同步复位对比异步复位 - 2023.2 简体中文

适用于 FPGA 和 SoC 的 UltraFast 设计方法指南 (UG949)

Document ID
UG949
Release Date
2023-11-29
Version
2023.2 简体中文

如需复位,AMD 建议使用同步复位。同步复位相比于异步复位具有如下优势:

  • 同步复位可以直接映射至器件架构中的更多资源元件。
  • 异步复位会影响通用逻辑结构的最大时钟频率。由于所有 AMD 器件的通用寄存器均可将置位/复位编程为异步或同步,可能看似使用异步复位不会受到任何惩罚。使用全局异步复位并不会增加控制集。但由于需要将此复位信号布局到所有寄存器元件,因此会增加布线复杂性。
  • 复位断言有效期间,异步复位导致块 RAM、LUTRAM、以及 SRL 的存储器内容损坏的可能性更高。对于含异步复位(用于驱动块 RAM、LUTRAM 和 SRL 的输入管脚)的寄存器尤其如此。
  • 需要更高密度或者微调布局时,同步复位会为控制集重新映射提供更多的灵活性。如果在布局更优化的 slice 中发现不兼容的复位,那么可将同步复位重新映射到寄存器的数据路径。这样即可根据需要减少布线资源使用率并增加布局密度,从而实现正确的适配并改善可实现的时钟频率。
  • DSP48 和块 RAM 等部分资源仅包含同步复位以供块内的寄存器元件使用。在与这些元件关联的寄存器元件上使用异步复位时,可能无法在不影响功能的前提下直接将这些寄存器推断到这些块中。

以下另提供了其他注意事项:

  • 对于同步复位的复位小毛刺,时钟会充当滤波器的角色。但如果这些毛刺出现在有效时钟沿附近,那么触发器可能会变为亚稳态。
  • 同步复位可能需要扩大脉冲宽度,以确保复位信号脉冲宽度足够容纳时钟沿有效期间存在的复位。
  • 使用异步复位时,请务必对异步复位断言无效操作进行同步。虽然在复位断言有效期间可以忽略时钟与复位之间的相对时序,但复位释放必须同步到时钟。不执行复位释放时钟沿同步可能导致亚稳态。复位释放期间,与寄存器的时钟管脚相关的复位管脚必须满足建立时间和保持时间的时序条件。异步复位的建立时间和保持时间条件违例(例如,复位的恢复和移除时序)可能导致触发器变为亚稳态,从而因切换至未知状态而导致设计失败。请注意,此状况与触发器数据管脚的建立时间和保持时间条件违例相似。