本技术介绍了一种新型双向不平衡延迟单元,专为双向导线握手设计。该单元包含反向和正向传输路径,其中反向路径集成了一个传输门,其右侧输入端通过缓冲器连接至传输门使能端,以优化信号传输效率。
背景技术
芯片的无时钟异步电路设计或跨时钟域设计通常需要引入握手协议,将数据与事件(请求req与应答ack)绑定,发送端发送请求req且接收端准备好后发送数据,接收端接受完成后向发送端发送应答ack,完成一次信号的传递,实现数据与事件的同步传输。在一些情况下,数据与事件的同步需要进行延迟匹配,即需要在req信号线上插入延迟单元以匹配对应的组合逻辑时延,保证握手信号与数据同步传输。在异步电路中,数据绑定的设计称之为延迟限定(BD)型异步电路。以BD型异步电路为例,延迟匹配通常在req线上插入延迟单元以匹配对应的数据通路延迟,ack线上不做处理以使ack信号快速发送至前级结束握手,以处理新的握手。对于采用两根导线分别传输req和ack信号线的情况,延迟匹配是较为简单的,只需在req信号线上插入延迟单元即可。然而对于采用一根双向导线传输事件的概况,需要引入双向延迟单元,且通常希望仅具有正向延迟而基本没有反向延迟,以在后级模块应答后能快速回传至前级。
工业上使用的现有成熟的延迟单元大多采用反相器(inverter)或缓冲器(buffer)单元级联的结构,这种结构设计简单,且能一定程度上能够增强信号驱动。但由于反相器和缓冲器的单向传输特性,这种延迟单元仅适用于单向导线,对于双向导线,若采用这种延迟单元将破坏双向导线的输入输出特性,并且对于数字电路设计,双向端口或双向线通常需要引入额外的控制,增加了额外的面积开销并使设计更加复杂,而模拟电路设计难以实现大规模集成电路设计。因此,目前工业应用上缺乏双向延迟单元,对于双向导线的延迟单元通常需要进行额外的定制设计。
对于双向延迟单元,国外的研究称之为中继器(Reapter)。Hollis等人(SimonHollis and Simon W. Moore. 2006. RasP: An Area-efficient, On-chipNetwork. In2006 International Conference on Computer Design. 63–69.)讨论了驱动长状态线的问题,选择使用闭锁控制级对长导线进行流水线传输,并未设计真正的双向中继器电路,而是将额外的FIFO级定义为“中继器”。Jo Ebergen等人(Jo Ebergen, Bill Coates, andAustin Lee. 2011. Long-Distance On-chip CommunicationUsing GasP. In 2011 17thIEEE International Symposium on AsynchronousCircuits and Systems. 109–116.)将可以使信号在单轨双向线上长距离通信的器件定义为中继器,并提出了一种R1中继器,即R1延迟单元,插入在双向状态线上进行长距离通信。双向线的延迟也可通过改变导线的长度调节,然而,无论采用上述中继器还是通过调节导线长度的方式,均存在正向延迟和反向延迟相同的问题,信号在双向导线的一次来回传播需走过两次匹配的延迟时间。这使得在进行延迟匹配时发出req后到接受到ack需经过两倍的匹配延迟,导致两次相邻的握手消耗了两倍的时间资源。此外,上述双向延迟单元(中继器)在调节延迟时较为困难,难以判断调节时改变的延迟大小,且其设计为纯模拟电路设计,应用到数字设计中时较为复杂。
实现思路