Je comprends ce qu'est la métastabilité, mais je ne comprends pas comment la liaison des tongs réduit cela?
Si la sortie de la première bascule est métastable, celle-ci est utilisée comme entrée pour la seconde. Mais je ne vois pas comment la 2e bascule pourra faire quoi que ce soit avec cette entrée et la rendre stable.
Merci d'avance!
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Réponses:
La métastabilité ne peut pas être «guérie», mais si vous attendez assez longtemps , la probabilité qu'elle se produise peut être arbitrairement réduite. Une fois que vous l'avez réduit à une fois à l'ère de l'univers, il est peu probable qu'il vous cause des ennuis.
C'est comme équilibrer un crayon sur sa pointe. Il est probable qu'il tombe, et plus vous attendez, moins il est probable qu'il reste debout.
Il y a deux problèmes à attendre longtemps, et l'un d'eux est fondamental.
Le problème fondamental est que si vous avez un seul élément de mémoire (verrou ou bascule, ils souffrent tous deux de métastabilité) dans un système cadencé recevant la sortie d'un système externe asynchrone, vous ne pouvez pas physiquement définir une limite inférieure au temps d'attente , il arrive que le signal externe effectue une transition près du bord de contrôle de verrouillage. Vous devez acheminer le signal vers une autre bascule pour le laisser y attendre. Cela vous donne un temps d'attente minimum garanti d'un cycle d'horloge.
Le deuxième problème est que vous essayez souvent d'exécuter un système aussi vite que possible, et la fréquence d'horloge du système ne peut pas être ralentie pour donner suffisamment de temps dans la deuxième bascule. La seule façon d'augmenter la latence du signal à ce qui est nécessaire, sans diminuer le débit, est de canaliser l'attente vers plus d'étapes.
Certaines personnes ont du mal à visualiser ce qui se passe entre les tongs. Il existe deux façons d'induire la métastabilité, et elles impliquent toutes deux de violer les règles de bascule. Une façon consiste à violer la configuration d'entrée et les temps de maintien, pour effectuer une transition lorsque la bascule s'attend à ce que l'entrée soit stable. L'autre consiste à violer les niveaux logiques d'entrée, à faire en sorte que l'entrée de données de bascule se trouve à un niveau de tension intermédiaire. Une bascule métastable peut produire l'un ou l'autre type de violation sur sa sortie, pour se répercuter sur la prochaine bascule.
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Il réduit la probabilité de métastabilité affectant le circuit en laissant plus de temps jusqu'à ce que le signal soit réellement utilisé. Avec deux bascules, il permet un cycle d'horloge supplémentaire pour que le signal se stabilise. Avec trois, il permet deux cycles d'horloge supplémentaires.
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Ils n'empêchent pas la métastabilité d'affecter la sortie, mais ils peuvent augmenter considérablement le temps moyen entre les incidents car la métastabilité devrait être d'une durée relativement longue.
La cascade de trois (ou plus) tongs bien conçues peut augmenter le temps entre les incidents à quelque chose comme l'âge de la terre.
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Car la première bascule, même si elle est métastable, aura toute la période de l'horloge pour se stabiliser. Au moment où la deuxième bascule échantillonne la première bascule, sa sortie pourrait être déjà stable.
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Si vous voulez l'excitation de la métastabilité, implémentez DEUX ONDULEURS TRÈS LENTS, connectez-les dos à dos et polarisez-les (dans une simulation) à VDD / 2. Supprimez ensuite la polarisation et observez la vitesse de résolution aux niveaux logique1 et logique0. Vous devrez peut-être choisir une tension de polarisation initiale autre que VDD / 2.
Si vos 2 ou 3 tongs sont LENTES par rapport à la période d'horloge, la vie peut être remplie de problèmes.
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La métastabilité signifie simplement que, si vous avez une transtion de données dans une fenêtre temporelle particulière référencée à l'horloge, la sortie se comportera mal pendant une certaine période après le front d'horloge. Cependant, la fenêtre n'est pas un intervalle fixe. Au contraire, la probabilité d'une mauvaise valeur (oscillation ou niveau de tension intermédiaire) diminue de façon exponentielle avec le temps. Donc, si vous échantillonnez le signal avec une horloge, puis attendez un peu avant d'appliquer l'horloge à la deuxième bascule, vous pouvez réduire les chances d'un mauvais bit à toute probabilité souhaitée (mais non nulle). Si le temps requis est trop long, vous pouvez utiliser 3 tongs ou plus en série.
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