следует минимизировать t и t. Значение t определяется типом триггеров, используемых в памяти состояния; в общем случае, у более быстрого триггера время установления меньше. Минимальное значение t равно О и достигается в синхронизирующем устройстве, приведенном нарис. 8.96; сейчас мы объясним, как работает эта схема. синхронизирующее устройство ASYNCIN - (асинхронный входной сигнал) CLOCK (системный >CLK МЕТА D Q >CLK SYNCIN Синхронная система тактовый сигнал) Рис. 8.96. Рекомендуемая схема синхронизирующего устройства ООО «Мягкий Дом» - это Отечественный производитель мебели. Наша профильная продукция - это диваны еврокнижка. Каждый диван можем изготовить в соответствии с Вашими пожеланияи (размер, ткань и материал). Осуществляем бесплатную доставку и сборку. Звоните! Ежедневно! (926)274-88-54 Продажа и изготовление мебели. Копирование контента сайта запрещено. Авторские права защищаются адвокатской коллегией г. Москвы. |