latch鎖存器;鎖存器sr

1、什么是鎖存器

鎖存器（latch）是通過電平觸發的存儲單元。數據存儲的動作由輸入時鐘（或者使能）信號的電平值決定，僅當鎖存器處于使能狀態時，輸出才會隨著輸入發生變化。

2、和觸發器的區別

觸發器是對脈沖邊沿敏感的存儲單元，它的變化只會在時鐘的上升沿或者下降沿到來的瞬間改變。

從定義上區分，鎖存器是電平觸發的，觸發器是邊沿觸發的。對于latch而言，由于其是電平觸發的，當使能的時候，輸入信號不穩定時，那么輸出信號就會出現毛刺。對于觸發器來說，其輸出是在時鐘的邊沿，只要不出現亞穩態輸出就不會出現毛刺。

3、latch的優劣

缺點：

1）電平觸發，容易產生毛刺；

2）電平觸發，對芯片設計后端時序收斂不友好。

優點：

1）面積小；

2）速度快。

4、怎樣生成latch

在芯片設計中，鎖存器和觸發器都是工藝庫中的最小單元。通過EDA工具將我們的代碼映射至工藝庫中相應的單元。基于Verilog硬件描述語言的，生成latch的代碼事例如下：

5、如何避免產生latch

在數字電路設計中，只有對面積和速度要求極高的情況下才可能會使用到latch。一般情況下，還是應該使用時序邏輯，避免毛刺及時序的影響。

數字前端設計可以通過以下幾種方式，避免latch的產生：

1）掌握良好且正確的代碼風格，完整的條件語句（if else、case中的default）且最后一個分支（else或default）不是自己賦值給自己

還有一點需要注意：上述第2個代碼段，是使用assign語句的3目運算符（條件性語句），且自己賦值給了自己。在Verilog中產生latch的代碼是組合邏輯且有一個分支是自己賦值給自己（省略最后一個分支也是保持不變即自己賦值給自己）

2）通過代碼檢查工具（如nlint、leda、spyglass等）檢查代碼

3）通過中端工具Design Compiler等檢查代碼

4）在后端時序分析時，如果出現時序不過的情況，可以分析是否有latch

在實際工程中，大家最好按照上述順序執行，盡量將問題在早期發現，早發現早治療。希望通過這篇文章可以幫助大家理解鎖存器。

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