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【芯片設(shè)計(jì)】復(fù)位那些小事 —— 異步復(fù)位，同步撤離

解復(fù)位就是復(fù)位撤離，系統(tǒng)解復(fù)位就是復(fù)位結(jié)束了系統(tǒng)準(zhǔn)備開(kāi)始工作。

前文咱們提過(guò)，復(fù)位撤離比復(fù)位要復(fù)雜一些，因?yàn)閺?fù)位了大家就是一起回到初始狀態(tài)去，寄存器也不采樣了，有什么毛刺啊亞穩(wěn)態(tài)啊只要不影響其他系統(tǒng)（這個(gè)之后講）都沒(méi)關(guān)系的。這就相當(dāng)于晚上回家上床準(zhǔn)備上床睡覺(jué)，你愛(ài)穿啥衣服睡就穿啥衣服不穿也沒(méi)人管。但是解復(fù)位就不一樣了，這就是起床要出門(mén)上班了，怎么著也得準(zhǔn)備好才能出去工作，不能穿著秋褲就往外跑。

所以的對(duì)于解復(fù)位（其實(shí)也不光是解復(fù)位，局部復(fù)位本身也很危險(xiǎn)）就需要做跟多的額外工作了，上一篇說(shuō)的同步撤離之后，還有什么問(wèn)題需要解決呢？

主要是復(fù)位信號(hào)到達(dá)各個(gè)寄存器的時(shí)間不一致的問(wèn)題。復(fù)位信號(hào)在系統(tǒng)內(nèi)是有很大的扇出的，連接到所有需要復(fù)位的寄存器的復(fù)位端。這也就導(dǎo)致了復(fù)位在系統(tǒng)中的走線特別長(zhǎng)，過(guò)長(zhǎng)的走線又會(huì)導(dǎo)致工具在復(fù)位信號(hào)上增加buffer以提升驅(qū)動(dòng)能力，那么如果時(shí)鐘頻率很高，復(fù)位信號(hào)最終到達(dá)各個(gè)寄存器的時(shí)間也就無(wú)法保證在同一拍。

復(fù)位走線到達(dá)各個(gè)寄存器不在同一拍會(huì)有什么后果呢？這個(gè)不能一概而論。對(duì)于一些復(fù)位解除后就開(kāi)始工作的電路系統(tǒng)比如自動(dòng)計(jì)數(shù)取指模塊，各個(gè)寄存器之間可能存在依賴關(guān)系，如果只部分寄存器被復(fù)位或解復(fù)位，可能會(huì)導(dǎo)致不一致的狀態(tài)，從而影響系統(tǒng)的正確運(yùn)行。同時(shí)呢，如果復(fù)位方案做的不好，某系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)位時(shí)一部分復(fù)位了一部分沒(méi)有復(fù)位，也可能會(huì)產(chǎn)生毛刺被未復(fù)位的寄存器采樣，進(jìn)而輸出使能影響到其他系統(tǒng)的正常工作。

總之呢，復(fù)位走線到各個(gè)寄存器不在同一拍，可能存在系統(tǒng)穩(wěn)定性的風(fēng)險(xiǎn)。因此在對(duì)復(fù)位還需要對(duì)系統(tǒng)的復(fù)位做一些特殊的處理。特殊的處理有哪些呢，不同的團(tuán)隊(duì)也有多種多樣的選擇，這里列舉一些我所聽(tīng)聞過(guò)的方案吧。

降頻后復(fù)位。

先把時(shí)鐘降頻，再進(jìn)行復(fù)位和解復(fù)位的操作，再提頻回正常工作時(shí)鐘頻率。你不是怕復(fù)位走線到各個(gè)寄存器的時(shí)間不一致導(dǎo)致不在同一拍復(fù)位嗎？那好，我把時(shí)鐘降頻總可以吧，1GHz太快了降到500M，500M還快降到100M，100M還快到10M總可以了吧，一個(gè)周期這么長(zhǎng)時(shí)間足夠你復(fù)位信號(hào)慢慢溜達(dá)到各個(gè)寄存器的。所以采用這種方案時(shí)，會(huì)在復(fù)位前將工作時(shí)鐘32分頻或者64分頻（取決于系統(tǒng)的面積和工作時(shí)鐘，可以算的），然后進(jìn)行復(fù)位和解復(fù)位，之后在將時(shí)鐘提頻至工作狀態(tài)。

這種方案下，可以在sdc中將復(fù)位信號(hào)設(shè)置為multicycle，檢查其在64個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)能夠作用到所有的寄存器復(fù)位端。

關(guān)時(shí)鐘后復(fù)位。

這個(gè)方法更徹底，怕各個(gè)寄存器看到復(fù)位和解復(fù)位的時(shí)間不一致導(dǎo)致功能錯(cuò)亂？那直接把工作時(shí)鐘給關(guān)斷不久好了，反正是異步復(fù)位不用擔(dān)心沒(méi)有時(shí)鐘復(fù)位信號(hào)作用不到寄存器端。時(shí)鐘一關(guān)所有寄存器相當(dāng)于原地停工，這個(gè)時(shí)候別說(shuō)復(fù)位信號(hào)了，啥信號(hào)過(guò)來(lái)都沒(méi)事，寄存器都不干了嘛。所以此時(shí)復(fù)位信號(hào)的走線也就不稱(chēng)問(wèn)題了，先復(fù)位再慢慢悠悠的解復(fù)位，都搞定了歇一會(huì)再把時(shí)鐘打開(kāi)。

這種方案下，可以在sdc中將復(fù)位信號(hào)設(shè)置為false_path，畢竟相當(dāng)于準(zhǔn)靜態(tài)的信號(hào)，工作時(shí)復(fù)位信號(hào)不會(huì)跳變。

復(fù)位保護(hù)。

這個(gè)方法的思路是，不是擔(dān)心我這塊的復(fù)位影響其他系統(tǒng)工作嘛，那么不去處理復(fù)位和時(shí)鐘，而是把系統(tǒng)裹起來(lái)。怎么裹起來(lái)呢，把所有的對(duì)外輸出使能啊、握手啊這類(lèi)信號(hào)都先和低電平與在一起，保證不管一會(huì)發(fā)生啥事，都不會(huì)有關(guān)鍵信號(hào)發(fā)生跳變。保護(hù)好之后，再去拉復(fù)位信號(hào)，過(guò)一會(huì)再解復(fù)位，再等會(huì)時(shí)間等系統(tǒng)穩(wěn)定下來(lái)了，再把保護(hù)電路解除開(kāi)始正常工作。

這種方案下，也可以在sdc中將復(fù)位信號(hào)設(shè)置為false_path。

復(fù)位之后等待一定時(shí)間再開(kāi)始下任務(wù)。

這個(gè)方案更多的是在任務(wù)層面看，也就是說(shuō)面對(duì)解復(fù)位后可能存在的系統(tǒng)不穩(wěn)定性，先不要著急下任務(wù)下配置下指令，而是等待一定時(shí)間等系統(tǒng)中可能存在的不穩(wěn)定狀態(tài)都結(jié)束了，再開(kāi)始進(jìn)入工作模式去下任務(wù)。

當(dāng)然了不是說(shuō)所有系統(tǒng)都適用以上的方法，比如某個(gè)系統(tǒng)確實(shí)是解復(fù)位后就立即開(kāi)始工作，那用復(fù)位保護(hù)就沒(méi)效果，因?yàn)槟銉?nèi)部狀態(tài)都亂了保護(hù)其他系統(tǒng)還有啥用呢。所以說(shuō)還是具體問(wèn)題具體分析吧，以上也只是經(jīng)驗(yàn)之談難免有所疏漏。

審核編輯：湯梓紅