Кіріспе

Цифрлық интерфейстегі символдарды уақытпен синхрондауға қолданылатын техника. Бұл, ең алдымен, дерек сигналдарымен бірге сағат сигналын жіберуге мүмкіндік беретін әдіс. Бір бағытты дерек сигналдарының уақыты сол сигналдарды жасайтын құрылғыдан шығатын сағатқа (көбінесе строб деп аталады) сәйкес келеді, бірақ жаһандық сағатқа емес (яғни, басқарушы автобус жасаған сағатқа). Жүйелік синхронды сағаттар сияқты басқа цифрлық сағаттық топологиялармен салыстырғанда, онда жүйедегі барлық құрылғыларға жаһандық сағат көзі беріледі, бастапқы синхронды сағаттық топология әлдеқайда жоғары жылдамдыққа жете алады. Бұл типтегі сағаттау микрочиптер арасындағы жоғары жылдамдықты интерфейстерде кеңінен қолданылады, мысалы DDR SDRAM, SGI XIO интерфейсі, Intel x86 және Itanium процессорлары үшін Front Side Bus, HyperTransport, SPI 4.2 және тағы да басқалары.

Пайдалану себептері

Сыртымен синхронды сағаттаудың пайдалы болуының себебі, берілген жартылай өткізгіш құрылғысындағы барлық тізбектер шамамен бірдей процесс кернеуі-температурасы (PVT) өзгеруіне ұшырайтыны байқалды. Бұл деректер құрылғы арқылы таралатын сигналдың кешігуі, сол құрылғы арқылы сағаттың таралу кешігуімен PVT өзгерістеріне қарай сәйкес келеді дегенді білдіреді. Бұл артықшылық, сағатты үшінші құрылғыдан жіберудің дәстүрлі әдісіне қарағанда, жіберуші мен қабылдаушыға жоғары жылдамдықпен жұмыс істеуге мүмкіндік береді. Тағы бір пайдасы – бұл әдіс қолданылғанда күрделі деректерді немесе сағаттық деректерді қалпына келтіру тізбектерінің (мысалы, PLL) қажеті болмайды. Немесе жоғары сағаттық жылдамдықтардың орнына, сыртымен синхронды сағаттауды пайдаланатын үлкен жүйелер жеке компоненттерінің PVT өзгеруіне жоғары төзімділікке ие болуы мүмкін.

Уақытша талдау

Синхронды логикалық элементтер, мысалы, триггерлер, дұрыс жұмыс істеуі үшін орындалуы тиіс статикалық уақыт критерийлеріне ие. Барлық құрылғыларға бірдей қисықтықтағы сағат таралған жүйелік синхронды сағаттық топологияда, критерийлер мыналар: А. Дерек көзімен синхронды сағаттық топология осы факторлардың екеуін жояды. Біріншісі жойылады, себебі сағат және дерек сигналдары бірдей кремний кристаллындағы, бірдей температурада және кернеуде жұмыс істейтін бірдей триггерлермен басқарылады, осылайша сағат пен дерек көретін кешігу теңестіріледі. Екіншісі де сол себепті жойылады, өйткені сағат пен дерек бірдей құрылғылармен басқарылады және (идеал жағдайда) бірдей ұзындықтағы сымдармен қосылғандықтан, сағат пен дерек арасындағы қисықтық едәуір төмендейді. Осы себепті, кешігу уақытын айтарлықтай азайтуға болады. Жиілік сағат периодына кері пропорционал болғандықтан, сағаттың жиілігі артады.

Кемшіліктері

Сыртымен синхронды сағаттануды қолданудың бір кемшілігі – қабылдаушы құрылғыда жеке сағат доменін құру, атап айтқанда, беруші құрылғымен жасалған стробтың сағат доменін. Бұл строб сағатының домені көбінесе қабылдаушы құрылғының негізгі сағат доменімен синхронды болмайды. Қабылданған деректерді құрылғыдағы басқа деректермен дұрыс жұмыс істеуі үшін, қабылданған деректерді қабылдаушы құрылғының негізгі сағат доменіне ауыстыру үшін қосымша синхрондау логикасы қажет. Бұл кезең көбінесе сыртқы синхронды логикамен бірге кездеседі. Бұл, әдетте, жаһандық сағаттану жүйелерімен салыстырғанда жүйе күрделігін арттырады, бірақ оның артықшылықтары көбінесе осы күрделіліктің артуынан әлдеқайда жоғары болады.

Қолданылудағы өзгерістер

Екі бағытты деректерді беру шиналарында әрбір құрылғыдан екі қарама-қарсы бір бағытты импульстар жіберілуі мүмкін. Көбінесе мұндай жағдайда импульс үздіксіз жұмыс істейді. Яғни, деректер беріліп жатса да, берілмесе де импульс ауысып отырады. Тағы бір нұсқасы – бір шинаны бөлісіп, импульсты беру. Бұл жағдайда импульсты тек дерек жіберіп жатқан құрылғы ғана жібере алады және импульстардың басталуын және аяқталуын көрсету үшін преамбулалар мен постамбулаларды жіберу қажет болуы мүмкін. (Мысал: DDR2). Ірі ASIC-терде немесе процессорларда, бір чиптің әртүрлі аймақтарындағы PVT-нің шамалы айырмашылықтарын ескеру үшін екі құрылғы арасында бірнеше импульс және деректер тобы (бір импульсқа байланысты деректер биттері) болуы мүмкін.