從fan-in、fan-out看setup和hold time violation

建立時間 ：時鐘上升沿之前數(shù)據(jù)保持穩(wěn)定時間

保持時間：在時鐘上升沿之后數(shù)據(jù)保持穩(wěn)定的時間。

建立時間Tsu

根據(jù)時鐘周期公式：

Tco+Tdata+Tsu-Tskew< Tcycle

可以推導(dǎo)出建立時間的裕量Sslack為：

Tcycle-(Tco+Tdata+Tsu-Tskew) >0

當Sslack大于等于0時即滿足建立時間的要求。

保持時間Th

保持時間的目的是防止下一次的數(shù)據(jù)傳輸過快，將本次的數(shù)據(jù)沖刷掉，是對上次數(shù)據(jù)時間的約束。經(jīng)過Tsu建立時間之后，觸發(fā)器進入建立時間階段，在該階段最擔心的問題是下一次的數(shù)據(jù)來的太快，導(dǎo)致還未滿足保持時間的要求。

所以要求下一次數(shù)據(jù)到來的時間要大于Th，而下一次數(shù)據(jù)到來的時間為:

Tco+Tdata-Tskew

所以保持時間裕量計算公式為：

Hslack=(Tco+Tdata-Tskew) >0

扇入與扇出

扇入 ：扇入系數(shù)是指門電路允許有幾個輸入，一般門電路允許的扇入系數(shù)為1~5，最多不超過8。

扇出 ：扇出系數(shù)是指門電路允許驅(qū)動同類型的門的個數(shù)，也就是負載能力，一般門電路的扇出系數(shù)為8，驅(qū)動器的扇出系數(shù)為25，體現(xiàn)了門電路的驅(qū)動能力。

灌電流與拉電流

灌電流：當門電路的輸出端為低電平時，邏輯門的輸入電流為灌電流。灌電流越大，邏輯門輸出低電平就越高。

拉電流：當門電路的輸出端為高電平時，邏輯門的輸出電流為拉電流。拉電流越大，邏輯門的輸出高電平就越低。

上拉電阻和下拉電阻

上拉電阻：上拉電阻就是將一個不確定信號的電平鉗位在高電平（拉電流），來增加高電平時的驅(qū)動能力，以解決邏輯門驅(qū)動能力不足的問題。

下拉電阻：下拉電阻就是將一個不確定信號的電平鉗位在低電平（灌電流），其作用是吸收電流，防止灌電流過大提高邏輯門的輸出電壓大小。

當輸出負載大于其負載能力時：

1、 邏輯門輸出低電平時，可能灌電流過大，輸出電壓Vol可能大于規(guī)定的Volmax

2、 邏輯門輸出高電平時，可能拉電流過大，輸出電壓Voh可能小于規(guī)定的Vohmin

3、 輸出的傳播延時大于規(guī)格說明的延遲值，主要表現(xiàn)為Net_delay（Tdata）

4、 輸出的上升和下降時間可能會高于規(guī)定值

5、超負載工作，電流較大，降低其可靠性，最終引起器件失效

Setup Violation與Hold Violation

根據(jù)建立時間公式Tsu：

Tcycle-(Tco+Tdata+Tsu-Tskew) >0

以及保持時間公式Th：

Hslack=(Tco+Tdata-Tskew) >0

當發(fā)生Setup Vioalation或Hold time Violation時，由于Tco是寄存器的固有屬性，系統(tǒng)時鐘一般也是固定的，可通過減小Tdata（當Sslack<0時）或者增大Tdata（當Hslack<0時），完成時序違例的優(yōu)化：

舉一反二，以保持時間違例進行說明，控制Tdata，Tdata包含數(shù)據(jù)延遲和布線延遲兩部分，其關(guān)鍵在于如何降低數(shù)據(jù)延遲和布線延遲。

（1）、減小扇出Fanout，根據(jù)上文的分析可以分析Fanout較多時增加Net_delay，不利于時序收斂。減小扇出的方法有：

a、寄存器復(fù)制，幾個寄存器復(fù)制原先的驅(qū)動信號，分擔原本由一個寄存器驅(qū)動的多個模塊。

b、設(shè)置Max_Fanout，在代碼中設(shè)置信號屬性，將對應(yīng)的Max_Fanout設(shè)置為一個合理的值，當實際中fanout超過此值時，綜合器極性自動優(yōu)化，但是過低的扇出可能造成設(shè)計阻塞反而不利于約束。

c、BUFG，全局緩沖

（2）、減小邏輯級數(shù)Logic Level，一個Logic Level的延遲對應(yīng)的是一個LUT（查找表）和一個Net的延遲，對應(yīng)不同的器件，不同頻率的設(shè)計所能容納的Logic Level不同，一般可通過重定時（Retiming）解決Logic Level過大問題，使用的方法為：流水線，將過于冗長的組合邏輯增加寄存器進行打拍。對于時鐘偏斜△T來說因為不確定正負，其對建立時間和保持時間的影響是相反的，所以我們希望|△T|盡可能的小，所以盡量不要用生成時鐘，而采用全局時鐘，這樣才會有更小的|△T|。