同步复位与异步复位的区别

问题：

请简述同步复位与异步复位的区别，说明两种复位方式的优缺点，并解释“异步复位，同步释放”。

简答：

1. 同步复位与异步复位的区别

同步复位是指在时钟沿变化时，复位信号满足复位条件，系统将完成复位动作；异步复位时钟复位信号不依赖与时钟，只要满足复位条件，系统就完成复位动作。

2. 同步复位的优缺点

优点：

有利于基于周期的仿真工具的仿真；

有利于静态时序分析工具的分析，可以综合出较高的工作频率；

抗干扰能力高，可以剔除复位信号中高于时钟频率的毛刺；

缺点：

复位依赖于时钟信号，当时钟信号出现故障时，系统将无法正常复位；

占用更多内部逻辑资源，逻辑门时延较高：由于多数逻辑器件的目标库内的D触发器只有异步复位端口，所以综合器在综合同步复位时将在寄存器的输入端口插入组合逻辑；

复位信号的有效脉冲宽度必须大于时钟周期：由于线路的时钟延时和路径延时，所以需要多个时钟周期的复位脉冲宽度，并且不能保证复位信号到达各个寄存器的时序。

3. 异步复位的优缺点

优点：

复位信号不依赖于时钟信号，电路在任何情况下都能实现复位；

节约内部逻辑资源，设计实现简单：由于多数逻辑器件的目标库内的D触发器都有异步复位端口，所以复位端口不需要设计额外的逻辑资源。

缺点：

复位信号对电路内的毛刺敏感，容易受到外界的干扰，出现频繁复位现象；

复位信号异步释放的随机性可能导致时序违规，当复位信号释放在时钟有效沿附近时，触发器输出可能处于亚稳态，导致复位操作失败；

不利于静态时序分析工具的分析，如果复位信号不是直接来自于 I/O 引脚，在 DFT (Design For Test)扫描和测试时，复位信号必须被禁止，因此需要添加额外的同步电路。

4. 异步复位 同步释放

复位设计通常采用“异步复位，同步释放”的方式：复位信号的到来与时钟信号无关，保证复位信号采集的可靠性；复位信号的释放发生于下一个时钟周期，有效防止复位信号释放时可能产生的亚稳态。

审核编辑：汤梓红