靜態時序分析

靜態時序分析（STA）是一種計算同步數字電路預期時序的仿真方法，不需要對整個電路進行仿真。傳統上，高性能集成電路的特點是以其運行的時鐘頻率為標準。衡量一個電路在指定速度下運行的能力，需要在設計過程中測量它在許多步驟上的延遲。此外，延遲計算必須被納入設計的各個階段的時序優化器的內循環中，如邏輯綜合、布局（放置和布線），以及在設計周期后期進行的原位優化。雖然這種時序測量理論上可以用嚴格的電路仿真來進行，但這種方法很可能太慢而不實用。靜態時序分析在促進快速和合理準確地測量電路時序方面發揮了重要作用。速度的提高來自于對簡化時序模型的使用，以及對電路中邏輯交互作用的大部分忽略。在過去的幾十年里，這已經成為設計的主流。最早的靜態時序方法的描述之一是基于1966年的程序評估和審查技術（PERT）。更現代的版本和算法出現在1980年代早期。

關鍵路徑被定義為輸入和輸出之間具有最大延遲的路徑。一旦通過下面列出的技術之一計算出電路時序，就可以通過回溯方法輕松找到關鍵路徑。信號的到達時間是指信號到達某一點所經過的時間。參考，或時間0.0，通常被當作時鐘信號的到達時間。為了計算到達時間，將需要對路徑中的所有部件進行延遲計算。到達時間，實際上在時序分析中幾乎所有的時間，通常被保留為一對值--信號可能變化的最早時間和最新時間。另一個有用的概念是所需時間。這是一個信號可以到達的最晚時間，而不會使時鐘周期超過預期。所需時間的計算過程如下：在每個主輸出端，根據提供給電路的規格設定上升/下降的所需時間。?與每個連接相關的松弛是所需時間和到達時間之間的差。某個節點的正松弛s意味著該節點的到達時間可以增加s，而不影響電路的整體延遲。相反，負的松弛意味著一個路徑太慢，如果整個電路要以期望的速度工作，就必須加快路徑的速度（或延遲參考信號）。角落和STA很多時候，設計者會想在許多條件下對他們的設計進行鑒定。一個電子電路的行為往往取決于其環境中的各種因素，如溫度或局部電壓變化。在這種情況下，要么STA需要針對不止一個這樣的條件集進行，要么STA必須準備好每個元件可能的延遲范圍，而不是單一的值。通過適當的技術，條件變化的模式被描述出來，其極端情況被記錄下來。每個極端條件可以被稱為角落。

在一個同步數字系統中，數據應該是同步移動的，在時鐘信號的每一個刻度上推進一個階段。這是通過諸如觸發器或鎖存器等同步元件來實現的，這些元件在時鐘指示下將其輸入復制到其輸出。在這樣一個系統中，只有兩種時間錯誤是可能的。最大時間違反，當一個信號到達得太晚，錯過了它應該前進的時間。這些通常被稱為設置違規/檢查，實際上是最大時間違規的一個子集，涉及到同步路徑上的周期轉換。最小時間違規，當輸入信號在時鐘的有效轉換后過早地改變。這些更常見的是保持違規/檢查，實際上是同步路徑中最小時間違規的一個子集。由于許多原因，信號到達的時間可能不同。輸入數據可能不同，電路可能執行不同的操作，溫度和電壓可能改變，每個部分的確切結構也有制造上的差異。靜態時序分析的主要目標是驗證盡管有這些可能的變化，所有的信號都不會過早或過晚到達，因此可以保證電路的正常運行。由于STA能夠驗證每條路徑，它可以檢測到其他問題，如故障、慢速路徑和時鐘歪斜。