CN101446842A - 一种门控时钟系统及其工作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种门控时钟系统及其工作方法，系统包括用于产生使能信号的叶结点，所述系统还包括转换单元和门控单元，所述转换单元，用于接收所述叶结点产生的使能信号，将所述使能信号转换成新使能信号，将所述新使能信号输入到所述门控单元，所述新使能信号比所述使能信号晚一拍开始和结束；所述门控单元，用于采用所述新使能信号产生门控时钟。本发明能够保证门控时钟在使能信号失效后关闭。

Description

一种门控时钟系统及其工作方法
技术领域
本发明涉及计算机领域，尤其涉及一种门控时钟系统及其工作方法。
背景技术
门控单元基本原理是用时钟的低电平锁存使能信号，并用锁存后的使能信号与时钟进行与运算，由于锁存后的使能信号在时钟高电平期间处于保持状态，因此可以保证门控后时钟的完整性。
门控时钟要注意时钟和逻辑的一致性。如果门控时钟是直接由硬件的流水线使能信号进行控制的，则时钟和逻辑的一致性自动成立；但如果门控时钟是由软件控制的，则要注意人为地控制时钟会不会导致硬件错误。例如对处理器核的时钟进行软件控制时，由于处理器核内部时钟被停止，而使能信号依然有效，会导致处理器和外部通信的握手错误。因此，在软件门控的情况下，要用时钟的门控信号控制模块的边界信号，避免引起错误，具体方法是先清除使能信号再关闭时钟，先打开时钟再恢复使能信号。因而，需要门控时钟后于使能信号失效再关闭。
如图1所示：其中CK1表示时钟树叶结点处的时钟，CK2表示门控单元的输入时钟，CK3表示门控后的输出时钟。在一个具体的系统中CK1和CK2是有延迟差的，一般CK2的时钟树延迟比CK1小。假设CK2到CK1的时钟树延迟差为T1，即T1＝TCK1-TCK2；CK1到下一个CK2的时钟树延迟差为T2，即T2＝Tcycle-T1。T1表示从门控单元到叶结点的延迟，T2表示使能信号进行门控的最大可用时间，Tcycle表示时钟周期。为了门控单元的正确性，T2必须满足如下条件
T2>(触发器的延迟+形成门控信号的延迟+门控单元的建立时间)
如图3，当T1较小时，门控单元与叶结点很近，CK1和CK2接近重合，不会引起太大的时序问题，产生的门控时钟CK3不会先于使能信号EN1结束。
如图4，当T1较大时，门控单元与叶结点很远，T2很小，会引起时序问题，经过门控得到的时钟CK3先于使能信号EN1结束，这样导致该时钟信号已经关闭情况下，例如CPU已经关闭了，使能信号仍然有效，进而产生错误。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种门控时钟系统及其工作方法，能够保证门控时钟在使能信号失效后关闭。
本发明公开了一种门控时钟系统，包括用于产生使能信号的叶结点，所述系统还包括转换单元和门控单元，
所述转换单元，用于接收所述叶结点产生的使能信号，将所述使能信号转换成新使能信号，将所述新使能信号输入到所述门控单元，所述新使能信号比所述使能信号晚一拍开始和结束；
所述门控单元，用于采用所述新使能信号产生门控时钟。
所述转换单元在将所述使能信号转换成新使能信号时进一步用于将所述使能信号按输入时钟进行锁一拍处理。
所述转换单元和所述门控单元采用相同的输入时钟。
所述门控单元进一步用于锁存所述新使能信号，将锁存后的新使能信号同输入时钟进行与运算，输出门控时钟。
本发明还公开了一种门控时钟系统的工作方法，包括：
步骤1，叶结点产生使能信号；
步骤2，转换单元接收所述叶结点产生的使能信号，将所述使能信号转换成新使能信号，所述新使能信号比所述使能信号晚一拍开始和结束；
步骤3，门控单元采用所述新使能信号产生门控时钟。
所述将所述使能信号转换成新使能信号进一步为，将所述使能信号按输入时钟进行锁一拍处理。
所述转换单元和所述门控单元采用相同的输入时钟。
所述步骤3进一步为所述门控单元锁存所述新使能信号，将锁存后的新使能信号同输入时钟进行与运算，输出门控时钟。
本发明的有益效果在于通过一个使能信号转换单元，将叶结点的使能信号进行转换，得到新的使能信号，转换单元和门控单元的输入时钟相同，从而保证门控时钟在使能信号失效后关闭。
附图说明
图1是现有技术中门控时钟原理图；
图2是本发明的门控时钟系统的结构图；
图3是现有技术中门控时钟在门控单元距离叶结点近时的时序图；
图4是现有技术中门控时钟在门控单元距离叶结点远时的时序图；
图5是本发明的门控时钟系统工作方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明做进一步的详细描述。
本发明系统如图2所示，包括用于产生使能信号的叶结点201，转换单元202和门控单元203，
转换单元202，用于接收叶结点201产生的使能信号，将该使能信号转换成新使能信号，将该新使能信号输入到门控单元203，新使能信号比使能信号晚一拍开始和结束。
转换单元202将使能信号按时钟进行锁一拍处理。
转换单元202和门控单元203采用相同的输入时钟。
门控单元203，用于采用所述新使能信号产生门控时钟。
门控单元203锁存新使能信号，将锁存后的新使能信号同输入时钟进行与运算，输出门控时钟。
本发明的转换单元202采用和门控单元203同样的输入时钟，转换单元202将叶结点201发来的使能信号按CK2进行锁一拍处理，生成新的使能信号，这样新使能信号相对于使能信号便晚一拍开始，晚一拍结束。
如图4所示，在叶结点201离门控单元203比较远的情况下，没有经过锁一拍的使能信号EN1会导致门控时钟CK3先于EN1关闭。
而经过锁一拍的新使能信号，产生的CK3将比图4中的CK3整体后移动一拍，从而保证得到的CK3一定在使能信号EN1失效后才关闭。
新使能信号作为门控单元203的输入，由于转换单元202和门控单元203的输入时钟相同，因此门控单元203的使能信号门控最大时间被延长，叶结点201和门控单元203之间的延迟得到避免，从而保证了使能信号和门控时钟信号之间时序的正确性。
本发明方法如图5所示。
步骤S501，叶结点产生使能信号。
步骤S502，转换单元接收叶结点产生的使能信号，将该使能信号转换成新使能信号，新使能信号比使能信号晚一拍开始，晚一拍结束。
转换单元接收到使能信号后，将所述使能信号按输入时钟进行锁一拍处理。
转换单元和门控单元采用相同的输入时钟。
步骤S503，门控单元采用新使能信号产生门控时钟。
门控单元接收新使能信号后，锁存新使能信号，将锁存后的新使能信号同输入时钟进行与运算，输出门控时钟。
本领域的技术人员在不脱离权利要求书确定的本发明的精神和范围的条件下，还可以对以上内容进行各种各样的修改。因此本发明的范围并不仅限于以上的说明，而是由权利要求书的范围来确定的。

Claims (8)

1.一种门控时钟系统，包括用于产生使能信号的叶结点，其特征在于，所述系统还包括转换单元和门控单元，
所述转换单元，用于接收所述叶结点产生的使能信号，将所述使能信号转换成新使能信号，将所述新使能信号输入到所述门控单元，所述新使能信号比所述使能信号晚一拍开始和结束；
所述门控单元，用于采用所述新使能信号产生门控时钟。
2.如权利要求1所述的门控时钟系统，其特征在于，
所述转换单元在将所述使能信号转换成新使能信号时进一步用于将所述使能信号按输入时钟进行锁一拍处理。
3.如权利要求1所述的门控时钟系统，其特征在于，所述转换单元和所述门控单元采用相同的输入时钟。
4.如权利要求1所述的门控时钟系统，其特征在于，所述门控单元进一步用于锁存所述新使能信号，将锁存后的新使能信号同输入时钟进行与运算，输出门控时钟。
5.一种门控时钟系统的工作方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤1，叶结点产生使能信号；
步骤2，转换单元接收所述叶结点产生的使能信号，将所述使能信号转换成新使能信号，所述新使能信号比所述使能信号晚一拍开始和结束；
步骤3，门控单元采用所述新使能信号产生门控时钟。
6.如权利要求5所述的门控时钟系统的工作方法，其特征在于，
所述将所述使能信号转换成新使能信号进一步为，将所述使能信号按输入时钟进行锁一拍处理。
7.如权利要求5所述的门控时钟系统的工作方法，其特征在于，所述转换单元和所述门控单元采用相同的输入时钟。
8.如权利要求5所述的门控时钟系统的工作方法，其特征在于，
所述步骤3进一步为所述门控单元锁存所述新使能信号，将锁存后的新使能信号同输入时钟进行与运算，输出门控时钟。
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