timing loop和combinational loop的不同

真是抱歉! 最近公司的事情比較多，所以就比較沒有時間寫新文章分享!

今天是要分享一下，在合成時，我們會遇到的兩個廻圈電路問題。

在合成時，合成器會告訴你，你的程式在合成電路時，是否會有迴圈電路產生。一個是循序廻圈電路(timing loop circuit)，另一個是邏輯廻圈電路(combinational loop circuit)。比較常聽到的是邏輯廻圈電路，比較少聽到循序廻圈電路。而一般來說，也很難在合成階段才看到邏輯廻圈電路的錯誤訊息。因為在合成電路以前，你會跑很多軟體來驗證RTL code，它們都會將邏輯廻圈電路錯誤告訴你，修正這個錯誤。所以合成階段就會很少看到，但是合成器是有能力驗證出邏輯廻圈電路的錯誤的。大家要知道這件事實。

循序廻圈電路問題：是雞生蛋、蛋生雞的問題。為什麼會這麼說？之後的圖示，你應該就會看出來原因。合成器會告訴你這個是警告(warning) 訊息，然把這個路徑條列出來。合成器列出來的路徑通常都是在clock path。

邏輯廻圈電路：是無窮廻圈問題。合成器會告訴你這個是錯誤(Error) 訊息。

循序廻圈電路和邏輯廻圈電路是不一樣的事件。邏輯廻圈電路是同一時間無窮廻圈，這是一個嚴重的錯誤程式設計行為，所以一定要修正。而循序廻圈電路是不同一時間無窮廻圈，所以不一定要修正，但是要知道。

什麼是循序廻圈電路？什麼是邏輯廻圈電路？下面的圖示可以明顯告訴你。

Fig1: 循序廻圈電路

Fig2: 邏輯廻圈電路

循序廻圈電路用白話一點的解釋，我需要有一個clock domain，來讓循序邏輯選擇使用哪一個clock？但因為還沒有決定clock ，所以還不能選擇使用哪一個clock？因為沒有選擇使用哪一個clock，所以就沒有clock domain可以來決定？因為沒有clock domain，所以就沒有辦法選擇使用哪一個clock？就這樣子，一直得廻圈。

邏輯廻圈電路相信大家就更了解了，就不多做說明。

下面貼一張合成器的警告訊息

解決的方法有：

1. 設定clock的起始點在pA點上，不要在clk0和clk1。

2. 用set_case_analysis，強制設定clk_sel的值。

其實，這是一個警告訊息，或許有人會告訴你這不影響合成電路的結果，不用理它。Timing_loop確實是一個不會影響合成電路正確性的警告訊息；但是如果它完全不會有任何影響，為什麼合成器要顯示這個訊息出來？它想「善意」地提醒工程師什麼事情呢？

換另一個的角度來思考；用程式寫出來的電路，我們是否已有預期知道會有一個廻圈電路產生？如果有，是不是就可以利用這個警告訊息來驗證我們的想法和路徑。如果沒有，我們也可以用這個警告訊息來了解到底是哪一個環節出忽意料之外，產生我們所無法預期的行為。

另外，利用set_case_analysis來讓警告訊消息的方式，也是可以讓我們知道廻圈的癥結點是否已經被完全掌握？如果沒有，我們就可以利用這個警告訊息，知道原來還有些電路是我們所不知道的。我們就可以再深入了解，以期望能百分百掌握電路。

很多工程師都忽視Design Compiler的警告訊息，我覺得這不是一個好現象。數位工程師本來就需要很多軟體的輔佐，來讓自己寫出沒有錯誤且穩定的電路。這些警告訊息其實也是一種輔佐方法，讓工程師更了解自己的電路，而不是只用simulator來了解電路。接受各種軟體的不同訊息，可以讓你對RTL coding的掌握度更高。說不定，有時候還可以得到不一樣的程式經驗。