全局復(fù)位對(duì)時(shí)序的要求真的很關(guān)鍵嗎？

好消息是，在絕大多數(shù)設(shè)計(jì)中（白皮書說(shuō)是超過(guò)99.99%？應(yīng)該是老外寫文檔的習(xí)慣吧），復(fù)位信號(hào)的時(shí)序是無(wú)關(guān)緊要的——通常情況下，大部分電路都能夠正常工作。然而，只要你曾經(jīng)遇到過(guò)復(fù)位信號(hào)不正常導(dǎo)致電路無(wú)法正確工作的情況，那么可以說(shuō)你“幸運(yùn)”地遇到了那0.01%的復(fù)位信號(hào)異常的情況。圖4給出了一個(gè)流水線復(fù)位的情況。

在流水線中，假如數(shù)據(jù)都是完全順序處理的（即不存在反饋、環(huán)路等情況），則主復(fù)位信號(hào)是何時(shí)產(chǎn)生的是完全無(wú)關(guān)緊要的。經(jīng)過(guò)幾個(gè)周期的流水線操作，任何不正常的數(shù)據(jù)狀態(tài)都將被從系統(tǒng)中“沖出”流水線，這是很容易理解的。事實(shí)上，在正常的流水線操作中，我們也很少會(huì)用到復(fù)位操作的，因?yàn)檫@是完全沒有必要的。即使是在仿真環(huán)境中，我們也往往會(huì)在測(cè)試程序中對(duì)初始狀態(tài)進(jìn)行配置，從而將所有的未知狀態(tài)從系統(tǒng)中清除出去，使得系統(tǒng)中的所有輸入都變?yōu)橛行У臄?shù)據(jù)。
然而，在圖5所示的獨(dú)熱碼狀態(tài)機(jī)的情況下，復(fù)位信號(hào)的時(shí)序卻的的確確成為了系統(tǒng)正常工作的關(guān)鍵因素之一。

圖5 的例子中演示了一個(gè)簡(jiǎn)單的的獨(dú)熱碼狀態(tài)機(jī)的復(fù)位示意圖。圖中清晰地顯示了復(fù)位失敗的潛在可能性。如果第一個(gè)含有獨(dú)熱碼的觸發(fā)器比第二個(gè)觸發(fā)器提前釋放一個(gè)時(shí)鐘周期，則其含有的獨(dú)熱碼將丟失，整個(gè)狀態(tài)機(jī)將永遠(yuǎn)進(jìn)入無(wú)效狀態(tài)（cold）。減小這種情況發(fā)生的概率往往可以通過(guò)使用相鄰的觸發(fā)器構(gòu)成狀態(tài)機(jī)來(lái)解決（使用本地復(fù)位網(wǎng)絡(luò)，則信號(hào)的失真度較低），但前提是時(shí)序約束中的建立時(shí)間必須滿足。此外，如果所有的觸發(fā)器無(wú)法在同一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)的有效邊沿被釋放，，則一個(gè)已經(jīng)編碼的狀態(tài)機(jī)可能會(huì)調(diào)變進(jìn)入未知狀態(tài)，包括非法狀態(tài)，造成電路無(wú)法正確工作。所以，在包含反饋通路的電路設(shè)計(jì)者，需要對(duì)復(fù)位信號(hào)的時(shí)序要求進(jìn)行仔細(xì)考慮。
事實(shí)上，不存在反饋通路的電路是完全不需要使用復(fù)位信號(hào)的。例如，在數(shù)字信號(hào)處理應(yīng)用中，有限脈沖響應(yīng)濾波器(FIR)就不存在反饋通路：只有在有效數(shù)據(jù)填滿所有節(jié)拍時(shí)，濾波器才會(huì)輸出采樣值，否則不輸出任何數(shù)據(jù)；所以對(duì)節(jié)拍寄存器進(jìn)行復(fù)位是毫無(wú)意義的。然而，在有限脈沖響應(yīng)濾波器(IIR)中，存在反饋通路，如果在一個(gè)不可靠的復(fù)位信號(hào)下對(duì)節(jié)拍寄存器進(jìn)行復(fù)位并產(chǎn)生一個(gè)偽信號(hào)輸出，則濾波器輸出會(huì)受到顯著的影響。最壞的情況下，偽信號(hào)帶來(lái)的不穩(wěn)定將導(dǎo)致整個(gè)濾波器陷入崩潰狀態(tài)。

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