6.2-数据通路_数据通路

数据通路的基本概念

是CPU内部各执行部件间进行信息传递的路径，通路的建立依赖于各执行部件间的控制信号，比如运算器的运算选择信号加减乘除，寄存器的写入控制信号，主存的读写控制信号，其中有些信号需要靠时钟驱动，由时钟配合才能完成，不同指令在数据通路上是不同的，相同的指令，在指令执行的不同阶段，数据通路也是不相同的。分为共享通路（总线）和专用通路

数据通路抽象模型（寄存器传输）

将A的信息传输给B

1. 首相将A的信息经过控制信号RegAout（三态门信号），读出送给逻辑组合
2. 经过一个逻辑组合的延迟后，传递到寄存器B的输入端
3. 要想将数据加载到寄存器B端必须要给出寄存器的写使能信号RegBin，还需要在时钟的配合下完成保存数据

D触发器定时模型

包括一个一位的数据输入Data，一个一位的数据输出Q，Q端能够在时钟到来之前，一直所存一个固定的状态，所以D触发器是一个存储器件，可以存储一位数据。当时钟到来之后，Q值将所存一位新的Data值

时钟触发前输入需稳定一段，建立时间

时钟触发后输入需稳定一段时间，保持时间

这两个叠加在一起成为数据的稳定时间

时钟触发到输出稳定的时间触发器延迟时间

这个时间Q值将更新为Data的新值

数据通路与时钟周期之间关系

1. 当第一个时钟周期到来之前，寄存器A进行数据锁存，寄存器A也必须满足前面讲到的定时机制，先必须稳定一个建立时间，然后稳定一个保持时间
2. 当时钟上跳沿到来之后，经历一个触发器延迟时间，寄存器A的新值将会传输到组合逻辑的输入端，由于对应的输入在这里发生了变化，所以经过组合逻辑最终会反应在寄存器B的输入端
3. 经过一个关键路径延迟，寄存器B端所有数据都会更新为新值
4. 要想将新值稳定的所存在寄存器B端，必须让新值也稳定一个建立时间，才能够在第二个时钟周期到来的时候将对应的数据所存在B端
5. 1和2的时间间隔就是数据通路的最小时钟周期，包括触发器延迟时间CLK-to-Q，组合逻辑的关键路径延迟，寄存器B的数据建立时间
6. 要想优化数据传输通路的频率，所以最主要优化关键路径延迟

保持时间违例

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