專利名稱：多時(shí)鐘系統(tǒng)中同步跳躍模式及初始化時(shí)鐘轉(zhuǎn)送接口的系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及微處理設(shè)計(jì)的領(lǐng)域，并且尤其涉及配置系統(tǒng)于兩時(shí)鐘域之間使用時(shí)鐘跳躍技術(shù)以轉(zhuǎn)移數(shù)據(jù)的同步化跳躍模式及初始化轉(zhuǎn)移緩沖區(qū)。
背景技術(shù)：
在簡(jiǎn)單的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)里，單一時(shí)鐘信號(hào)可以用于執(zhí)行所有整合在芯片里的全部組件。相同的時(shí)鐘信號(hào)可以提供給微處理器、內(nèi)存及/或各種外圍組件。尤其，該信號(hào)用于時(shí)序數(shù)據(jù)在組件之間的轉(zhuǎn)移。此系統(tǒng)為簡(jiǎn)單且相對(duì)直接的，但該系統(tǒng)的簡(jiǎn)單化可能導(dǎo)致性能限制。這些限制之一與時(shí)鐘信號(hào)的變化有關(guān)，可以從芯片上的各式組件觀察出來(lái)。使用電路傳導(dǎo)路線傳送時(shí)鐘信號(hào)至每個(gè)組件將造成反射、噪聲及其它在信號(hào)上的變異。這些因素造成信號(hào)到達(dá)至不同組件上的差異，該差異轉(zhuǎn)而限制組件在傳輸數(shù)據(jù)上的能力。例如，若到達(dá)兩組件之間的時(shí)鐘信號(hào)具有偏移，則在組件之間的待傳輸信號(hào)值必須由該傳送組件確認(rèn)至比其它必要維持的時(shí)間還長(zhǎng)，以確保該值可以由接收組件所取樣。
時(shí)鐘轉(zhuǎn)送為一項(xiàng)可以用以減少時(shí)鐘偏移的影響之一項(xiàng)技術(shù)并且允許改善數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移時(shí)的性能。在時(shí)鐘轉(zhuǎn)送計(jì)劃里，標(biāo)準(zhǔn)用于轉(zhuǎn)移數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)總線及系統(tǒng)時(shí)鐘將由點(diǎn)對(duì)點(diǎn)數(shù)據(jù)及時(shí)鐘信號(hào)所取代。易言之，當(dāng)數(shù)據(jù)從某一組件轉(zhuǎn)移至另一組件時(shí)，該數(shù)據(jù)連同對(duì)應(yīng)的時(shí)鐘信號(hào)一起轉(zhuǎn)移。典型上，該數(shù)據(jù)由轉(zhuǎn)送組件依據(jù)轉(zhuǎn)送時(shí)鐘信號(hào)計(jì)入一系列儲(chǔ)存位置(例如觸發(fā)器)。該數(shù)據(jù)接著由接收組件依據(jù)區(qū)域時(shí)鐘信號(hào)計(jì)出儲(chǔ)存位置。兩者的時(shí)鐘信號(hào)必須具有相同的速率，但是在信號(hào)里實(shí)體上的偏移將無(wú)法確保數(shù)據(jù)的可靠的轉(zhuǎn)移。
雖然時(shí)鐘轉(zhuǎn)送提供一種工具以轉(zhuǎn)移在相同時(shí)鐘速率操作下的組件間的數(shù)據(jù)，但是在現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)里常常需要使用不同的時(shí)鐘頻率，以用于不同的組件。例如，以不同的頻率來(lái)操作核心邏輯(即微處理器邏輯)及系統(tǒng)邏輯將可能是有用的。在頻率上的不同允許一種形式的邏輯在效能上的提升而毋需其它形式的邏輯具同樣的提升。如此，例如處理器速度可以增加而不須亦加速系統(tǒng)邏輯的速度。
在這些系統(tǒng)里，系統(tǒng)邏輯緊密連接著系統(tǒng)總線。因此，系統(tǒng)邏輯的頻率通常在系統(tǒng)總線頻率的整數(shù)(或半整數(shù))倍下操作。因?yàn)樵撓到y(tǒng)邏輯的操作頻率為系統(tǒng)總線頻率的倍數(shù)，用于系統(tǒng)邏輯的時(shí)鐘信號(hào)及用于系統(tǒng)總線的時(shí)鐘信號(hào)皆可以由同樣的參考時(shí)鐘產(chǎn)生。若該核心邏輯的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率亦為系統(tǒng)總線頻率的整數(shù)倍或半整數(shù)倍時(shí)，也可以很容易產(chǎn)生。例如，若該系統(tǒng)總線在66MHz(百萬(wàn)赫茲)下運(yùn)轉(zhuǎn)，則該系統(tǒng)邏輯及核心邏輯可以在200MHz下操作(為系統(tǒng)總線頻率的三倍)。接著，若有需要，該核心輯邏的頻率可以調(diào)整至266MHz(為系統(tǒng)總線頻率的四倍)，而該系統(tǒng)邏輯仍然為200MHz。
然而，當(dāng)系統(tǒng)總線的操作頻率增加時(shí)，調(diào)整核心邏輯的速度將變得越來(lái)越困難，因?yàn)檫@需要頻率上較大量的增加。例如，若該系統(tǒng)總線在200MHz下運(yùn)轉(zhuǎn)并且核心邏輯及系統(tǒng)邏輯皆在400MHz下運(yùn)轉(zhuǎn)，則該核心邏輯將不能很容易地調(diào)整至450MHz。意即450MHz不是系統(tǒng)總線的整數(shù)或半整數(shù)倍。因此具有多重時(shí)鐘而非單一時(shí)鐘可能還是有用的。在特定時(shí)鐘信號(hào)上操作的組件是在該信號(hào)所定義的時(shí)鐘域范圍內(nèi)。
多重時(shí)鐘域在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)里的使用可能造成許多必須在系統(tǒng)內(nèi)處理的問(wèn)題。其中一個(gè)問(wèn)題是當(dāng)時(shí)鐘彼此并非整數(shù)或半整數(shù)倍時(shí)兩時(shí)鐘域之間在溝通上的困難。該問(wèn)題可以通過(guò)使用時(shí)鐘跳躍技巧來(lái)處理以轉(zhuǎn)移在兩時(shí)鐘域之間的數(shù)據(jù)。然而，在微處理器里實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘跳躍可能是困難的，因?yàn)檫@技術(shù)需要跳躍模式與時(shí)鐘信號(hào)在兩時(shí)鐘域里的同步及用于轉(zhuǎn)移數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)移緩沖區(qū)的適當(dāng)?shù)某跏蓟?br>
發(fā)明內(nèi)容
一個(gè)或一個(gè)以上之前描述之問(wèn)題可由本發(fā)明的各項(xiàng)實(shí)施例來(lái)解決。廣泛地說(shuō)，該發(fā)明包括用來(lái)同步化針對(duì)兩時(shí)鐘域的時(shí)鐘信號(hào)的跳躍模式及初始化能使數(shù)據(jù)在兩時(shí)鐘域之間轉(zhuǎn)移的時(shí)鐘跳躍緩沖區(qū)的系統(tǒng)和方法。
本發(fā)明系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)于具有兩個(gè)明確的時(shí)鐘域的微處理器，每個(gè)時(shí)鐘域在不同時(shí)鐘頻率下操作。該微處理器經(jīng)配置而使用時(shí)鐘跳躍緩沖區(qū)從一個(gè)時(shí)鐘域轉(zhuǎn)移數(shù)據(jù)至另一個(gè)時(shí)鐘域。數(shù)據(jù)使用第一時(shí)鐘域的時(shí)鐘信號(hào)計(jì)入該緩沖區(qū)，并且使用第二時(shí)鐘域的時(shí)鐘信號(hào)計(jì)出該緩沖區(qū)。該緩沖區(qū)促使較快的時(shí)鐘信號(hào)的脈沖為周期性地跳躍以便轉(zhuǎn)移至較快時(shí)鐘信號(hào)的脈沖的數(shù)據(jù)不會(huì)超越轉(zhuǎn)移至較慢時(shí)鐘信號(hào)的脈沖的數(shù)據(jù)。
在一項(xiàng)實(shí)施例里，本發(fā)明系統(tǒng)包括具有對(duì)準(zhǔn)偵測(cè)器部分的對(duì)準(zhǔn)電路、可編程延遲部分及信號(hào)偏移部分。該對(duì)準(zhǔn)偵測(cè)器的電路部分確定在一個(gè)時(shí)鐘域里的時(shí)鐘信號(hào)的下降緣對(duì)應(yīng)于由鎖相回路(Phase LockedLoop，PLL)鎖定在參考時(shí)鐘的除法器輸出信號(hào)的下降緣。該對(duì)準(zhǔn)信號(hào)延遲一段可編程的時(shí)間以對(duì)應(yīng)于參考時(shí)鐘周期的剩余時(shí)間。該可編程延遲的電路部分藉以產(chǎn)生對(duì)準(zhǔn)信號(hào)，該信號(hào)需確認(rèn)維持至下次兩時(shí)鐘信號(hào)的下降緣同時(shí)發(fā)生。該電路亦產(chǎn)生跳躍重置信號(hào)，于對(duì)準(zhǔn)信號(hào)前偏移數(shù)個(gè)預(yù)定數(shù)目的循環(huán)。該跳躍重置信號(hào)領(lǐng)先對(duì)準(zhǔn)信號(hào)以便該跳躍模式產(chǎn)生器通過(guò)對(duì)準(zhǔn)信號(hào)的確認(rèn)可以產(chǎn)生及使用該跳躍模式的第一跳躍值。
一項(xiàng)實(shí)施例更包括同步重置電路，經(jīng)配置于兩時(shí)鐘域內(nèi)產(chǎn)生同步重置信號(hào)。該同步重置電路接受主要重置信號(hào)并且透過(guò)數(shù)項(xiàng)中間步驟將來(lái)自參考時(shí)鐘域的此信號(hào)計(jì)入兩操作時(shí)鐘域之一。當(dāng)重置信號(hào)已計(jì)入此時(shí)鐘域時(shí)，該電路延遲該重置，直到下一個(gè)對(duì)應(yīng)的對(duì)準(zhǔn)信號(hào)出現(xiàn)為止。該重置接著以在每個(gè)時(shí)鐘域里的個(gè)別的對(duì)準(zhǔn)信號(hào)所確認(rèn)的邏輯上同時(shí)發(fā)生的、同步的重置信號(hào)來(lái)轉(zhuǎn)移。


在閱讀下列的詳細(xì)說(shuō)明及參考隨附圖之后，本發(fā)明的其它目的及優(yōu)點(diǎn)將變得明顯。
圖1為說(shuō)明數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)移使用中間緩沖區(qū)從某一個(gè)時(shí)鐘域至另一個(gè)時(shí)鐘域的方塊圖。
圖2為用于本發(fā)明之一項(xiàng)實(shí)施例里的時(shí)鐘跳躍技術(shù)的圖標(biāo)。
圖3為說(shuō)明在一實(shí)施例里的時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生方式的功能方塊圖。
圖4為說(shuō)明在一項(xiàng)實(shí)施例里的時(shí)鐘跳躍緩沖區(qū)的結(jié)構(gòu)的方塊圖。
圖5為在一項(xiàng)實(shí)施例里電路經(jīng)配置以邏輯的對(duì)準(zhǔn)及初始化時(shí)鐘跳躍緩沖區(qū)的功能方塊圖。
圖6為在一項(xiàng)實(shí)施例里的對(duì)準(zhǔn)單元的功能方塊圖。
圖7為在一項(xiàng)實(shí)施例里的同步重置單元的功能方塊圖。
雖然本發(fā)明容許不同的修正及選擇形式，屬于本發(fā)明的特定實(shí)施例通過(guò)圖標(biāo)的范例來(lái)呈現(xiàn)，并且將于此詳細(xì)描述。然而，應(yīng)該要了解該圖式及詳細(xì)的描述并非意在限定本發(fā)明于所揭示的特定形式，而相反地，本發(fā)明意在含括所有的修正、等同及替代而落在由本發(fā)明權(quán)利要求范圍所定義的本發(fā)明的精神及領(lǐng)域內(nèi)。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例于下文中描述。應(yīng)該注意的是此實(shí)施例是以范例來(lái)呈現(xiàn)以說(shuō)明本發(fā)明的特征及作用并且本發(fā)明的很多其它的實(shí)施例是可能存在的。
廣泛地說(shuō)，本發(fā)明揭示用于兩時(shí)鐘域內(nèi)同步化重置信號(hào)及使數(shù)據(jù)能夠在兩時(shí)鐘域之間轉(zhuǎn)移的初始化時(shí)鐘跳躍緩沖區(qū)的系統(tǒng)及方法。一項(xiàng)實(shí)施例可實(shí)現(xiàn)于具有組件在兩個(gè)不同的時(shí)鐘域內(nèi)的微處理器里，每個(gè)時(shí)鐘域具有不同的時(shí)鐘頻率。兩時(shí)鐘域的時(shí)鐘信號(hào)由單一參考時(shí)鐘信號(hào)所產(chǎn)生并且每一個(gè)頻率為參考時(shí)鐘信號(hào)的倍數(shù)或半倍數(shù)。若該時(shí)鐘為參考時(shí)鐘的倍數(shù)時(shí)，則該時(shí)鐘信號(hào)因此至少在參考時(shí)鐘的每個(gè)周期上與該參考時(shí)鐘信號(hào)對(duì)準(zhǔn)，若該時(shí)鐘為參考時(shí)鐘的半倍數(shù)時(shí)(0.5倍)，則每間隔一個(gè)周期對(duì)準(zhǔn)一次。時(shí)鐘域的時(shí)鐘信號(hào)通過(guò)偵測(cè)每個(gè)時(shí)鐘的下降緣來(lái)邏輯對(duì)準(zhǔn)，該時(shí)鐘為邏輯上與參考時(shí)鐘信號(hào)的時(shí)鐘相符合。每個(gè)時(shí)鐘域在同一時(shí)間確認(rèn)對(duì)準(zhǔn)信號(hào)成為各自時(shí)鐘信號(hào)的對(duì)應(yīng)的脈沖，藉以確定該對(duì)準(zhǔn)的或‘0’的脈沖。這現(xiàn)象每個(gè)參考時(shí)鐘周期發(fā)生一次(或者若相對(duì)應(yīng)的時(shí)鐘信號(hào)為參考時(shí)鐘信號(hào)的半倍數(shù)時(shí)，則每間隔一個(gè)參考時(shí)鐘周期一次)。領(lǐng)先對(duì)準(zhǔn)信號(hào)的跳躍模式重置信號(hào)亦產(chǎn)生并且傳送至跳躍模式產(chǎn)生器，通過(guò)該對(duì)準(zhǔn)信號(hào)該產(chǎn)生器接著可以同時(shí)立即動(dòng)作產(chǎn)生跳躍模式。異步重置信號(hào)轉(zhuǎn)移至?xí)r鐘域之一并且與該時(shí)鐘域里的對(duì)準(zhǔn)信號(hào)同步。對(duì)準(zhǔn)重置信號(hào)接著延遲一段至少與在時(shí)鐘信號(hào)間的最大偏移等量的時(shí)間。一旦確認(rèn)下一個(gè)對(duì)準(zhǔn)信號(hào)于每個(gè)時(shí)鐘域時(shí)，同步重置信號(hào)(該信號(hào)與個(gè)別的對(duì)準(zhǔn)信號(hào)對(duì)準(zhǔn))將確認(rèn)以重置個(gè)別的時(shí)鐘跳躍緩沖區(qū)的計(jì)數(shù)器。
在一個(gè)實(shí)施例里，本系統(tǒng)包含高度積體化、高效能微處理器。此處理器使用兩個(gè)主要時(shí)鐘域時(shí)鐘信號(hào)-XICLK，為CPU的核心時(shí)鐘以及XBCLK，用于執(zhí)行系統(tǒng)接口邏輯。該微處理器使用時(shí)鐘跳躍技術(shù)以有效地在這兩個(gè)時(shí)鐘域之間轉(zhuǎn)移數(shù)據(jù)。在時(shí)鐘跳躍系統(tǒng)里，數(shù)據(jù)暫時(shí)地存入序列儲(chǔ)存位置。當(dāng)接收到相對(duì)應(yīng)的第一時(shí)鐘信號(hào)的時(shí)鐘脈沖時(shí)，該數(shù)據(jù)將傳送至儲(chǔ)存位置。該數(shù)據(jù)依照所儲(chǔ)存的順序由儲(chǔ)存位置取回。當(dāng)接收到來(lái)自第二時(shí)鐘域的對(duì)應(yīng)的第二時(shí)鐘信號(hào)的時(shí)鐘脈沖時(shí)，數(shù)據(jù)從其中一個(gè)儲(chǔ)存位置取回。因?yàn)樵趯?shí)施例的該第一及第二時(shí)鐘信號(hào)具有不同的時(shí)鐘速率，一個(gè)或一個(gè)以上較快的時(shí)鐘脈沖信號(hào)必須跳躍以避免結(jié)合的程序(無(wú)論從該儲(chǔ)存位置加載或于該儲(chǔ)存位置卸載)不會(huì)超越或超過(guò)其它程序。
參考圖1，圖1顯示在系統(tǒng)內(nèi)的第一組件11轉(zhuǎn)移數(shù)據(jù)至第二組件12。組件11屬于第一時(shí)鐘域，而組件12屬于第二時(shí)鐘域。依照上文的說(shuō)明，時(shí)鐘域包括基于在該時(shí)鐘域的時(shí)鐘信號(hào)下操作的組件。個(gè)別時(shí)鐘域的時(shí)鐘信號(hào)通過(guò)在共同的參考時(shí)鐘頻率的不同倍數(shù)下所執(zhí)行的鎖相回路(PLL’s)來(lái)輸出。
數(shù)據(jù)從組件11傳送至組件12是透過(guò)時(shí)鐘跳躍緩沖區(qū)13來(lái)轉(zhuǎn)移的。數(shù)據(jù)依據(jù)在第一時(shí)鐘域里的時(shí)鐘信號(hào)的脈沖計(jì)入緩沖區(qū)13，并且依據(jù)在第二時(shí)鐘域里的時(shí)鐘信號(hào)的脈沖計(jì)出該緩沖區(qū)。時(shí)鐘跳躍用于使移入及移出緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移相等。
參考圖2，圖2說(shuō)明時(shí)鐘跳躍技術(shù)。圖2顯示三個(gè)時(shí)鐘信號(hào)參考時(shí)鐘信號(hào)21、來(lái)自第一時(shí)鐘域22的時(shí)鐘信號(hào)及來(lái)自第二時(shí)鐘域23的時(shí)鐘信號(hào)。在兩個(gè)時(shí)鐘域里的時(shí)鐘信號(hào)為參考時(shí)鐘信號(hào)的倍數(shù)。在本圖的范例里，時(shí)鐘信號(hào)22具有參考時(shí)鐘信號(hào)21的五倍的頻率。時(shí)鐘信號(hào)23具有參考時(shí)鐘信號(hào)21的四倍頻率。
如圖2所示，在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移上從時(shí)鐘信號(hào)22的每五個(gè)脈沖之中跳躍一次。(在本揭示的目的里，“脈沖”意指時(shí)鐘信號(hào)的邊緣。該脈沖可包括上升緣、下降緣，或是兩者，端賴特定實(shí)施例的實(shí)現(xiàn)而定。)因此，在每個(gè)參考時(shí)鐘周期里，時(shí)鐘信號(hào)22將有四個(gè)有效的脈沖及一個(gè)跳躍脈沖?？梢粤私獾氖菚r(shí)鐘信號(hào)23在每個(gè)參考時(shí)鐘周期里亦將有四個(gè)有效的脈沖(但是將沒(méi)有跳躍的脈沖)。該有效脈沖用于轉(zhuǎn)移數(shù)據(jù)進(jìn)入或離開(kāi)緩沖區(qū)，以便對(duì)于每個(gè)參考時(shí)鐘周期，四個(gè)數(shù)據(jù)位將轉(zhuǎn)移進(jìn)緩沖區(qū)，并且四個(gè)位將轉(zhuǎn)移出緩沖區(qū)。
如圖2所示，于參考時(shí)鐘周期開(kāi)始時(shí)，在兩時(shí)鐘域的時(shí)鐘信號(hào)之間并沒(méi)有平移。意即，兩時(shí)鐘域的時(shí)鐘信號(hào)如同參考時(shí)鐘在同時(shí)具有下降緣。因?yàn)?，該第一時(shí)鐘信號(hào)比第二時(shí)鐘信號(hào)具有較高的速率，該第一信號(hào)的第二下降緣在第二信號(hào)的第二下降緣之前發(fā)生。因此，在兩信號(hào)之間逐漸形成平移。此平移不斷改變而遍及整個(gè)參考時(shí)鐘周期。然而因?yàn)闀r(shí)鐘信號(hào)22的每個(gè)第四脈沖需跳躍，該平移總是小于或等于時(shí)鐘信號(hào)22的周期。此平移通過(guò)時(shí)鐘跳躍緩沖區(qū)吸收。數(shù)據(jù)在一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)的有效脈沖下加載緩沖區(qū)，并且接著在等待充分長(zhǎng)的周期以確保該數(shù)據(jù)已寫入后，該數(shù)據(jù)在另一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)的有效脈沖下從該緩沖區(qū)卸載。
圖2顯示依據(jù)相關(guān)參考時(shí)鐘信號(hào)，在每個(gè)參考時(shí)鐘周期里的時(shí)鐘信號(hào)22的第二脈沖需跳躍。若每個(gè)時(shí)鐘信號(hào)的第一下降緣與參考時(shí)鐘的下降緣同步，則在每個(gè)參考時(shí)鐘周期里，跳躍第二脈沖確保第一時(shí)鐘信號(hào)的脈沖將總是與對(duì)應(yīng)的時(shí)鐘信號(hào)23的脈沖同步或平移至對(duì)應(yīng)的時(shí)鐘信號(hào)23的右方(即延遲落后)。在其它實(shí)施例里，第一時(shí)鐘信號(hào)可能平移至左邊或者該平移可能至第二信號(hào)的兩邊。需要特別注意的是限制一個(gè)信號(hào)的平移使該信號(hào)總是落在其它信號(hào)之一邊將允許使用單一緩沖區(qū)以吸收該平移。若允許該平移在某些時(shí)候位在右邊并且在其它時(shí)候位在左邊，則將需要兩個(gè)緩沖區(qū)以吸收該平移，因?yàn)閮烧叩木彌_區(qū)皆不能吸收平移的完整時(shí)鐘周期。應(yīng)該注意，在其它實(shí)施例里，可能需要跳躍多于單一脈沖，視個(gè)別時(shí)鐘信號(hào)的相對(duì)頻率而定。
參考圖3，圖3所顯示為說(shuō)明時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生的方式的功能性方塊圖。參考時(shí)鐘信號(hào)輸入至兩鎖相回路41、42的每一個(gè)。每個(gè)鎖相回路產(chǎn)生具有參考時(shí)鐘頻率的倍數(shù)頻率的時(shí)鐘信號(hào)。在此例子里，鎖相回路41產(chǎn)生N倍參考時(shí)鐘頻率的第一時(shí)鐘信號(hào)。鎖相回路42產(chǎn)生M倍參考時(shí)鐘頻率的第二時(shí)鐘信號(hào)。每個(gè)鎖相回路傳送時(shí)鐘信號(hào)至對(duì)應(yīng)的時(shí)鐘分散網(wǎng)絡(luò)43、44。該分散網(wǎng)絡(luò)傳送第一及第二時(shí)鐘信號(hào)至個(gè)別時(shí)鐘域里的組件。該分散網(wǎng)絡(luò)傳送時(shí)鐘信號(hào)至除法器電路(divider circuit)45、46，該除法器電路產(chǎn)生反饋信號(hào)輸入至鎖相回路。每個(gè)除法器電路通過(guò)符合時(shí)鐘域乘法器的因子將對(duì)應(yīng)的時(shí)鐘信號(hào)分頻。換言之，鎖相回路41產(chǎn)生N倍參考時(shí)鐘頻率的時(shí)鐘信號(hào)，并且除法器45將時(shí)鐘信號(hào)以N分頻以產(chǎn)生反饋信號(hào)。同樣地，鎖相回路42產(chǎn)生M倍參考時(shí)鐘頻率的時(shí)鐘信號(hào)，并且除法器電路將產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)以M分頻以產(chǎn)生反饋信號(hào)。該反饋信號(hào)饋進(jìn)個(gè)別的鎖相回路，該鎖相回路平移所產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)以引導(dǎo)該反饋信號(hào)與參考時(shí)鐘對(duì)準(zhǔn)。借著對(duì)準(zhǔn)每個(gè)反饋信號(hào)與參考時(shí)鐘信號(hào)，該系統(tǒng)嘗試減小在兩時(shí)鐘域的時(shí)鐘信號(hào)間的偏移。
有很多理由顯示減小兩時(shí)鐘信號(hào)間的偏移是重要的。依照上面所解釋的，時(shí)鐘跳躍機(jī)制使用緩沖區(qū)以吸收在第一時(shí)鐘域及第二時(shí)鐘域之間的偏移。若有較多的偏移，可能需要更多的緩沖區(qū)以實(shí)現(xiàn)該機(jī)制。除了減少需要在時(shí)鐘跳躍緩沖區(qū)里所需的緩沖區(qū)方面之外，減少在時(shí)鐘信號(hào)之間的偏移對(duì)于減少數(shù)據(jù)閑置所使用的緩沖區(qū)亦具有效果。易言之，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移的效能將會(huì)有改善。
參考圖4，圖4顯示時(shí)鐘跳躍緩沖區(qū)的構(gòu)造。顯示于圖標(biāo)的電路使用一組儲(chǔ)存位置(觸發(fā)器)以緩沖該數(shù)據(jù)并且吸收在傳送及接收時(shí)鐘域的時(shí)鐘跳躍之間的時(shí)鐘平移。一系列數(shù)據(jù)位于數(shù)據(jù)輸入線52上傳送至緩沖區(qū)50。數(shù)據(jù)輸入線52連接至每個(gè)D型觸發(fā)器51a-51d的數(shù)據(jù)(D)輸入端。(為了便利之故，觸發(fā)器51a-51d于此將個(gè)別及集體參考所使用的單一圖式標(biāo)號(hào)51。)每個(gè)觸發(fā)器51的時(shí)鐘輸入連接至?xí)r鐘線路53。每個(gè)觸發(fā)器51的致能(E)，輸入端連接至加載計(jì)數(shù)器54的輸出端之一。加載計(jì)數(shù)器54由模式產(chǎn)生器(58)所控制并且亦由線路53上的信號(hào)所計(jì)入。每個(gè)觸發(fā)器51的輸出端(Q)連接至多任務(wù)器55。多任務(wù)器55的選擇輸入連接至卸載計(jì)數(shù)器56，該計(jì)數(shù)器56通過(guò)多任務(wù)器55所選擇的多任務(wù)器輸入端(因此為觸發(fā)器的輸出端)成為輸出端。卸載計(jì)數(shù)器56由接收的時(shí)鐘域的時(shí)鐘信號(hào)來(lái)計(jì)入。多任務(wù)器55的輸出端連接至觸發(fā)器57的數(shù)據(jù)輸入端，該觸發(fā)器57由接收的時(shí)鐘域的時(shí)鐘信號(hào)來(lái)計(jì)入。(加載計(jì)數(shù)器54及卸載計(jì)數(shù)器56亦具有數(shù)個(gè)控制輸出端，用于重置該計(jì)數(shù)器并且將于下文中詳細(xì)說(shuō)明。)數(shù)據(jù)經(jīng)由線路52傳送至系統(tǒng)50。因?yàn)檩斎胫撩總€(gè)觸發(fā)器51的數(shù)據(jù)連接于線路52，每個(gè)數(shù)據(jù)位同時(shí)作用在每個(gè)觸發(fā)器上。作用在觸發(fā)器51的輸入端的該數(shù)據(jù)位僅儲(chǔ)存于其中一個(gè)由加載計(jì)數(shù)器54所選擇的觸發(fā)器里。加載器54確認(rèn)致能信號(hào)于輸出端之一并且移除確認(rèn)致能信號(hào)于其余每個(gè)輸出端。每個(gè)計(jì)數(shù)器輸出端連接至對(duì)應(yīng)的觸發(fā)器的致能輸入端以便僅有一個(gè)觸發(fā)器在同一時(shí)間為致能狀態(tài)。因此，該致能觸發(fā)器儲(chǔ)存目前作用的數(shù)據(jù)位而其它觸發(fā)器(該觸發(fā)器為失能狀態(tài))則保留前次儲(chǔ)存其內(nèi)的位。
模式產(chǎn)生器58產(chǎn)生致能-Lprskip脈沖的模式。每當(dāng)接收到有效時(shí)鐘脈沖，計(jì)數(shù)器增加計(jì)數(shù)值。每當(dāng)加載計(jì)數(shù)器54增加計(jì)數(shù)值，該計(jì)數(shù)器54確認(rèn)致能信號(hào)于連接至觸發(fā)器51的連續(xù)輸出端之一(并且解除于其它輸出端的確認(rèn)信號(hào))。因此，每個(gè)連續(xù)數(shù)據(jù)位儲(chǔ)存在連續(xù)的觸發(fā)器51之一。在數(shù)據(jù)位儲(chǔ)存在最后一個(gè)觸發(fā)器51(例如51d)之后，該系統(tǒng)循環(huán)回到第一個(gè)觸發(fā)器(51a)，并且在內(nèi)部?jī)?chǔ)存下一個(gè)數(shù)據(jù)位。此循環(huán)重復(fù)至所有的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移完畢。雖然儲(chǔ)存在每個(gè)觸發(fā)器內(nèi)的數(shù)據(jù)位最后將遭受覆寫，每個(gè)位在遭到覆寫前將會(huì)先取回。
當(dāng)跳躍信號(hào)通過(guò)跳躍模式產(chǎn)生器(58)輸出時(shí)，所有來(lái)自加載計(jì)數(shù)器的致能線路將失能并且該計(jì)數(shù)器不再增加。該跳躍信號(hào)亦傳送至數(shù)據(jù)源以延緩在該循環(huán)上的轉(zhuǎn)移。
每個(gè)觸發(fā)器51在該觸發(fā)器51的輸出端確認(rèn)儲(chǔ)存在觸發(fā)器里(若仍有位儲(chǔ)存在其中時(shí))的最后一個(gè)數(shù)據(jù)位。這些位提供作為多任務(wù)器55的輸入，該多任務(wù)器55選擇其中一個(gè)輸入通過(guò)觸發(fā)器57。多任務(wù)器55由卸載計(jì)數(shù)器56所控制。卸載控制器56將提供選擇信號(hào)給多任務(wù)器55以便每個(gè)儲(chǔ)存數(shù)據(jù)位在其內(nèi)部的觸發(fā)器51可依序連續(xù)地選擇。卸載計(jì)數(shù)器56通過(guò)接收的時(shí)鐘域的時(shí)鐘信號(hào)來(lái)計(jì)入，并且每個(gè)CLK2脈沖即遞增。通過(guò)所選擇的觸發(fā)器51的位輸出將轉(zhuǎn)送至觸發(fā)器51。觸發(fā)器57依據(jù)來(lái)自第二時(shí)鐘域的信號(hào)來(lái)計(jì)入并且保留該數(shù)據(jù)一個(gè)時(shí)鐘周期。接著該觸發(fā)器57接收新選擇的觸發(fā)器51的輸出并且保留該數(shù)據(jù)一個(gè)時(shí)鐘周期。因此，該數(shù)據(jù)位從觸發(fā)器51依照該數(shù)據(jù)所儲(chǔ)存的同樣順序取回，并且新的序列數(shù)據(jù)串以第二時(shí)鐘域的時(shí)鐘速率而產(chǎn)生。
如上文的說(shuō)明，儲(chǔ)存在每個(gè)觸發(fā)器51的數(shù)據(jù)位在該數(shù)據(jù)位由新位覆寫之前經(jīng)由多任務(wù)器55所選擇。這可通過(guò)在一開(kāi)始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移時(shí)初始化加載計(jì)數(shù)器54及卸載計(jì)數(shù)器56至適當(dāng)?shù)闹祦?lái)達(dá)成。計(jì)數(shù)器值經(jīng)選擇以確保在該數(shù)據(jù)取回前該數(shù)據(jù)位儲(chǔ)存在適當(dāng)?shù)膮^(qū)間。例如，在圖4所顯示的系統(tǒng)里，加載計(jì)數(shù)器54可能初始化為0(選擇觸發(fā)器51a)，而卸載計(jì)數(shù)器56可能初始化為2(選擇觸發(fā)器51c)。當(dāng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移開(kāi)始時(shí)，第一數(shù)據(jù)位將儲(chǔ)存至觸發(fā)器51a，將讀取的第一觸發(fā)器為51c，該觸發(fā)器51c仍未具有數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在其內(nèi)部。在接下來(lái)于每個(gè)時(shí)鐘域內(nèi)的有效脈沖個(gè)別的計(jì)數(shù)器將遞增以便第二數(shù)據(jù)位將儲(chǔ)存至觸發(fā)器51b，此時(shí)將讀取的第二觸發(fā)器為51d。當(dāng)下一個(gè)有效脈沖時(shí)，第三數(shù)據(jù)位將儲(chǔ)存至觸發(fā)器51c，并且多任務(wù)器55將從觸發(fā)器51a取回第一數(shù)據(jù)位。因此，儲(chǔ)存在觸發(fā)器51a的數(shù)據(jù)位在該數(shù)據(jù)位儲(chǔ)存后將讀取兩個(gè)時(shí)鐘周期。若此讀取方法不能完整確保位在所有系統(tǒng)偏移的情況下的儲(chǔ)存，該卸載計(jì)數(shù)器可以初始化為1以允許該數(shù)據(jù)儲(chǔ)存至三個(gè)時(shí)鐘周期。若僅需要一個(gè)時(shí)鐘周期時(shí)，則卸載計(jì)數(shù)器可以改為3。
從上述的范例可以清楚的了解觸發(fā)器的某一最小數(shù)目是必須的，以為了允許每個(gè)數(shù)據(jù)位在取回前需寫入至觸發(fā)器適當(dāng)數(shù)目的時(shí)鐘周期。觸發(fā)器所需的數(shù)目可以依據(jù)下列方程式來(lái)計(jì)算periodtarget clock+delaymax-delaymin+Tskew+Tsetup+TholdTbit+Nshift]]>其中Periodtarget clock為接收的時(shí)鐘域的時(shí)鐘周期(因?yàn)槊總€(gè)數(shù)據(jù)位，或位，在上述范例中是在下降時(shí)鐘緣轉(zhuǎn)移的，該時(shí)鐘周期將等于位時(shí)間)；delaymax為時(shí)鐘域之間的最大信號(hào)延遲(若發(fā)送器及接收器邏輯為彼此緊鄰著置放在時(shí)鐘域邊界上，該延遲本質(zhì)上應(yīng)當(dāng)為0)；delaymin為時(shí)鐘域之間的最小信號(hào)延遲；Tskew為發(fā)送及接收時(shí)鐘域的時(shí)鐘信號(hào)之間的偏移；Tsetup為用于觸發(fā)器的設(shè)定時(shí)間；Thold為用于觸發(fā)器的儲(chǔ)存時(shí)間；以及Nshift為觸發(fā)器所需的數(shù)目，以計(jì)算在時(shí)鐘信號(hào)之間的平移(如第6及圖7所示)。
在特定的實(shí)施例里，比圖4里的四個(gè)觸發(fā)器較少或較多的觸發(fā)器可能是必須的。例如，若在兩時(shí)鐘域的時(shí)鐘信號(hào)之間的偏移增加時(shí)，則所需的觸發(fā)器的數(shù)目可能增加至五個(gè)或者更多。相反地，若在兩時(shí)鐘信號(hào)之間沒(méi)有偏移時(shí)，則僅需要二個(gè)或三個(gè)即可。亦應(yīng)該要注意的是依據(jù)前述的公式所計(jì)算的觸發(fā)器數(shù)目表示最少的數(shù)目并且某些實(shí)施例可能使用比此最小數(shù)目更多。
應(yīng)當(dāng)要注意的是其它實(shí)施例可能使用非觸發(fā)器的組件以儲(chǔ)存該轉(zhuǎn)移的數(shù)據(jù)位。例如，可能使用一個(gè)或一個(gè)以上多重輸入的先入先出(FIFO，first in first out)內(nèi)存組件。若上文描述的實(shí)施例里的觸發(fā)器由多重輸入FIFO所取代，則在該位取回之前數(shù)個(gè)數(shù)據(jù)位可以加載每個(gè)FIFO，因此減少儲(chǔ)存組件所需的數(shù)目(但是增加了組件的復(fù)雜度)。事實(shí)上，前文描述的實(shí)施例的觸發(fā)器產(chǎn)生的功能就像可以在不同速率下加載或卸載的FIFO。
脈沖產(chǎn)生器58可以以數(shù)種方式達(dá)成此功能，例如依據(jù)M及N值(實(shí)時(shí)鐘比例)找尋適當(dāng)模式或動(dòng)態(tài)地計(jì)算該模式。若經(jīng)熟慮，脈沖產(chǎn)生器的功能亦可以以其它方式來(lái)達(dá)成。
在一項(xiàng)實(shí)施例里，模式產(chǎn)生器經(jīng)初始化以在任何數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移前產(chǎn)生特定的跳躍模式。在初始化期間，對(duì)應(yīng)于發(fā)送及接收時(shí)鐘域的M及N值傳送至模式產(chǎn)生器。在任何轉(zhuǎn)移發(fā)生前依據(jù)所接收到的M及N值接著產(chǎn)生該模式。在初始化期間，該系統(tǒng)亦必須設(shè)定卸載及加載計(jì)數(shù)器至適當(dāng)值以便穩(wěn)定的數(shù)據(jù)可以從觸發(fā)器來(lái)取回。若該加載計(jì)數(shù)器的初始化為0(對(duì)應(yīng)于第一觸發(fā)器)，則卸載計(jì)數(shù)器可以初始化成為由位時(shí)間及(delaymax-delaymin)、Tskew與(Tsetup+Thold)的總和所決定之值。該位時(shí)間可以由接點(diǎn)取樣或連續(xù)的比特流來(lái)決定。(應(yīng)該要注意的是，既然從第一時(shí)鐘域至第二時(shí)鐘域的轉(zhuǎn)移及從第二時(shí)鐘域至第一時(shí)鐘域的轉(zhuǎn)移為個(gè)別處里的，對(duì)于每個(gè)這些轉(zhuǎn)移的初始化可以是不同的。)依照上文的解釋，適當(dāng)?shù)爻跏蓟巴交瘯r(shí)鐘跳躍緩沖區(qū)是重要的以確保數(shù)據(jù)可以從一個(gè)時(shí)鐘域轉(zhuǎn)移到另一個(gè)時(shí)鐘域。這需要兩個(gè)主要的功能。首先兩時(shí)鐘域的時(shí)鐘信號(hào)必須對(duì)準(zhǔn)。意即當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)在對(duì)準(zhǔn)時(shí)，該時(shí)鐘跳躍模式必須作用于加載或卸載計(jì)數(shù)器上。(例如，圖2里的‘0’脈沖為對(duì)準(zhǔn)的。)若時(shí)鐘信號(hào)沒(méi)有對(duì)準(zhǔn)時(shí)(例如，若跳躍模式開(kāi)始為‘1’脈沖)，則將有額外的偏移未列入計(jì)算及可能妨礙可靠的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移。其次緩沖區(qū)的加載及卸載計(jì)數(shù)器必須同步地重置。若該計(jì)數(shù)器并未在同時(shí)間激活時(shí)，在緩沖區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)可能無(wú)法在正確時(shí)間卸載。若該緩沖區(qū)過(guò)早卸載，則數(shù)據(jù)可能仍未儲(chǔ)存。若該緩沖區(qū)太晚卸載，則該數(shù)據(jù)可能已經(jīng)受到覆寫。
參考圖5，圖5顯示邏輯對(duì)準(zhǔn)配置及初始化時(shí)鐘跳躍緩沖區(qū)的配置電路的功能性方塊圖。該電路包括一對(duì)對(duì)準(zhǔn)偵測(cè)單元71及72、同步重置單元73、跳躍模式產(chǎn)生器74、計(jì)數(shù)器重置單元75及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移緩沖區(qū)76。每個(gè)對(duì)準(zhǔn)單元71及72經(jīng)配置以偵測(cè)通過(guò)參考時(shí)鐘信號(hào)在一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)域里的時(shí)鐘信號(hào)的對(duì)準(zhǔn)。當(dāng)個(gè)別的時(shí)鐘信號(hào)在本質(zhì)上與參考時(shí)鐘信號(hào)對(duì)準(zhǔn)時(shí)，將產(chǎn)生表示對(duì)準(zhǔn)的信號(hào)。(需注意的是因?yàn)樵谙到y(tǒng)里固有的偏移，信號(hào)將是“邏輯”上地對(duì)準(zhǔn)而非確實(shí)地對(duì)準(zhǔn)。)此信號(hào)傳送至同步重置單元73及計(jì)數(shù)器重置單元75。通過(guò)對(duì)準(zhǔn)單元72所產(chǎn)生的對(duì)準(zhǔn)信號(hào)亦傳送至跳躍模式產(chǎn)生器74。
需注意的是，圖中所描述的實(shí)施例里，存在時(shí)鐘域里的對(duì)準(zhǔn)單元71具有較低的時(shí)鐘頻率，而存在時(shí)鐘域里的對(duì)準(zhǔn)單元72具有較高的時(shí)鐘頻率。因?yàn)闀r(shí)鐘脈沖僅在具有較高時(shí)鐘速率的時(shí)鐘域里需要跳躍，故僅較高時(shí)鐘速率的時(shí)鐘域需要跳躍模式產(chǎn)生器。在其它實(shí)施例里，其中多變的時(shí)鐘頻率并不保證其中一個(gè)時(shí)鐘域總是具有較快的時(shí)鐘，時(shí)鐘脈沖也可以在兩個(gè)時(shí)鐘域內(nèi)跳躍，在如此的例子中連接至對(duì)準(zhǔn)單元71的第二跳躍模式產(chǎn)生器將可以使用。
同步重置單元73接受來(lái)自對(duì)準(zhǔn)單元71及72的對(duì)準(zhǔn)信號(hào)并且產(chǎn)生同步重置信號(hào)(即一個(gè)信號(hào)給兩個(gè)時(shí)鐘域的每一個(gè))以初始化計(jì)數(shù)器重置單元75。計(jì)數(shù)器重置單元75含有加載及卸載計(jì)數(shù)器透過(guò)數(shù)據(jù)傳送緩沖區(qū)76控制流量數(shù)據(jù)。在接收到由同步重置單元73產(chǎn)生的同步重置信號(hào)后，計(jì)數(shù)器重置單元75開(kāi)始產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于個(gè)別時(shí)鐘域的加載及卸載的脈沖并且傳送這些信號(hào)至數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移緩沖區(qū)76。
如上文所提及的，兩時(shí)鐘域的時(shí)鐘信號(hào)由相同的時(shí)鐘信號(hào)所產(chǎn)生。在某些時(shí)刻，以及此后循環(huán)的每個(gè)參考時(shí)鐘周期，該時(shí)鐘信號(hào)將再重合(至少是在某個(gè)容許誤差內(nèi))。在圖2中此點(diǎn)由鎖相回路所產(chǎn)生的兩時(shí)鐘信號(hào)的每一個(gè)的下降緣所確定。此點(diǎn)亦隨著參考時(shí)鐘信號(hào)的下降緣重合。如圖6所示的對(duì)準(zhǔn)偵測(cè)電路提供兩時(shí)鐘域的每一個(gè)偵測(cè)個(gè)別時(shí)鐘信號(hào)的對(duì)準(zhǔn)。
參考圖6，圖6顯示對(duì)準(zhǔn)單元的功能性方塊圖。依照上文所解釋的，該對(duì)準(zhǔn)單元用于偵測(cè)由參考時(shí)鐘在任一兩時(shí)鐘域里的時(shí)鐘信號(hào)的對(duì)準(zhǔn)。(使用相同的電路偵測(cè)在兩時(shí)鐘域里的時(shí)鐘信號(hào)對(duì)準(zhǔn)，所以于此說(shuō)明的電路結(jié)構(gòu)將僅與單一時(shí)鐘域有關(guān)。)該電路可以區(qū)分成三個(gè)主要構(gòu)件邊緣偵測(cè)部分；可編程延遲部分；以及信號(hào)偏移部分。這些構(gòu)件在實(shí)體上并不一定要分離，但是以此方式較方便于說(shuō)明。在其它實(shí)施例里，在對(duì)準(zhǔn)單元的設(shè)計(jì)上可以做變化。
電路的對(duì)準(zhǔn)偵測(cè)部分經(jīng)配置用于接收兩個(gè)信號(hào)對(duì)應(yīng)于電路的時(shí)鐘域的時(shí)鐘信號(hào)；以及經(jīng)分頻的時(shí)鐘信號(hào)。該分頻的時(shí)鐘信號(hào)為圖3所示的個(gè)別除法電路的輸出(45或46兩者)。該除法器輸出信號(hào)本質(zhì)上與參考時(shí)鐘信號(hào)相同，但是該信號(hào)由參考時(shí)鐘信號(hào)平移。該鎖相回路調(diào)整該時(shí)鐘信號(hào)，以一種如同消除在該信號(hào)與參考時(shí)鐘間的差異的方式依序平移該除法器的輸出。邊緣偵測(cè)器產(chǎn)生信號(hào)以顯示已經(jīng)偵測(cè)到分頻的時(shí)鐘信號(hào)的邊緣，并且確認(rèn)該信號(hào)持續(xù)一個(gè)時(shí)鐘周期(為在個(gè)別時(shí)鐘域里的時(shí)鐘信號(hào)，非參考時(shí)鐘周期)。該電路的偏移及可編程延遲部分負(fù)責(zé)將該確認(rèn)的信號(hào)延遲對(duì)于參考時(shí)鐘信號(hào)的剩余周期以便該信號(hào)可以通過(guò)電路在下一個(gè)分頻時(shí)鐘信號(hào)的下降緣發(fā)生時(shí)輸出。該電路的該偏移及編程延遲部分經(jīng)配置用于產(chǎn)生兩個(gè)信號(hào)對(duì)準(zhǔn)信號(hào)；以及跳躍重置信號(hào)。
對(duì)準(zhǔn)信號(hào)與分頻的時(shí)鐘輸出的下降緣重合。跳躍重置信號(hào)等同于對(duì)準(zhǔn)信號(hào)，但為短暫地平移而領(lǐng)先對(duì)準(zhǔn)信號(hào)數(shù)個(gè)時(shí)鐘循環(huán)。跳躍重置信號(hào)經(jīng)平移以便該信號(hào)可以領(lǐng)先對(duì)準(zhǔn)信號(hào)透過(guò)數(shù)個(gè)邏輯階層來(lái)處理。跳躍重置信號(hào)用于重置跳躍模式產(chǎn)生器以便當(dāng)確認(rèn)對(duì)準(zhǔn)信號(hào)時(shí)該信號(hào)將能適當(dāng)?shù)爻跏蓟?。通過(guò)對(duì)準(zhǔn)單元產(chǎn)生的對(duì)準(zhǔn)信號(hào)傳送至同步重置單元及同步計(jì)數(shù)單元。該跳躍重置信號(hào)傳送至跳躍模式產(chǎn)生器。(依照前文的解釋，在系統(tǒng)內(nèi)可能只有一個(gè)跳躍模式產(chǎn)生器，所以在時(shí)鐘域內(nèi)未具有跳躍模式產(chǎn)生器的對(duì)準(zhǔn)單元并不需要產(chǎn)生跳躍重置信號(hào)。)對(duì)準(zhǔn)單元能使系統(tǒng)可以在邏輯上對(duì)準(zhǔn)。意即，可以確認(rèn)兩時(shí)鐘域里的時(shí)鐘信號(hào)的下降緣重合。(應(yīng)該注意的是該時(shí)鐘信號(hào)可能仍然會(huì)有輕微的偏移，所以該邊緣可能因?yàn)榇似贫揭啤?時(shí)鐘跳躍模式的適當(dāng)?shù)膶?duì)準(zhǔn)允許加載或卸載計(jì)數(shù)器操作在有效率的速率下并且以最少的閑置時(shí)間在兩個(gè)不同時(shí)鐘域之間轉(zhuǎn)移數(shù)據(jù)。然而如前文的說(shuō)明，系統(tǒng)亦必須具有一機(jī)制以同步地重置該加載及卸載計(jì)數(shù)器以便它們能同時(shí)激活并且與時(shí)鐘信號(hào)對(duì)準(zhǔn)。接著，在緩沖區(qū)里的儲(chǔ)存位置將以適當(dāng)?shù)捻樞蚣虞d及卸載。此功能通過(guò)同步重置單元來(lái)執(zhí)行。
參考圖7，圖7顯示用于說(shuō)明同步重置單元的方塊圖。該同步重置單元可以區(qū)分為三個(gè)主要的構(gòu)件重置轉(zhuǎn)移電路；延遲電路；以及同時(shí)重置產(chǎn)生電路。該重置轉(zhuǎn)移電路接受異步重置信號(hào)，將該信號(hào)與參考時(shí)鐘同步化并且使用兩時(shí)鐘域之一的對(duì)準(zhǔn)信號(hào)而轉(zhuǎn)移該信號(hào)進(jìn)入時(shí)鐘域。在本實(shí)施例里，該重置信號(hào)是利用具有較慢的時(shí)鐘速率的時(shí)鐘域的對(duì)準(zhǔn)信號(hào)來(lái)進(jìn)行轉(zhuǎn)移。在其它實(shí)施例里，該重置信號(hào)可以轉(zhuǎn)移進(jìn)入較快的時(shí)鐘域。該最終的重置信號(hào)輸入延遲電路。該延遲電路設(shè)計(jì)為延遲重置信號(hào)以使重置信號(hào)能安全轉(zhuǎn)移至兩時(shí)鐘域的每一個(gè)而不管潛在上在兩者之間的大量偏移。該延遲應(yīng)該大于在時(shí)鐘域間的潛在的偏移以避免在某一時(shí)鐘域里的重置信號(hào)的確認(rèn)在參考時(shí)鐘周期上不同于在其它時(shí)鐘域里的參考時(shí)鐘周期。若該信號(hào)并未延遲并且在兩時(shí)鐘域里的重置信號(hào)以不同的時(shí)鐘周期確認(rèn)，則轉(zhuǎn)移的數(shù)據(jù)可能遺失或錯(cuò)誤。該延遲重置信號(hào)傳送至同時(shí)重置產(chǎn)生電路，在接收到下一個(gè)來(lái)自個(gè)別的時(shí)鐘域的對(duì)準(zhǔn)信號(hào)時(shí)，該電路產(chǎn)生分離的重置信號(hào)給兩個(gè)時(shí)鐘域的每一個(gè)。傳送給兩個(gè)時(shí)鐘域的每一個(gè)的該重置信號(hào)是與個(gè)別的對(duì)準(zhǔn)信號(hào)對(duì)準(zhǔn)。
參考圖3，可以看出在一項(xiàng)實(shí)施例里，在兩時(shí)鐘域里的時(shí)鐘信號(hào)是通過(guò)來(lái)自參考時(shí)鐘信號(hào)的兩個(gè)鎖相回路所產(chǎn)生。每個(gè)時(shí)鐘的時(shí)鐘信號(hào)是由M或N(個(gè)別時(shí)鐘域的時(shí)鐘速率對(duì)參考時(shí)鐘的時(shí)鐘信號(hào)的比例)來(lái)分頻并且反饋至鎖相回路里。該鎖相回路接著調(diào)整該鎖相回路個(gè)別時(shí)鐘信號(hào)相位直到分頻的時(shí)鐘信號(hào)在本質(zhì)上與參考時(shí)鐘信號(hào)對(duì)準(zhǔn)。
在一個(gè)實(shí)施例里，重置轉(zhuǎn)移電路包括一系列通過(guò)不同的時(shí)鐘信號(hào)所計(jì)入的觸發(fā)器(即參考時(shí)鐘、分頻的時(shí)鐘輸出信號(hào)及較慢的時(shí)鐘域的時(shí)鐘信號(hào))。異步重置信號(hào)首先在通過(guò)參考時(shí)鐘信號(hào)所計(jì)入的觸發(fā)器里同步化。此允許重置時(shí)序依照外部參考時(shí)鐘來(lái)列載。此觸發(fā)器的輸出接著通過(guò)輸入至鎖相回路(例如圖3的C點(diǎn)或F點(diǎn))的分頻時(shí)鐘信號(hào)之一所計(jì)入的觸發(fā)器所捕獲。在參考時(shí)鐘及分頻的時(shí)鐘之間的差異為鎖相回路相位誤差，為可預(yù)測(cè)的或可處里的。該第二觸發(fā)器的輸出接著可以轉(zhuǎn)移至由除法電路(例如B點(diǎn)或E點(diǎn))的輸出所計(jì)入的第三觸發(fā)器里。該第三觸發(fā)器的輸出接著可以轉(zhuǎn)移至由時(shí)鐘域信號(hào)(例如A點(diǎn)或D點(diǎn))所計(jì)入的觸發(fā)器里。每個(gè)轉(zhuǎn)移皆計(jì)算出可預(yù)測(cè)即可處理的小量時(shí)鐘偏移。該同步重置信號(hào)從而以控制及判斷的方式從時(shí)鐘信號(hào)“走回”至對(duì)準(zhǔn)信號(hào)以產(chǎn)生對(duì)準(zhǔn)重置信號(hào)(即與時(shí)鐘域的對(duì)準(zhǔn)信號(hào)對(duì)準(zhǔn)的重置信號(hào))。該對(duì)準(zhǔn)的重置信號(hào)接著輸入至延遲電路里。
延遲電路負(fù)責(zé)以預(yù)定的時(shí)間量延遲對(duì)準(zhǔn)信號(hào)。該延遲應(yīng)該大于在兩時(shí)鐘域里的對(duì)準(zhǔn)信號(hào)之間的最大可能偏移。在該對(duì)準(zhǔn)重置信號(hào)已經(jīng)延遲后，該信號(hào)傳送至同時(shí)重置產(chǎn)生電路。
在同時(shí)重置產(chǎn)生電路里，該電路接收到延遲的對(duì)準(zhǔn)重置的信號(hào)與來(lái)自兩時(shí)鐘域的每一個(gè)的對(duì)準(zhǔn)信號(hào)。在下一個(gè)兩時(shí)鐘域的個(gè)別的對(duì)準(zhǔn)信號(hào)確認(rèn)時(shí)，重置信號(hào)將確認(rèn)兩時(shí)鐘域的每一個(gè)內(nèi)。延遲的目的在于確保所確認(rèn)的重置信號(hào)與對(duì)應(yīng)于相同的參考時(shí)鐘脈沖的兩對(duì)準(zhǔn)信號(hào)脈沖對(duì)準(zhǔn)，而非連續(xù)不斷的參考時(shí)鐘脈沖。
確認(rèn)每個(gè)時(shí)鐘域的重置信號(hào)造成起始值需個(gè)別地加載至加載或卸載計(jì)數(shù)器內(nèi)并且需激活計(jì)數(shù)器于每個(gè)時(shí)鐘域的個(gè)別的時(shí)鐘信號(hào)的對(duì)應(yīng)的對(duì)準(zhǔn)脈沖。因此，可以確定的是計(jì)數(shù)器將在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間激活并且加載計(jì)數(shù)器將領(lǐng)先卸載計(jì)數(shù)器必要的時(shí)間量以允許時(shí)鐘跳躍緩沖區(qū)依照前文的說(shuō)明轉(zhuǎn)移數(shù)據(jù)。通過(guò)使用對(duì)準(zhǔn)信號(hào)以轉(zhuǎn)移該重置于每個(gè)時(shí)鐘域里，該兩重置在邏輯上為同時(shí)發(fā)生的并且因偏移而造成兩信號(hào)間的任何差異可以通過(guò)加入關(guān)于時(shí)鐘跳躍緩沖區(qū)的額外的行程來(lái)處理。
雖然本明是依據(jù)特定的實(shí)施例來(lái)做說(shuō)明，需了解的是該實(shí)施例是作為例證之用并且本發(fā)明的范圍并非限定在這些實(shí)施例里。對(duì)于說(shuō)明的實(shí)施例可以做很多變化、修正、增加及改善。這些變化、修正、增加及改善將會(huì)落在依照下列權(quán)利要求所敘述的本發(fā)明的范圍里。
工業(yè)實(shí)用性本發(fā)明適用于電子系統(tǒng)中的定時(shí)或同步系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.一種在微處理器內(nèi)具有時(shí)鐘跳躍緩沖區(qū)(50)以用于在具有第一時(shí)鐘信號(hào)的第一時(shí)鐘域及具有第二時(shí)鐘信號(hào)的第二時(shí)鐘域之間轉(zhuǎn)移數(shù)據(jù)的電路，包括第一對(duì)準(zhǔn)單元(71)，其中該第一對(duì)準(zhǔn)單元經(jīng)配置用以偵測(cè)該第一時(shí)鐘信號(hào)的脈沖與參考時(shí)鐘脈沖的對(duì)準(zhǔn)；第二對(duì)準(zhǔn)單元(72)，其中該第二對(duì)準(zhǔn)單元經(jīng)配置用以偵測(cè)該第二時(shí)鐘信號(hào)的脈沖與該參考時(shí)鐘脈沖的對(duì)準(zhǔn)；連接至該第一及第二對(duì)準(zhǔn)單元并且經(jīng)配置用以接收異步重置信號(hào)的同步重置單元(73)，其中該同步重置單元經(jīng)配置用以產(chǎn)生與該第一時(shí)鐘域里的該時(shí)鐘脈沖對(duì)準(zhǔn)的第一重置信號(hào)及產(chǎn)生與該第二時(shí)鐘域里的該時(shí)鐘脈沖對(duì)準(zhǔn)的第二重置信號(hào)；以及連接至該同步重置單元以接收該第一及第二重置信號(hào)的計(jì)數(shù)器重置單元(75)，其中該計(jì)數(shù)器單元經(jīng)配置而基于其中一個(gè)該重置信號(hào)來(lái)重置加載計(jì)數(shù)器并且基于另一個(gè)該重置信號(hào)來(lái)重置卸載計(jì)數(shù)器。
2.如權(quán)利要求1所述的電路，其中該第一對(duì)準(zhǔn)單元(71)經(jīng)配置用以產(chǎn)生本質(zhì)上與該第一時(shí)鐘域里的該時(shí)鐘脈沖重合的第一對(duì)準(zhǔn)信號(hào)，并且該第二對(duì)準(zhǔn)單元(72)經(jīng)配置用以產(chǎn)生本質(zhì)上與該第二時(shí)鐘域里的該時(shí)鐘脈沖重合的第二對(duì)準(zhǔn)信號(hào)，并且其中該其中一個(gè)對(duì)準(zhǔn)單元經(jīng)配置用以產(chǎn)生跳躍重置信號(hào)。
3.如權(quán)利要求2所述的電路，還包括經(jīng)連接以接收該跳躍重置信號(hào)的跳躍模式產(chǎn)生器(74)。
4.如權(quán)利要求3所述的電路，其中該跳躍重置信號(hào)領(lǐng)先該第一及第二對(duì)準(zhǔn)信號(hào)，并且其中為響應(yīng)所接收的該跳躍重置信號(hào)，該跳躍模式產(chǎn)生器(74)開(kāi)始產(chǎn)生與該對(duì)準(zhǔn)信號(hào)之一同時(shí)激活的跳躍模式信號(hào)。
5.如權(quán)利要求1所述的電路，還包括經(jīng)配置用以產(chǎn)生來(lái)自該參考時(shí)鐘信號(hào)的該第一時(shí)鐘信號(hào)及該第二時(shí)鐘信號(hào)的時(shí)鐘產(chǎn)生電路，其中該時(shí)鐘產(chǎn)生電路包含經(jīng)配置在本質(zhì)上將該第一時(shí)鐘信號(hào)的第一脈沖與該參考信號(hào)的第一脈沖進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)的第一鎖相回路(41)，及經(jīng)配置在本質(zhì)上將該第二時(shí)鐘信號(hào)的第一脈沖與該參考信號(hào)的該第一脈沖進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)的第二鎖相回路(42)。
6.一種用于重置時(shí)鐘跳躍緩沖區(qū)(50)的方法，包括于兩個(gè)時(shí)鐘域的每一個(gè)里，偵測(cè)每個(gè)在本質(zhì)上與對(duì)應(yīng)的參考時(shí)鐘脈沖對(duì)準(zhǔn)的對(duì)應(yīng)的時(shí)鐘信號(hào)的脈沖；接收異步重置信號(hào)；在其中一個(gè)該時(shí)鐘域里產(chǎn)生對(duì)準(zhǔn)重置信號(hào)，其中該對(duì)準(zhǔn)重置信號(hào)在本質(zhì)上與其中一個(gè)該對(duì)應(yīng)的時(shí)鐘域的該偵測(cè)的對(duì)準(zhǔn)脈沖對(duì)準(zhǔn)；將該對(duì)準(zhǔn)重置信號(hào)延遲一時(shí)間量，使該時(shí)間量大于在該時(shí)鐘域里的該時(shí)鐘信號(hào)之間的最大偏移量；以及在該兩個(gè)時(shí)鐘域的每一個(gè)里，確認(rèn)同步重置信號(hào)。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，還包括在該兩個(gè)時(shí)鐘域的每一個(gè)里，加載及初始化計(jì)數(shù)器以響應(yīng)所確認(rèn)的該對(duì)應(yīng)的同步重置信號(hào)。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中該同步重置信號(hào)與下一個(gè)偵測(cè)到的該對(duì)應(yīng)時(shí)鐘域的對(duì)準(zhǔn)脈沖同時(shí)確認(rèn)。
9.如權(quán)利要求7所述的方法，其中該計(jì)數(shù)器之一為用于該時(shí)鐘跳躍緩沖區(qū)(50)的加載計(jì)數(shù)器并且該計(jì)數(shù)器之一為用于該時(shí)鐘跳躍緩沖區(qū)的卸載計(jì)數(shù)器。
10.如權(quán)利要求6所述的方法，還包括在其中一個(gè)包含跳躍模式產(chǎn)生器(74)的該時(shí)鐘域里，產(chǎn)生領(lǐng)先于所對(duì)應(yīng)的該偵測(cè)到的對(duì)準(zhǔn)脈沖之一的跳躍重置信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于在兩個(gè)時(shí)鐘域內(nèi)同步化跳躍模式及初始化使數(shù)據(jù)能夠在兩個(gè)時(shí)鐘域之間做數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移的時(shí)鐘跳躍緩沖區(qū)(50)的系統(tǒng)及方法。在一個(gè)實(shí)施例里，電路包括一對(duì)對(duì)準(zhǔn)偵測(cè)單元(71、72)、同步重置單元(73)、跳躍模式產(chǎn)生器(74)、計(jì)數(shù)器重置單元(75)及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移緩沖區(qū)(76)。每個(gè)對(duì)準(zhǔn)單元(71、72)經(jīng)配置用以偵測(cè)通過(guò)參考時(shí)鐘信號(hào)在其中一個(gè)時(shí)鐘域里的時(shí)鐘信號(hào)的對(duì)準(zhǔn)并且產(chǎn)生表示對(duì)準(zhǔn)的信號(hào)。此信號(hào)傳送至同步重置單元(73)及計(jì)數(shù)器重置單元(75)。通過(guò)其中一個(gè)對(duì)準(zhǔn)單元所產(chǎn)生的對(duì)準(zhǔn)信號(hào)亦傳送至跳躍模式產(chǎn)生器(74)。該同步重置單元(73)接受來(lái)自對(duì)準(zhǔn)單元的對(duì)準(zhǔn)信號(hào)并且產(chǎn)生同時(shí)重置信號(hào)(即一個(gè)信號(hào)給兩個(gè)時(shí)鐘域的每一個(gè))以初始化該計(jì)數(shù)器重置單元。該計(jì)數(shù)器重置單元控制藉透過(guò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移緩沖區(qū)以控制該流量數(shù)據(jù)的加載及卸載計(jì)數(shù)器。在接收到由同步重置單元(73)所產(chǎn)生的同步重置信號(hào)之后，該計(jì)數(shù)重置單元開(kāi)始產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于個(gè)別的時(shí)鐘域的加載及卸載脈沖并且傳送這些信號(hào)至該數(shù)據(jù)緩沖區(qū)(76)。
文檔編號(hào)G06F1/24GK1466711SQ01816453
公開(kāi)日2004年1月7日 申請(qǐng)日期2001年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2000年8月11日
發(fā)明者M·E·貝提斯, M E 貝提斯 申請(qǐng)人:先進(jìn)微裝置公司