Clock tree: differenze tra le versioni

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[[File:clock distrib.png|thumb|right|Descrizione ideale di come il clock debba raggiungere ogni cella sequenziale del circuito integrato a partire da una radice comune.]]

[[File:clock tree with buffers.png|thumb|right|Descrizione qualitativa di come un albero di clock tree possa essere realizzato.]]

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Il '''clock tree''' ('''rete di distribuzione del clock''' in [[lingua italiana|italiano]]) viene utilizzato in un circuito digitale sincrono per definire il tempo di riferimento per il movimento dei dati all'interno del sistema. Distribuisce infatti il segnale di temporizzazione (o i segnali di temporizzazione a partire da un punto comune, detta "radice del clock") a tutti gli elementi che ne hanno bisogno. Questi elementi, in generale, sono gli [[circuito sequenziale|elementi sequenziali]].

=== Motivazioni ===

Ogni macchina a stati cambia il suo stato in base a due elementi: loil suo stato attuale e ilo stato dei suoi ingressi. InAll'interno riferimento aglidegli [[automa a stati finiti|automi a stati finiti]], focalizziamoed ora la nostrain attenzioneparticolare suglidegli automi sincroni;, gli elementi elencati or orasopraelencati modificano effettivamentei glipropri accessistati soltanto in istanti predefiniti. QuestiQuegli istanti sono definiti dalda nostroun segnale speciale, il [[clock]].

Affinché ogni parte del circuito commuti insieme alle altre, il segnale di [[clock]] deve giungere contemporaneamente ad ogni elemento che ne necessita. Per ottenere questo risultato, che implica la contemporaneità nel campionamento, è necessario introdurre delle strutture che garantiscano una uniforme propagazione del segnale di clock. Infatti, due elementi sequenziali (per esempio due [[flip-flop]]) possono trovarsi a distanze diverse dal punto in cui viene originato il segnale; i diversi tempi di propagazione che si avrebbero vanno necessariamentequindi compensati mediante l'inserimento di specifici circuiti chiamati [[buffer non invertente|buffer non invertenti]].

=== Implementazione ===

La realizzazione del clock tree è una materia molto critica dal punto di vista industriale. Il cosiddettoCTS '''inserimento del(ossia "clock tree''' dettosynthesis", anche"inserimento '''CTS''' (ossiadel clock tree" synthesisin italiano) può determinare variazioni grandi nelle prestazioni di un circuito digitale.

Vengono utilizzati a questo scopo strumenti di progettazione assistita dal computer (CAD) che si avvalgono di algoritmi complessi per la realizzazione di ''"alberi bilanciati''", ossia alberi costituiti da interconnessioni metalliche a da [[buffer non invertente|buffer]] mediante i quali le ''"foglie''" risultinorisultano essere sincronizzate. Nel risolvere questo tipo di problemi si devono sviluppare [[algoritmo|algoritmi]] che permettano di massimizzare in velocità e contemporaneamente equalizzare tutti i rami.

==== Varianti ====

* ''Clock tree realizzati tramite [[invertitore|invertitori]]'': dal punto di vista logico, se il numero delle inversioni è pari allora il segnale non cambia.

* clock''Clock mesh'': variante nella CTS che non si basa più su un albero di propagazione, ma sfrutta una rete di distribuzione uniforme dalla quale viene estratto localmente il segnale del clock.

==== Strutture avanzate ====

* domini''Domini di clock multipli'': si hanno nel caso di circuiti che ricevono più segnali di clock contemporaneamente: ogni singolo clock viene bilanciato separatamente dagli altri

* clock''Clock gating'': struttura che permette lo spegnimento del clock quando il circuito non viene utilizzato

== Bibliografia ==

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== Voci correlate ==

* [[bufferBuffer non invertente]]

== Collegamenti esterni ==

* CAD – [https://web.archive.org/web/20030804065831/http://www.ieee.org/organizations/pubs/transactions/tcadics.htm IEEE Transactions on Computer-Aided Design of Integrated Circuits and Systems]

{{Portale|elettronica|elettrotecnica|scienza e tecnica}}

[[Categoria:Elettronica]]

[[Categoria:Elettronica digitale]]

[[Categoria:Elettronica digitale]]

[[en:Clock distribution network]]

[[fr:Arbre d'horloge]]