【順序回路】困ってます

質問

今学生実験で順序回路をやっていてこの前簡単なのをですが演算部と制御部を作りました。この時にクロックの位相を反転させる理由が分かりません。もし演算部と同位相のクロックを制御部に与えたとしたらどのような問題が生じるのでしょうか??
誰か分かる人教えてください。お願いしますm(__)m

回答No.1

rabbit_cat · ベストアンサー

制御部⇔演算部
みたいな感じで、フリップフロップで入出力する順序回路がつながってるということでいいのでしょうか。
クロックを同位相にすると２クロックかかる処理が、逆位相にすると１クロックですむからです。

フリップフロップ（ＦＦ）が、クロックの立ち上がりで動くとすると、ある立ち上がりエッジで出力側ＦＦが出力した信号は、ＦＦ自体の遅延があるため、入力側ＦＦはそのエッジではとれません。当然といえば当然のことですね。

なので、もし入力側のクロックが逆位相になっていれば、出力側ＦＦが出力した半クロック後のエッジ(出力側クロックの立下り)で入力側は情報を取り込みますが、入力側のクロックが同位相だと１クロック後のエッジ(出力側クロックの次の立上がり)で信号を取り込みます。つまり同位相だと２倍時間がかかるわけです。

当然、逆位相にすると、信号が半クロックで伝わっていくので、回路の遅延もそれ以下でないといけません。

回答No.2

xcrOSgS2wY

回路構成を見ないと何とも言えないんですが、単に

・クロックの立ち上がりで演算部が動作
・クロックの立ち下がりで制御部が動作

のような感じに、動作するタイミングを2つに分けたかっただけではないでしょうか。

両方同じ位相で動作させても問題のない設計方法は存在し、通常はそのようにします。なぜかというと、そうすることで全体の速度（スループット）を同一に保ったままクロックに対するタイミングの余裕を最大にできるからです。半クロックを要求する部分を作成すると、スループットは全く同じで変わらないのに、タイミングの余裕だけが半分以下に減ってしまいます。

でも学生実験であれば、おそらくタイミングマージンを問題にするほどの高速動作はさせていないでしょうから、タイミングマージンを最大化することより、状況の観察がしやすい回路構成を取ることを優先するであろうと思われます。

2つの回路A,Bがあるとして、これを同じクロックエッジで動作させると、当然、同じクロックエッジで両方の回路の内部状態が一斉に変化してしまいます。しかし逆相クロックで動作させていれば、クロックの立ち上がりではA→A'のみ変化、立ち下がりではB→B'のみ変化、というふうに内部状態の変化が2つに分かれるので、片方ずつ順番に観察することができます。