TW533346B - Clock system for multiple component system - Google Patents

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贫明背景 #濟部智慧財產局員工消費合作社印 k發明範1 “ 此一發明係凰、人 有具有多個時^電子系統之範轉，及特別者係屬於包含 ^ioy^T或模组之…統。 常經::同匯流排傳送之多個元件。慣 傳送。此即，在匯流排-時脈來同步模組 際發生之時間時tr之可匯流排傳送要求當傳送在 穩定之傳送時間H "足。M流排-時脈辨認此種 、 貫奉的，一模組寫入其資料至if、、云婭六 无分略於傳送時間 =至匯她排在 及告傳送睡政 于田傳运時間發生時得以穩定， 田、义生時被一匯流排-時脈轉移辨动下一槿知 自匯流排讀取資料。 付吵評w下一杈組 由於傳播之延遲，元件延遲，等等，一 > 實際時間將不與匯流排_時脈轉換發生之二貝料心 此窝入模組必需在轉換之前及之後資料在二二二：因 波’内’及其無其他之模組起始 U 例如，在此-指定之可容許之波帶匕匯：之時，舉 轉換之預爲準備，在其容許之波帶 返轉-時脈 每-模組必以彡響其讀取㈣。 4謂取資料 一般，匯流排-時脈轉換之前及後容許 匯流排-時脈轉換上發生之速度，及因此/帶寬及限 排獲得資料之傳送率。使容許之波帶變有’限制了經匯 求更嚴格設計及建造規則以確保模組合二热論如何， ;厫苛之限制， 之 實 種 之 了 流 要 及 4-

本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐） ------------•裝--- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂·· i線· 533346 、發明說明（ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 :〈增加挺組之費用。標準之設計中，對於較高之系統性 月匕任何彡曰加之需要边使匯流排_時脈速度至，，推向極限，，， =在可能小之容許下以求獲得最高速度之可能。因為實際 傳播之延遲，元件延遲。等等，-直至晶片上或面板上實 :佈置及·^ 組《順序之影響被決定前是無法決定的， 挺，且為；^準《反覆設計並再設計以確保在正確之時間上 能自或向、匯流排寫入或讀取準確之資料。此即，調整及再 設=每了模組之時脈使得晶片或面板其特別之位置與其特 別“作（迴路及相關之延遲參數在相位上與匯流排-時脈 成同^。此一反覆設計步驟化費甚多，且經常由於每一模 、，且及母-㈣或規劃之變化之交互作用顯著的在實施計劃 上延誤，造成設計調整及時間平衡及限走上加多之困難。 為了減低此種反覆設計步驟之可能，代替技藝已被發展 以增加符合較窄之時脈容許需要之可能。一般之技術為 用自我-同步设計技術。舉例如，為確保一模組之輸入 輸出與匯流排-時脈保持同步，不考慮模組在晶片或面 上之佈置，模組可包括一相位_鎖定-迴路（p L l )，一如 取各，將模組之資料轉換時脈至匯流排_時脈相位之相‘ 加以鎖足此即，較之外部對每一模組之時脈與匯流排 時脈匹配之調整改為鎖定’使pLL在電子及自動的影響 一匹配。因為每一模組之規劃參數影響及每一模組之相 與匯流排-時脈間之關係，在此7代替中每一模組必‘需 括一 PLL來影響一準確之相位匹配。 雖然使用自我同步模組原則上減低了所需反覆設計之 使 及 板 其 位 此 位 包 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) P;裝 • is ϋ ----7訂---------線. -5 五、發明說明（3 ) :數但母一杈組結合增加PLL電路增加額外費用。此— :用包括外加使用之元件費用外加每一 PLL試驗費用 寺：另夕卜’慣常之PLL包括為一已知技藝之類比元件與 位凡件：較有内在較為困難及高花費之設計及建造，且 數位者每一 P L L消耗相當多之電力。 人 發明重點摘要 、义t明〈目的為提供給有_可靠及堅強之匯流排介 之-時脈架構。此一發明之另外一目的為提供一為—模 (時脈架構。此-發明之另外—目的為提供可伸縮之時脈 架構。此一發明之外一目的為提供一容易測試之時脈加 構、。此^發明之另外一目的為提供減少因系統相關測試: 致複雜 < -時脈架構。此—發明之另外_目的為提供與一 以PLL基礎而設計者比較其電力消耗較少之時脈架構^ 脈一相符之預先決定之相位關係之一取樣_時脈之取樣， 每一模組-時脈將有關於匯流排·時脈之一預先決定之相位 關係，經比選擇合適之預先決定之相位關係，可獲得一最 此一及其他目的，可由提供與產生匯流排_時脈結合運 轉而提供一合併之模組_時脈之一時脈模組來達成，嗜一 時脈模組在處理模組中依匯流排·時脈速度對資 換 確定提供適當安全之富裕。在_較佳之具體實施例中，一 主-時脈產生匯流排_時脈及一取樣_時脈，取樣-時脈具有 關於匯流排時脈一預先決定之相位。用於處理模組所需要 之每一頻率上之取樣之模組_時脈按照此一發明依慣常之 万式來產生。經由對每一基本-時脈與具有關於匯流排-時 -6 - 533346 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（4 佳資料轉移速度。 圖面重點說明 - 發明以舉例方式並參考配合之圖面進一步 其中： ％ 又， 圖！為按照此-發明顯示具有— 舉例流程圖。 处主承统〈一 圖2為按照此一發明顯示一時脈舉例之方塊圖。 圖3 A-3I為按照此一發明一處理系統之舉例之時 圖4為按照此-發明顯示—處理系統之—脈模组之 例方塊圖。 舉 發明詳細說明 圖1為按照此一發明顯示具有一時脈模組丨20之—處 系統1 00之一舉例方塊圖。時脈模組丨20之外處理^ 1 0 0包含經一共同匯流排i 5 〇相互傳送之一或多個之處 模組 13 1 -13 3。 此處處理模組13 1 -13 3在此被使用做為如各別的對於 賴一時脈信號121-123執行一些功能裝置之範例，且模 間經共同匯流排1 5 0及能與其他之裝置相互傳送。處理 組’舉例如可為受來自匯流排1 5 〇之輸入資料而反應之 狀態機器，及產生輸出資料在匯流排1 5 〇 ;可能為一印I 機控制器起始一命令順序來影響字之列印或經一匯流排 15 0傳送其影像；亦可能讀出現Λ有磁片上内容之一C 被送控制器及將内容送至匯流排用於由前述印表機控制 作後續之列印，等等。 -7 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 理 統 依 模 表 CD 器 ------------裝·-------訂---------線 請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁} 533346 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 五、發明說明（5 ) 時脈模組1 2 0提供必要之模組-時脈丨2丨_丨23用於每一處 理模組1 3 1-1 3 3。按照此一發明之一方面，時脈模組1 2 〇亦 提供共同匯流排-時脈信號1 2 5。時脈模組丨2 〇提供這些模 組-時脈信號121-123及匯流排_時脈信號丨2 5以一主-時脈 k號1 0 1為基礎。以便於同步及其他與時間有關之運作。 如此一發明，與一模組_時脈121-123與匯流排·時脈125具 有一預先決定之相位關係。 圖2按照此一發明顯示時脈模組丨2 〇 一舉例之方塊圖。 舉例之時脈模組120產生與匯流排-時脈信號125具有一預 先決定之相位關係之模組_時脈信號A _時脈丨2丨，B _時脈 1 2 2，及K _時脈1 2 3。此處再進一步討論之該一預先決定 之相位為被預先決定來提供存於匯流排丨5〇來自模組131_ 13 3貝料之轉換與匯流排丨5 〇上控制資料轉移之匯流排-時 脈1 2 5之轉換間之一安全之富裕。提供預先決定之舉例之 時脈模組120之相位關係受取樣之影響，經取樣器221_223 與匯流排1 2 5亦具有一預先決定之相位關係之取樣_時脈 24 1之基本-時脈281_283相符。取樣_時脈241由具有一步 率為η倍之匯泥排-時脈丨2 5之一主-時脈信號所導出， 此處η為一整數。在圖2舉例之具體實施例中，匯流排-時 脈1 2 5經f/n頻率除法器2 3 〇由此一主-時脈信號導出。此 方式由主β時脈有關之相位偏轉模組2 4 0被導出之取 樣-時脈2 4 1之相位偏移亦為匯流排_時脈丨2 5有關之取樣_ 時脈2 4 1之相位偏移。對於提供與另外之信號具有一固定 之相位關係，此種替代之配置為一般已知之技藝。 -----------裝--------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -8- 533346 五、發明說明（6 ) 丄基本-時脈信號281-283為相符之處理模組所需要之時脈 信號，每一處理模組具有一可能不同之需求。每一基本 時脈信號281-283之特殊之頻率由使用之—般系統設計技 藝技術來限定。慣常的，為避免模組中一變化之相位關 係，每一基本-時脈信號之頻率為匯流排_時脈125頻率之 一整分數，舉例如，一處理模組可配置為運作在一時脈頻 率之一刀之，另—個在二分之一及仍另一個如匯流排_ 時脈之頻率。这些整分數（nA，nB , nK)顯示於圖2之舉 例中由頻率除法器27i -273產生基本-時脈信號28卜283 , 其中η為^疋供匯流排-時脈頻率之整除數，a，b，及κ為 提供與匯流排-時脈有關之每一模組時脈頻率之整除數: 對於提供與匯流排-時脈丨2 5具有一固定頻率關係之每一 基本-時脈信號281-283之代替配置為已知之一般技藝。 圖3為顯示在基本-時脈信號281-283上此一取樣處理之 影響之一舉例之時間圖。如顯示之線3 C，取樣_時脈241 為依顯示於線3 B與匯流排-時脈丨2 5有關之相位被偏移之 3 0 3。顯示於線3〇,3?及3 11為基本_時脈281，2 8 2， 2 8 3為與匯流排-時脈丨2 5不是所需要之預先決定之相位關 係。在圖2及圖3之舉例中，基本_時脈信號281-283顯示具 有與每一其他及與匯流排_時脈丨5 〇相同相位關係，並 且，此一發明很明顯的，與匯流排-時脈1 2 5有關所需之 每一基本-脈信號28 1 -283之相位較先前提到的預先決定之 相位為小。 顯示於線3E，3G，及3J為各別之取樣-時脈信號121- c請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 訂---------線_ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -9 - 533346 A7 B7 五、發明說明（7 ) 訂 123之結果。可以看出模組-時脈信號121-123之昇起邊緣 311-313與取樣-時脈24 1之昇起邊緣3 5 0相符，且模組·時 脈信號121-123之下降邊緣321-323亦各別與取樣-時脈2 4 1 之昇起邊緣3 5 1 -3 53相符。如此，因為取樣-時脈2 4 1之活 動邊緣發生於與匯流排-時脈1 2 5有關之預先決定之相位 3 0 3，取樣之時脈信號121-123之轉換發生於與匯流排-時 脈1 2 5有關之一預先決定之相位。取樣-時脈2 4 1之預先決 定之相位與每一取樣之時脈信號12 1 -123之預先決定之相 位3 0 3間之差為由取樣為2 2 1 - 2 2 3所導出之相位偏移值，在 一所選具體實施例中為最少者。舉例如，取樣器221_223 可為具有以基本-時脈信號28 1_283之輸入，即為由取樣_ 時脈2 4 1邊緣觸發之一慣常之正反器。為便於參考及了 解，以下每一取樣器221-223導出之相位偏移將視為相等 且冗全為零，及如此圖3所示，每一取樣之時脈丨2 ^丨23之 預先決定之相位偏移與取樣-時脈2 4丨之預先決定之相位 偏移303完全相等。 線 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 預先決足之相位偏移3 〇 3可使用一般技藝中之時間分析 技術來決足。為確保一運作之可靠，自時脈模組丨2 〇與其 相符之處理模組131_133來之每一時脈信號121-123之一之 預估之傾斜根據預估之傳播延遲來決定。對此一預估之傾 斜加上時脈信號121-123與匯流排1 25間所需之相位偏移， 根據相符之處理模組〗3丨_丨3 3中對-匯流排丨5 〇用於存取資料 轉私裝置之特性，或根據與存取匯流排丨5 〇之所有之裝置 有關之一般規範，來提供與每一時脈信號12 1 -123相結合

(CNS)XTii7iIF -10- X 297公釐） «3346 A7 B7 五、發明說明（8 ) 之王crp相位偏移。在一較佳之具體貫施例中，被決定之取 樣-時脈2 4 1之預先決定之相位3 0 3將為與每一時脈信號 12 1 -12 3相結合之全部相位之最大加上安全富裕。此為一 瓜技蟄’一安全富裕之選取依靠許多因素。通常此因素為 设計決定預先決定相位3 0 3之限制，由此，安全富裕可被 汁异而得（預先決定相位3 0 3減每一時脈信號12 1 _ 123之全 4相位偏移之最大值）。舉例如，在最少之費用來設計之 限制下’相位偏移模組2 4 0可為一簡單之反相器，該反相 斋提供完全等於180度之一固定之相位偏移。在相似之方 式中’匯流排-時脈1 2 5之頻率可能為根據一對較高級系 統所需要一介面之一預先決定之頻率，或根據依照一工業 “ *4*者。如果’提供有此種系統設計限制，預先決定之安 全冨裕無法滿足一個別或共同之目標或一基準，設計限制 再估算’做出設計變動及需求之變動，安全富裕再加以計 弃及估算。雖然此種處理一直至一適當之安全富裕獲得為 止為一反覆重新的過程，但可以提前予以執行及節省相當 之費用’全面之設計之一規劃或製造，通常可使用慣常之 模組時脈設計技術來完成。 顯示於圖2之舉例方塊圖，按照此一發明一方塊丨2 〇可 使用數位頻率除法器271-273及取樣器221-223來完成，如 以上有關於先前技藝系統之討論，藉此避免對一類比P L L 電路與每—處理模組131-133相結合之需要。亦請注意， & —所選具體實施例中之相位偏移模組2 4 0亦為僅使用於 如先可提到提供一 1 8 0度相位偏移之反相器之數位邏輯來 _ -11 - ^氏張尺度準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ' ' (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --------訂·----I---*5^ · 經濟部智慧財產局員JL消費合作社印製 533346 A7 __ B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（9 ) 完成。或如果主-時脈較二倍之匯流排-時脈頻率為高，一 環狀-偏移記數器可提供來區分次多個之匯流排-時脈週期 之一選擇。此一及另外之技藝用於經數位裝置提一相位偏 移為--般之技藝。使用此種技術，全部之時脈模組i 2 〇 可使用數位裝置加以完成。藉此免去費用，電力消耗以及 對於時脈產生及同步使用慣常類比裝置所結合而生之其他 複雜工作。 前述僅為發明之原理，對於精於此一技藝之士當能了解 可對裝置做不同之配置，雖然此處並未明確的具體示出發 明之原理及屬於其之精神及範圍之說明及示出。圖4為按 照此一發明顯示一舉例之用於產生時脈信號之流程圖，如 使用之處理系統1 〇 〇之舉例時脈模組1 2 〇，將使用用做顯 示一些舉例之替代配置。在4 10上，使用用於圖2之舉例 之頻率除法器2 3 0產生匯流排-時脈及在4 2 〇上，匯流排 時脈在一固定相位上產生取樣-時脈，替代之，一外部之 電源可提供匯流排-時脈，在此一情形，取樣-時脈可使用 一般之技藝之同步技術在一預先決定之固定相位上與此一 外邵提之匯流排-時脈同步。迴路43〇_46〇影響每一基本 時脈及此一基本-時脈之取樣45〇，舉例如，圖2之使"用 率除法器271-273及取樣器221_223。替代之，一個或多 之基本-時脈可由外部舉例如在相符之處理模組中來 生。必須小心保持外部產生之基本_時脈與匯流排-時脈 步在某一較大舉例如，在任何相位較取樣-時脈之預先π 定之相位較0為大或小之容許之内，相符之取樣器將提2

請 先 閱 背 之 注 意 事I· 寫裝 本衣 頁I I 訂 頻 個 產 決 12- 本紙張尺度適用_家標準（CNS)^^_ (21Q x 297公复「 533346 A7 B7 五、發明說明（10 ) 與匯流排-時脈為準確相位之一取樣之模組·時脈。且替代 之，多個取樣時脈可使用用以提供不同之預先決定相2 3 一或多個之處理模組。舉例如，自匯流排讀取資料裝置 提供具有一預先之相位延遲之時脈信號，寫入資料至匯流 排之裝置具有一另外預先決定之相位延遲之時脈信號，及 讀取與寫入資料裝置提供二種時脈信號或具有一第三預先 決定之相位之另一種時脈信號，等等。 在圖面中所提供之特別架構及結構僅為顯示而已，替代 之架構如處理模組13 U33之一與時脈模組丨2 〇之結合即為 一般技藝之明證。功能方塊可依硬體，軟體或二者之合併 來完成之。舉例如，當在取樣器221-223為邏輯之閘時， 頻率除法态27 1 -273之功能在一具體實施之處理器中執行 用程式碼來實施’或運作此一狀態機器來影響所需之功能 影響一程式之邏輯陳列之建立之程式碼來完成，就此一發 明之情況言，與一般之技藝相較此及其他之完成及最佳技 術即為一明證，屬於下列申請專利範圍之範圍之内。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4^F(2i〇x297公釐）

Claims (1)

1. 533346 88822 ABC0 種處理系統（1 Ο 0 )，包含： 六、申清專利範圍 I. 夕個處理模組（1 3 1 -13 3 )，該多個處理模組（i 3卜13 3 ) 之每一處理模組對一模組-時脈信號（121-123)反應及依 據一匯流排-時脈（1 2 5 )經一匯流排（1 5 0 )傳送資料，及 一時脈模組（1 2 〇 )，包括 一相位偏移器（2 4 〇 )，該相位偏移器（2 4㈧提供具有 與孩匯流排-時脈信號（1 2 5 )有關之固定相位（3 〇 3 )之一 單純時脈信號（2 4 1 )， 少個時脈取樣器（22 1 -223 )，其中每一時脈取樣器依據 取樣-時脈信號（24 1 )對一相應之基本_時脈信號（281· 283 )取樣，以產生對於每一相應之處理模組（I〗 足杈組時脈信號（121-123)，該模組_時脈信號 具有與該匯流排_時脈信號（丨2 5 )有關之一預定決定之相 位。 2·如申請專利範圍第1項之處理系統（1 〇 〇 )，其中 相位偏移咨（2 4 0)根據一主-時脈信號（1 〇 1)提供一取 樣-時脈信號（241)，主-時脈信號（1〇1)與匯流排-時脈 信號（1 2 5 )同步。 3·如申請專利範圍第2項之處理系統（〗〇 〇 )，其中 時脈模組（1 2 0 )尚包括 一頻率除法器（2 3 0),該頻率除法器（23 〇)根據主-時 脈信號（1 0 1 )提供匯流排_時脈信號（丨2 5 )。 4·如申請專利範圍第3項之處理系統（1〇〇)，其中 時脈模組（1 2 0 )尚包括

   533346 申請專利範圍 一或多個之基本頻率裝置（171_173)，該基本頻率裳置 (171-173 )根據主-時脈信號（丨〇丨）提供一或多個之基本_ 時脈信號（181-183 )。 5·如申請專利範圍第1項之處理系統（丨〇 〇 )，其中 時脈模組（1 2 0 )尚包含 一頻率除法器（2 3 0 )，該一頻率除法器（2 3 〇 )根據一 主-時脈信號（1 〇 1 )提供匯流排-時脈信號（丨2 5 )。 6.如申請專利範圍第5項之處理系統（丨〇 〇 ),其中 時脈模組（1 2 0 )尚包括 一或多個之基本頻率除法器（171_173)根據主-時脈信 號（1 0 1 )於一或多個之基本-時脈信號（i 8j 83)。 訂 7·如申請專利範圍第}項之處理系統（1〇〇)，其中 時脈模組（1 2 0 )尚包括 線 一或多個之基本頻率除法器（171-173)，該基本頻率除 法器（171-173 )根據一主-時脈信號（1 〇丨）提供一或多個 之基本-時脈信號（1 8 1 -1 83 )。 8.如申请專利範圍第1項之處理系統（1 〇 〇 )，其中 相位偏移器（2 4 0 )包含至少一反相器，一偏移記數 器’一累計器及一狀態機器。 9· 一種提供多個模組-時脈信號（丨2丨_丨23 )之時脈模組 (1 2 0 )，每一模組-時脈信號具有與一匯流排_時脈信號 (1 2 5 )有關之一預先決定之相隹，該時脈模組包含 一相位偏移器（2 4 0 )，該相位偏移器（2 4 0 )接收-主時 脈信號（1 0 1 )作為其輸入及由該主-時脈信號產生具有與 -15- 本紙狀度適用中國國規格（210 X 297公爱） 533346 六、申請專利範圍 該匯流排-時脈信號（12 ^ 土〃 巧關 < 預先決定之相位之一期 ijc -時脈信號（2 4 1 )，及 - 多個取樣器（221-223 )，哕玄伽v μ夕個取樣器（221-223 )可運 作地韓合至該相位偏移器（2 4 〇)， 該多個取樣器（221-223 )之 ^ + )母個取樣器接收一或多個 =時脈信號(2⑽3)之一基本_時脈信號及該取樣_ =號（241)作為其輸人，並由其產生該多個模組-時 仏虎（12Η23)之—模組·時脈信號，該模組-時脈信號與 該取樣-時脈信號（2 4 1 )同步。 10. -種產生與一匯流排-時脈信號具有一預先決定之相位 關係之多個時脈信號之方法，包含 產生（4 1 0 )匯流排-時脈信號， 產生（420)與該匯流排-時脈信號具有一固定相位關係 之一取樣-時脈信號， " 產生（4 4 0 )至少一基本-時脈信號，及 根據該取樣_時脈信號取樣（4 5 0 )該至少一基本_時脈 信號而產生多個時脈信號。 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 11·如申請專利範圍第1 〇項之方法，尚包括 產生一主-時脈信號，及 其中 依賴主-時脈信號產生（4 1 〇 )匯流排-時脈信號，及 依賴主-時脈信號產生（4 2 0 )_取樣-時脈信號。 12·如申請專利範圍第1 1項之方法，其中： 依賴主-時脈信號產生（4 4 0 )至少一基本-時脈信號。 -16- 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格⑵〇 χ 297公釐） 533346 五 第089109837號專利申請案 中文說明書替換頁(92年3月） A7 B7 、( 1〇a 卜一—— 100 處理系統 101 主要-時脈信號 120 時脈模組 121-123 時脈信號 125 共同匯流排-時脈信號 131-133 處理模組 150 共同匯流排 221-223 取樣器 230 F/n頻率除法器 240 相位偏轉模組 241 取樣-時脈 271-273 頻率除法器 281-283 基本-时脈信號 303 預先決定之相位 311-313 昇起邊緣 321-323 下降邊緣 350 昇起邊緣 351-353 昇起邊緣 參 裝 訂

   -133 -本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)