موضوع مقاله: منبع-همزمان | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # منبع-همزمان | مقدمه: به طور خاص، در این روش، دستگاه فرستنده، همراه با سیگنال‌های دادۀ یک طرفه بر پایه همان کلاکی(که اغلب به آن استروب می‌گویند) است که همان دستگاه تولیدکننده داده ارائه می‌دهد و نه بر اساس یک کلاک سراسری.(یعنی تولید شده توسط یک گذرگاه اصلی). | ## بخش 1: منبع-همزمان | در مقایسه با سایر ساختارهای کلاک دیجیتال مانند کلاک‌های همزمان با سیستم، که در آن یک منبع کلاک سراسری به تمام دستگاه‌های سیستم تغذیه می‌شود، ساختار کلاک همزمان با منبع می‌تواند به سرعت‌های بسیار بالاتری دست یابد. این نوع کلاک‌دهی در رابط‌های پرسرعت بین میکروچیپ‌ها بسیار رایج است، از جمله در حافظه‌های DDR SDRAM، رابط XIO شرکت SGI، گذرگاه سمت جلو اینتل برای پردازنده‌های x86 و ایتانیوم، رابط فراترابری، استاندارد SPI-4.2 و بسیاری از رابط‌های دیگر. دلایل استفاده یکی از دلایلی که کلاک همزمان با منبع مفید است، این است که مشاهده شده است که تمام مدارهای داخل یک تراشۀ نیمه‌رسانا تقریباً تحت تغییرات ولتاژ-دما(PVT) فرآیند یکسانی را تجربه می کنند. این بدان معناست که تاخیر انتشار سیگنال که داده هنگام عبور از یک دستگاه تجربه می‌کند، تقریباً همان الگوی تاخیری را دنبال می‌کند که کلاک هنگام عبور از همان دستگاه PVT تجربه می‌کند. این مزیت، سرعت عملکرد بالاتری را در مقایسه با روش سنتی که در آن یک دستگاه سوم، کلاک را برای هر دو فرستنده و گیرنده تامین می‌کند، دارد. | ## بخش 2: منبع-همزمان | مزیت دیگر این است که در این روش، نیاز به مدارهای پیچیدۀ بازیابی کلاک یا بازیابی داده( مانند حلقه قفل شده فاز)،از بین می‌رود یا بسیار کاهش می‌یابد. یا به جای سرعت‌های کلاکِ بالاتر، سیستم‌های بزرگی که از کلاک همزمان با منبع استفاده می‌کنند، می‌توانند از تحمل‌پذیری بیشتر در برابر تغییرات فرآیند ولتاژ-دما(PVT) در اجزای مختلف خود بهره‌مند شوند. تحلیل زمان‌بندی عناصر منطقی همزمان مانند فلیپ‌فلاپ‌ها دارای معیارهای زمان‌بندیِ ایستایی هستند که برای عملکرد صحیح در یک ساختار کلاک‌های همزمان با سیستم که در آن یک کلاک با جهت مورب به همه دستگاه‌ها داده می‌شود، این معیارها عبارتند از: یک کلاک همزمان با منبع، دو مورد از این عوامل را حذف می‌کند، و مورد اول حذف می‌شود زیرا هر دو سیگنال کلاک و داده توسط فلیپ‌فلاپ‌های یکسان روی همان تراشه و تحت همان دما و ولتاژ تولید می‌شوند؛ و در نتیجه مقدار برای کلاک و داده برابر می‌شود. مورد دوم به همین دلیل حذف می شود-از آنجایی که کلاک و داده توسط دستگاه‌های یکسان هدایت می‌شوند و (در حالت ایده‌آل) با سیم‌هایی با طول مساوی به هم متصل شده‌اند،اختلاف فاز بین کلاک و داده تا حد زیادی کاهش می‌یابد. از آنجایی که فرکانس با دوره‌ تناوب کلاک نسبت معکوس دارد، در نتیجه کاهش دوره تناوب کلاک باعث می‌شود فرکانس کلاک افزایش می‌یابد. | ## بخش 3: منبع-همزمان | معایب یکی از معایب استفاده از کلاک همزمان با منبع این است که در دستگاه گیرنده، یک حوزۀ کلاک جداگانه ایجاد می‌شود؛ یعنی همان حوزۀ کلاکی که توسط استروب تولیدشده از سوی دستگاه فرستنده تعریف می‌شود.این حوزۀ کلاکِ استروب معمولاً با حوزۀ کلاک مرکزی در دستگاه گیرنده همزمان نیست.برای آن که دادۀ دریافت‌شده بتواند به‌درستی با سایر داده‌های موجود در دستگاه کار کند، لازم است یک مرحلۀ اضافی از منطق همگام‌سازی وجود داشته باشد تا دادۀ ورودی را به حوزۀ کلاک اصلی دستگاه گیرنده منتقل کند. این موضوع معمولاً باعث پیچیدگی بیشترِ سیستم نسبت به سیستم‌هایی می‌شود که از یک کلاک سراسری یکسان استفاده می‌کنند؛ اما با این حال، مزایای منبع همزمان معمولاً بسیار بیشتر از این افزایش پیچیدگی است. تغییرات پیاده‌سازی در گذرگاه‌‌‌‌‌‌هایی که انتقال دادۀ دوطرفه دارند، هر دستگاه می‌‌‌تواند دو استروب یک‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌طرفۀ مخالفِ هم ارسال کند.در بسیاری از موارد، استروب در این حالت، به‌صورت آزاد کار می‌کند؛به این معنی که حتی وقتی داده‌ای منتقل نمی‌شود، استروب همچنان به تغییر وضعیت ادامه می‌دهد. نوع دیگری از پیاده‌سازی این است که همان گذرگاه برای انتقال استروب نیز به اشتراک گذاشته شود. در این حالت، استروب فقط می تواند توسط همان دستگاهی ارسال شود که داده را می‌فرستد، و ممکن است لازم باشد پیش‌فرکانس‌ها و پس‌فرکانس‌ها منتقل شوند تا شروع و پایان استروب‌ها مشخص شود.(مثال:DDR2) درآی‌سیک‌های بزرگ یا پردازنده‌ها، ممکن است چندین استروب و چندین گروه داده(بیت‌های داده‌ای که به یک استروب خاص وابسته‌اند) میان دو دستگاه یکسان وجود داشته باشد. | ## جمع‌بندی | این کار برای جبران تفاوت‌های کوچکِ ناشی از تغییرات فرآیند ولتاژ-دما(PVT) در نواحی مختلفِ یک تراشه انجام می‌شود.