數(shù)據(jù)路徑和時鐘路徑

reg2reg路徑約束的對象是源寄存器（時序路徑的起點(diǎn)）和目的寄存器（時序路徑的終點(diǎn)）都在FPGA內(nèi)部的路徑。如圖1所示，F(xiàn)PGA內(nèi)部圈起來的部分是從一個寄存器到另一個寄存器的數(shù)據(jù)路徑，他們共用一個時鐘（當(dāng)然也有不共用一個時鐘的reg2reg路徑，這種路徑的分析會復(fù)雜一些，本節(jié)我們只探討同時鐘源的時序路徑）。

對于reg2reg路徑，我們只要告訴FPGA的編譯工具它們的時鐘頻率（或時鐘周期），那么時序設(shè)計(jì)工具通常就“心領(lǐng)神會”的將時鐘周期、建立時間和保持時間等相關(guān)參數(shù)代入特定的公式后，計(jì)算出這條reg2reg的路徑允許的延時范圍，并以此為目標(biāo)進(jìn)行布局布線。

圖1 reg2reg路徑模型

如圖2所示，reg2reg模型中的數(shù)據(jù)路徑（datapath）和時鐘路徑（clock path）清晰明了。所謂數(shù)據(jù)路徑，就是數(shù)據(jù)在整個傳輸起點(diǎn)到傳輸終點(diǎn)所經(jīng)過的路徑；所謂時鐘路徑，則是指時鐘從源端到達(dá)源寄存器和目的寄存器的路徑。相比于數(shù)據(jù)路徑的“華山一條路”，時鐘路徑通常由時鐘源到源寄存器和時鐘源到目的寄存器兩條路徑組成。

圖2 reg2reg的數(shù)據(jù)路徑和時鐘路徑

數(shù)據(jù)到達(dá)路徑和數(shù)據(jù)需求路徑

如圖3所示，為了便于后續(xù)的時序余量分析和計(jì)算，我們提出了數(shù)據(jù)到達(dá)路徑（data arrival path）和數(shù)據(jù)需求路徑（data required path）的概念。數(shù)據(jù)到達(dá)路徑，是指數(shù)據(jù)在兩個寄存器間傳輸?shù)膶?shí)際路徑，由此路徑可以算出數(shù)據(jù)在兩個寄存器間傳輸?shù)膶?shí)際時間；數(shù)據(jù)需求路徑，則是指為了確保穩(wěn)定、可靠且有效的傳輸（即滿足相應(yīng)的建立時間和保持時間要求），數(shù)據(jù)在兩個寄存器間傳輸?shù)睦碚撍钑r間的計(jì)算路徑。

從圖2.11的示意可以看到，兩條路徑的傳輸起點(diǎn)都是時鐘源，傳輸終點(diǎn)都是目標(biāo)寄存器。數(shù)據(jù)到達(dá)路徑包括了數(shù)據(jù)路徑和一條時鐘路徑（時鐘源到源寄存器），這兩條路徑的總延時就是數(shù)據(jù)到達(dá)時間。而數(shù)據(jù)需求路徑則只有一條從時鐘源到目的寄存器的時鐘路徑，在進(jìn)行數(shù)據(jù)需求時間計(jì)算時，應(yīng)結(jié)合寄存器的建立時間和保持時間進(jìn)行計(jì)算。

圖3 reg2reg的數(shù)據(jù)到達(dá)路徑和數(shù)據(jù)需求路徑