## 同步電路 (大部分的數位晶片)
優點:
1. 時序清洗，便於EDA工具延時的分析和計算

缺點:
1. 高功耗、延展性差

## 非同步電路
優點:
1. 訊號之間透過"handshake"完成，沒有時脈約束，每一個邏輯電路都是獨立的可以分別優化達到最好的效能，可以避免glitch
(由於非同步電路沒有時脈切換過程中的邏輯翻轉，因此能有效減少時脈驅動電路中常見的 glitch 現象，進而提升穩定性和功耗效率)

缺點:
1. EDA 無法單獨優化，相鄰的gate會互相影響，時序複雜，因此無法做大

# Metastable
訊號在不同時序間傳遞，違反set time and hold time constrain，
造成一些不穩定狀態，無法輸出正確的邏輯電位，可能造成電路錯誤，因此需要儘量的檢測CDC的問題，<font color="#1936C9">**任何設計都不能完全的消除metastable**</font>
- 邏輯功能錯誤
- 資料錯誤 EX data-bus, memory的值發生錯誤
- 發生錯誤的時間隨機
- 難以修復，即使修復也要犧牲效能和功耗

# fix Metastable
## single bit level
### Synchronizer = 2flop synchronizer
使用double syn不能完全消除metastable，但發生的機率會減少非常多
若是clock frequency upupup 那就變成3個syn 基本就可以搞定
**三個edge的要求，否則 syn 無法使用**
如何達到呢?
將adata訊號延長，例如DFF
### Pulse Synchronizer
aclk higher than bclk, and adata only up "one" aclk

1. 將aclk的pulse轉換為一個level
2. 將2-flop syn 同步信號
3. 在bclk將同步過來的訊號轉為pulse

pulse轉換成為了level，這個level訊號直到下一個pulse來之前都是穩定的

#### pulse syn 侷限:
將pulse syn 變成level，若這個level 無法滿足bclk的3 edge 要求，就無法同步
#### 要如何解決:
pulse syn 回饋大法
aclk訊號同步至bclk，在同步回aclk，只有看到同步回aclk的數值才可以更改狀態

## 多 bit level
#### 大多數的情況不能利用2ff 同步一個多bit訊號
- NDFF_BUS with Gray Code(多dff)
- MUX_NDFF/MUX_PULSE for Data Path(快到慢會miss)
- Handshake(latency 大, 面積小)
- Asynchronous FIFO
> Convergence
造成以下情況

## Handshake

## <font color="#f00">Asynchronous FIFO (非常重要)</font>
讀fifo之前必須先了解 **Gray code**
### Gray Code
#### 1. 兩個相鄰的編碼只會有一個bit的變動，這麼做的原因是什麼?
Muti-bit在一個是買若有多個bit同時變動，在訊號穩定之前(經過2個flop(2flop synchronizer)這中間的訊號變化)，可能會出現錯誤的值，因此使用Gray Code 相鄰訊號之間只會有1bit的變化，其他bit都是穩定的，<font color="#1936C9">**只要有變化就是新的值，不會出現不該出現的值**</font>


#### 2. Fifo 的 Gray Code 必須用 n+1 bit 表示 2^n 的entry fifo，為什麼要這樣設定呢?

<font color="#1936C9">**用最高bit來判定FIFO是否為滿**</font>

fifo 深度為 8 -> 2^3
Gray Code (FIFO) -> 4 bit = 3+1 bit

fifo_reg 只能暫時儲存 8 個值
假設fifo 一直寫都不讀，將 8 個值寫滿(full)
=======================
wrt  ptr -> 4'b1000 (8)
read ptr -> 4'b0000 (0)
相差最高 bit , 相差8筆值
=======================
wrt  ptr -> 4'b1011 (11)
read ptr -> 4'b0011 (3)
相差最高 bit , 相差8筆值
=======================


## reference
**老李CDC系列 - 上述CDC部分皆為老李筆記**
(1) https://mp.weixin.qq.com/s/FOadtqFgp7oehvpb5VZs7g
(2) https://mp.weixin.qq.com/s/p8z-XBwOwylaR39K1cKr6A
(3) https://mp.weixin.qq.com/s/ThzV5dvRhq8NsscFkQ6oQg
(4) https://mp.weixin.qq.com/s/396trM4O6mgh5WqilW_vPA
(5) https://mp.weixin.qq.com/s/ayQjYuXu7jX8_em-Zxm2HA
(6) https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzI3NjI5MjU3OQ==&mid=2247483733&idx=1&sn=cfae57541c0b2ca656ab263fa67b1d54&chksm=eb76f7d9dc017ecf44905a8e4344f58009cd522b49f827de94e4f12241fd66c90e0200b3110f&scene=21#wechat_redirect
https://mp.weixin.qq.com/s/b8R_66zBkQyif7K685U22A
**DCARD 上面試題目**
https://www.dcard.tw/f/tech_job/p/256229458
**其他**
1. https://hackmd.io/@TRChen/S1DOZOOS6
2. https://blog.csdn.net/weixin_45857247/article/details/128051768