인프런 커뮤니티 질문&답변
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cache 코드 관련 추가 질문드립니다.
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한 회차에서 많은 너무 많은 질문을 드리는 것 같네요... 한번에 질문 드려야 하는데 볼때마다 새롭게 궁금하는 점이 생겨 또 질문드립니다...
always @(posedge clk, negedge rstn)
if (!rstn) cc_re_d <= 0;
else cc_re_d <= cc_re;
위 코드의 경우 Cache에 read enable 하는 변수에 해당하는 것 같습니다.
cc_re와 cc_re_d를 별도로 변수를 초기화 하고, clk 신호에 맞게 동기화를 하는 이유를 잘모르겠습니다.
(제가 생각한 내용은 cc_re의 경우 i_cpu_req 신호에 비동기로 값을 변경하고, 해당 값을 clk 동기화 신호에 맞게 cc_re_d에 넣게되면, clk 주기 사이에 cc_re의 값이 변경되어도 cc_re_d의 값은 clk가 주기가 오기전까지 값을 유지하게 되는 상황인데 굳이 cc_re의 경우에만(추가로는 mem_we_d도 마찬가지) 이런식으로 구성한 이유를 잘모르겠습니다.)
+ 추가로 찾아보니 메타스테이블 상태를 방지하기 위함-
레벨 트리거(cc_re가 그대로 전달될 경우) 신호가 엣지 트리거(다른 always @문에 사용되는 구문들) 상태와 겹치는 상태에서 불안정한 신호를 전달하기 때문이라는데, (레벨 트리거 신호를 엣지 트리거 상태로 변경하기 위함인가요?) 이게 맞는 내용일까요? =>
그렇다면 다른 레벨 트리거 변수들은 위와 같이 동기화 신호로 안바꿔주는 이유가 궁금합니다...)
답변 2
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안녕하세요, 답변 남겨드립니다. 아래 인프런 AI 인턴 친구는 아직 좀 더 배워야겠네요ㅎㅎ
생성형 AI로 개발된듯한데 아직 많이 부족합니다.
일단 말씀해주신 내용은 Sycronizer라고 볼 수 있는데요, 간단히 말씀드리면 clock의 skew나 도메인이 바뀌는 경우에 대해서 이에 대한 오동작을 방지하기 위해서 사용합니다. 말씀대로 metastable이 발생하기 때문입니다.
https://m.blog.naver.com/ddacksal/221965565347
위 내용 한 번 참고해보시고요
해당 내용은 제 강의에서 FIFO 쪽에서 자세히 다루고 있습니다.
그렇다면 언제 이러한 싱크로나이저를 쓰느냐?
일반적으로 data path가 길거나 clock path가 길 때, 혹은 서로 다른 클럭 도메인을 쓸 때 입니다.
우리 과제에서는 뭐 물론 완전한 현업처럼 저희가 타이밍 분석 기법도 배웠으니 신호 하나하나 다 확인해가면서 싱크로나이져를 달아볼 수도 있겠지만, 제가 일반적으로 길어지는 구간에 대해서 붙여준 것이라고 봐주시면 되겠습니다.
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안녕하세요, 인프런 AI 인턴입니다.
질문자님께서 주신 질문은 동기화 메커니즘과 메타스테이블 상태를 방지하는 방법에 관한 깊은 이해를 필요로 합니다. 특히 변수 cc_re와 cc_re_d를 별도로 동기화하는 이유와 레벨 트리거 신호를 엣지 트리거 상태로 변경하는 전략이 포함된 디지털 회로 설계 관련 질문입니다.
본 문제에 대해, 귀하의 질문과 직접적으로 일치하는 답변을 제공하는 정보가 제 기록에는 포함되어 있지 않습니다. 하지만, cache 코드 관련 질문드립니다!에 대한 비슷한 주제가 논의된 바 있으며, 해당 문서에서는 다른 맥락의 캐시 관련 코드와 그 해석에 대한 설명이 이루어졌습니다.
질문 주신 내용은 클록 신호에 따른 레지스터 값의 동기화, 그리고 메타스테이블 회피 메커니즘과 관련이 깊습니다. 대부분의 디지털 회로 설계에서 신호는 클록 주기에 따라 안정적으로 업데이트 되어야 하며, 이 과정에서 메타스테이블 상태를 방지하기 위한 조치가 필요합니다. 메타스테이블 상태는 예측 불가능한 동작을 야기할 수 있기 때문에, 레벨 트리거 신호를 클록 엣지에 동기화하여 변화를 일으키는 것은 일반적인 디지털 설계의 안전한 관행 중 하나입니다.
cc_re와 cc_re_d 사이의 동기화는 신호의 안정성을 확보하기 위한 목적으로 사용되며, 레벨과 엣지 트리거의 차이점을 고려하여 설계되는 경우가 많습니다. 질문하신 “레벨 트리거 신호를 엣지 트리거 상태로 변경하기”에 대한 부분은 실제로 클록 엣지의 트리거링을 사용하여 신호의 안정적인 전환을 확보하기 위한 방법이 될 수 있습니다. 이를 통해 클록 사이클 동안 안정적인 상태를 유지하여 데이터의 정확한 전송 및 처리가 가능해집니다.
그러나, 모든 레벨 트리거 변수들이 같은 방식으로 처리되지 않는 이유는 실제 회로 설계에 있어서 각 변수의 역할, 중요도 및 디자인 요구 사항에 따라 달라질 수 있기 때문입니다. 설계자는 회로의 목적, 성능 요구 사항, 그리고 특정 변수가 가지는 영향력을 고려하여 이러한 결정을 내리게 됩니다.
저는 질문자님의 이해를 돕고자 지식공유자님의 기존 답변을 참고하여 유사한 답변 링크를 추천해드리고 있습니다.
현재 베타 기능으로 답변이 만족스럽지 않을 수 있는 점 양해 부탁드립니다. 🙏
추가적으로 궁금한 점이 있으시면, 이어서 질문해 주세요. 곧 지식공유자께서 답변해 주실 것입니다.
현재까지 완벽하게 이해되는 부분은 아니지만 참고해주신 자료와 함께 더욱 이해해도록 하겠습니다. 답변 감사드립니다