Dans les chapitres précédents, vous avez conduit des simulations sans tenir compte des aspects temporels, tels que le temps de propagation d'une donnée, le temps de réaction d'une porte logique ou le temps de montée et de descente d'un front.
Or, rien n'est instantané !
Les principaux paramètres temporels
Nous allons par la suite considérer trois paramètres temporels importants :
- le temps d'établissement tSU, entre un changement de D et le front actif de Clock
- le temps de maintien tH, entre le front actif de Clock et un changement de D
- le délai de propagation tPD, entre le front actif de Clock et une mise à jour de Q
Caractéristiques temporelles des bascules - th est lié à Data=1, tsu au front actif de l'horloge et tpd à la copie de Data vers Q.
On peut considérer tSU comme la marge temporelle qui sépare la mise en place de la donnée sur l'entrée Data et l'apparition d'un front actif de l'horloge.
Il faut laisser la donnée Data pendant un temps suffisant après l'apparition du front actif d'horloge avant de changer de donnée, pour s'assurer que la bascule a bien pris en compte et mémorisé la donnée. C'est le paramètre tH.
tPD est un indicateur de la performance de la bascule, autrement dit de la rapidité et de l'efficacité de la structure interne. C'est ce délai qui va définir aussi les performances maximales des fonctions de comptage décrites dans les chapitres suivants.
Comment DSCH traite les aspects temporels
DSCH est un simulateur logique qui ne permet pas facilement de visualiser tSU et tH. Ces délais sont par contre observables et caractérisables avec un simulateur analogique. Ces délais varient aussi de manière significative avec des paramètres physiques, tels que la température ou les performances technologiques.
Seul le paramètre tPD est simulé au niveau logique, chaque porte ayant un délai propre. Il suffit de cliquer dans le symbole de la bascule pour obtenir des précisions sur les valeurs de délai prises en compte. Les délais associés par défaut aux sorties Q et nQ sont de 12 ps. Un délai supplémentaire de 2 ps est notifié dans la colonne "Load", du fait que les sorties sont connectées à un autre symbole (une led). Plus il y a de portes connectées à la sortie, plus le délai s'allonge.
C'est le concept de "charge", encore appelé "Fan Out" en Anglais.
Paramètres des entrées/sorties de la bascule DFF
Au niveau simulation, le délai de propagation tPD est extrêmement court à l'échelle de la simulation logique et seul un changement très important d'échelle permet de visualiser le délai, comme illustré ci-dessous, à l'échelle des picosecondes. L'icône située en dessous de "Chrono" et les flèches permettent de zoomer dans la zone du front descendant de l'horloge et le changement d'état de Q et nA.
Observation du délai de propagation
Après avoir étudié les différentes architectures de bascules, nous vous proposons de les implémenter avec le logiciel DSCH et de simuler leur fonctionnement.