對于基于鎖存器的設(shè)計，靜態(tài)時序分析會應(yīng)用一個稱為時間借用的概念。本篇博文解釋了時間借用的概念，若您的設(shè)計中包含鎖存器且時序報告中存在時間借用，即可適用此概念。

隨后，本文進一步解釋靜態(tài)時序分析 (STA) 工具如何應(yīng)用這個概念。

假設(shè)時鐘周期為 10 且占空比為 50%：

另假設(shè)存在如下簡單電路：

為便于理解，假設(shè)每個觸發(fā)器的建立時間和保持時間均為“0”。同時，假設(shè)時鐘偏差和時鐘延遲均為“0”。

在 0 時從 F1 發(fā)送的數(shù)據(jù)會在 10 時被 F2 采樣。因此，如果數(shù)據(jù)在 10 之后到達 F2，則 F2 將無法捕獲正確的數(shù)據(jù)。同樣，從 F2 發(fā)送的數(shù)據(jù)有 10 個時間單位到達 F3，并在下一個時鐘沿被 F3 采樣。

現(xiàn)在我們用鎖存器 L2 替換 F2，其中鎖存器的“門控”由同一時鐘線驅(qū)動：

先來理解時間借用的概念，稍后再對基于鎖存器的設(shè)計進行實際的靜態(tài)時序分析。

對于從 F1 發(fā)送的數(shù)據(jù)：

如果該數(shù)據(jù)稍早于 10 時到達鎖存器輸入，則會在鎖存器的 D 管腳處等待。這與 F2 表現(xiàn)出的行為類似。

但當數(shù)據(jù)在 10 時之后到達 L2 時會發(fā)生什么? L2 在 10 到 15 的時間段內(nèi)是“透明”。因此，即使數(shù)據(jù)在 10 之后到達 L2，只要數(shù)據(jù)在 15 之前到達 L2，L2 就能夠使用它。

例如，如果數(shù)據(jù)在 12 時到達 L2，這意味著鎖存器提供了(相對于觸發(fā)器)2 個時間單位的優(yōu)勢。

在此示例中，L2 能夠提供的最大優(yōu)勢是 5 個時間單位。現(xiàn)在來看看從 L2 到 F3 的路徑。數(shù)據(jù)在 12 時從 L2 輸出，并將在 20 時被 F3 采樣。因此，從 L2 到 F3 的路徑只獲得 8 個時間單位。

在包含全部觸發(fā)器的電路中，第二條路徑有 10 個時間單位。然而在這個電路中，它少了 2 個時間單位。

本質(zhì)上：

饋入鎖存器的路徑獲得了額外的 2 個時間單位。因此，鎖存器之后的路徑不得不從其份額(10 個時間單位)中“讓出”這 2 個時間單位。換言之：饋入鎖存器的路徑從鎖存器之后的路徑“借用”了 2 個時間單位。

因此，饋入鎖存器的路徑可以從后續(xù)路徑借用額外的時間(相當于鎖存器透明的時間)。然而，實際借用的時間不一定就是可以借用的全部時間。實際借用的時間是路徑滿足時序所需的最小值(受限于鎖存器透明時間的最大限制)。

對于所述示例：

可以借用的時間量 = 5 個時間單位。

實際借用的時間量 = 2 個時間單位。

除了默認可用的時間外，還額外使用了 2 個時間單位來滿足時序。

現(xiàn)在我們理解了在鎖存器場景下的時間借用概念，接下來看看 STA 工具如何對基于鎖存器的設(shè)計進行時序分析。

對于在 0 時由 F1 觸發(fā)的數(shù)據(jù)而言：

L2 在 0 到 5 的持續(xù)時間內(nèi)是開放的。這是 L2 可以捕獲數(shù)據(jù)的窗口。因此，在 0 時從 F1 發(fā)送的數(shù)據(jù)可以在 0 到 5 期間被 L2 捕獲。

對于建立時間分析：

- 0 會被視為 L2 的捕獲沿，借用容量為 5。

STA 工具會執(zhí)行以下操作：在 0 時發(fā)送并在 0 時捕獲，附加借用容量為 5。就 L2 到 F3 的路徑而言：在 0 時發(fā)送，在 10 時于 F3 處被捕獲。因此，從 F1 到 F3 的路徑為 10，其中最多 5 個時間單位在 L2 之前可用，其余則在 L2 之后可用。

現(xiàn)在來看看保持時間分析：

對于保持時間分析，我們希望確保數(shù)據(jù)不會在前一個周期內(nèi)被捕獲。由 F1 在 0 時發(fā)送的數(shù)據(jù)可以在 0-5 期間被 L2 捕獲?；蛘哒f，L2 在 0-5 期間捕獲的數(shù)據(jù)應(yīng)該是 F1 在 0 時發(fā)送的數(shù)據(jù)。

那么 F1 將在 10 時發(fā)送的下一個數(shù)據(jù)呢?

如果這個數(shù)據(jù)在 5 之前到達 L2，那么它會干擾 F1 在 0 時發(fā)送的數(shù)據(jù)。因此，保持時間檢查應(yīng)確保 F1 在 10 時發(fā)送的數(shù)據(jù)不得在 5 時之前到達 L2，即針對 F1 在 10 時發(fā)送的數(shù)據(jù)和 L2 在 5 時捕獲的數(shù)據(jù)會進行保持時間檢查。