Aszinkron rendszer - Asynchronous system

További információ: Aszinkron áramkör .

A cikk elsődleges célja a digitális elektronikus rendszerek aszinkron vezérlése. Egy szinkron rendszerben a műveleteket ( utasításokat , számításokat , logikát stb.) Egy vagy több központosított órajel koordinálja . Ezzel szemben az aszinkron rendszernek nincs globális órája. A megbízható működés érdekében az aszinkron rendszerek nem függenek a jelek vagy üzenetek szigorú érkezési idejétől. A koordinációt az eseményvezérelt architektúra segítségével érik el, amelyet a hálózati csomagok érkezése, a jelek, a kézfogási protokollok és más módszerek váltanak ki .

Modularitás

Az aszinkron rendszerek-hasonlóan az objektumorientált szoftverekhez-általában moduláris „ hardverobjektumokból ” készülnek , mindegyik jól meghatározott kommunikációs interfésszel . Ezek a modulok változó sebességgel működhetnek, akár adatfüggő feldolgozás , akár dinamikus feszültségskálázás , akár folyamatváltozás miatt . A modulok ezután kombinálhatók, hogy megfelelő működő rendszert alkossanak, globális órajelre való hivatkozás nélkül . Jellemzően alacsony teljesítmény érhető el, mivel az alkatrészeket csak igény szerint aktiválják. Ezenkívül számos aszinkron stílus bebizonyította, hogy illeszkedik az órajeles interfészekhez, és ezáltal támogatja a vegyes időzítésű tervezést. Ennélfogva az aszinkron rendszerek jól illeszkednek a konstrukció szerinti helyes módszerek szükségességéhez a nagyméretű heterogén és skálázható rendszerek összeállításában.

Tervezési stílusok

Az aszinkron tervezési stílusok széles skálája létezik, kompromisszummal a robusztusság és a teljesítmény (és más paraméterek, például a teljesítmény) között. A tervezési stílus megválasztása az alkalmazás céljától függ: megbízhatóság/könnyű tervezés és sebesség. A legerősebb konstrukciók „ késleltetés-érzéketlen áramköröket ” használnak, amelyek működése a kapu és a huzal késleltetéseitől függetlenül helyes ; ezzel a stílussal azonban csak korlátozott számú hasznos rendszert lehet tervezni. Kicsit kevésbé robusztusak, de sokkal hasznosabbak a kvázi késleltetés-érzéketlen áramkörök (más néven sebességfüggetlen áramkörök), például a késleltetés-érzéketlen minterm szintézis , amelyek a kapu késleltetéseitől függetlenül megfelelően működnek ; a vezetékeket azonban minden ventilátor -ponton nagyjából azonos késleltetésre kell hangolni. A kevésbé robusztus, de gyorsabb áramkörök, amelyek egyszerű, lokalizált egyoldalú időzítési korlátozásokat igényelnek , magukban foglalják az alapvető módú működést használó vezérlőket (azaz a beállítási/tartási követelményekkel, amikor új bemenetek fogadhatók), és a kötegelt adatútvonalakat megfelelő késleltetéssel (lásd alább). A szélsőséges esetekben nagy teljesítményű "időzített áramköröket" javasoltak, amelyek szűk kétoldalas időzítési korlátozásokat alkalmaznak, ahol az óra még elkerülhető, de gondos fizikai késleltetésre van szükség, például egyes nagysebességű csővezeték- alkalmazásokhoz.

Aszinkron kommunikáció

Az aszinkron kommunikációt általában kommunikációs csatornákon végzik . A kommunikációt a párhuzamos rendszer működésének szinkronizálására és az adatok továbbítására is használják. Egy egyszerű csatorna általában két vezetékből áll: kérésből és nyugtázásból. A „4 fázisú kézfogási protokoll ” (vagy nullára való visszatérés) esetén a kérést a küldő komponens érvényesíti, és a vevő a nyugtázás megerősítésével válaszol; akkor mindkét jel sorrendben megszűnik. A „kétfázisú kézfogási protokollban ” (vagy átmeneti jelzésben) a kérelmező egyszerűen átkapcsolja az értéket a kérési vezetéken (egyszer), és a vevő válaszol a nyugtázó vezeték átváltásával. A csatornák kiterjeszthetők az adatok közlésére is.

Aszinkron adatútvonalak

Az aszinkron adatútvonalakat általában több séma segítségével kódolják. A robusztus rendszerek két bit vagy két „sín” használatát teszik lehetővé bitekhez, „dual-rail encoding”. Ebben az esetben az első sín 0 értéket, vagy a második sín 1 értéket továbbít. Az érvényesített sín ezután nullázódik a következő adatérték továbbítása előtt, ezáltal „nincs adat” vagy „távtartó” állapotot jelez. Egy kevésbé robosztus, de széles körben használt és praktikus sémát „single- rail bundled data” -nak neveznek . Itt egyetlen sín (azaz szinkron stílusú) funkcióblokk használható, a legrosszabb esetben illesztett késleltetéssel. Az érvényes adatbevitel megérkezése után egy kérési jel érvényesül a megfelelő késleltetés bemeneteként. Amikor az egyeztetett késleltetés „kész” kimenetet eredményez, a blokk garantáltan befejezte a számítást. Bár ennek a sémának időkorlátozásai vannak, ezek egyszerűek, lokalizáltak (a szinkron rendszerekkel ellentétben ) és egyoldalúak, ezért általában könnyen ellenőrizhetők.

Irodalom

A szakirodalom számos konferencia- és folyóiratcikkben létezik. A vezető szimpózium az IEEE Async Symposium (International Symposium on Asynchronous Circuits and Systems), amelyet 1994-ben alapítottak. Az 1980-as évek közepe óta különféle aszinkron papírok is megjelentek olyan konferenciákon, mint az IEEE/ACM Design Automation Conference , IEEE International Conference a számítógépes tervezésről , az IEEE/ACM nemzetközi konferencia a számítógépes tervezésről , a Nemzetközi Szilárdtestáramkörök Konferenciája és a VLSI haladó kutatása, valamint olyan vezető folyóiratokban, mint az IEEE Transactions on VLSI Systems, IEEE Transactions on Computer-Aided Design Integrált áramkörök és rendszerek , valamint az elosztott számítástechnikai tranzakciók.

Lásd még

Hivatkozások

  • SM Nowick és M. Singh, "Aszinkron tervezés - 1. rész: Áttekintés és legújabb fejlesztések" , IEEE Design and Test, vol. 32: 3, 5–18. O. (2015. május/június).
  • SM Nowick és M. Singh, "Aszinkron tervezés - 2. rész: Rendszerek és módszerek" , IEEE Design and Test, vol. 32: 3, 19–28. Oldal (2015. május/június)
    • Ez a két cikk széles körű és modern pillanatképet nyújt az aszinkron tervezés legmodernebb technikájáról. Ezek közé tartozik az aszinkron tervezés rövid története, valamint a kézfogási protokollok és az adatkódolás technikai bevezetése, a veszélytelen logika és a vezérlőtervezés. Ezek kiterjednek a mainstream technológiákban (IBM, Intel, Philips Semiconductors stb.) A közelmúltban elért ipari sikerekre, valamint a feltörekvő területeken (neuromorf számítógépek, rugalmas elektronika, kvantumcellás automaták , folyamatos idejű DSP-k, ultra-alacsony feszültségű tervezés ) a közelmúltban történő alkalmazásra is. , extrém környezetben). Több alkalmazási területet kiemel mélyrehatóan, az idézett publikációk széles skálájával: GALS rendszerek, chip-hálózatok, számítógépes architektúra, tesztelés és tesztelhetőség, valamint CAD eszközfejlesztés.
  • Claire Tristram, "Itt az idő az óra nélküli chipekhez", címlapsztori, MIT's Technology Review Magazine, vol. 104: 8, 36–41., 2001. október.
  • CH van Berkel, MB Josephs és SM Nowick, Applications of Asynchronous Circuits , Proceedings of the IEEE, Vol. 87., 2. szám, 223–233. Oldal, 1999. február. ( Ez az egész szám az aszinkron áramkörökre vonatkozik, sok más vonatkozó cikkel .)
  • L. Lavagno és SM Nowick, "Aszinkron vezérlőáramkörök", 10. fejezet a szerk. Soha Hassoun és Tsutomu Sasao (2002). Logikai szintézis és ellenőrzés . Kluwer Academic Publishers. ISBN 0-7923-7606-4.CS1 maint: extra szöveg: szerzői lista ( link ), 255–284. o., ( Tartalmazza a mutatókat a legújabb aszinkron chipekre, valamint az aszinkron vezérlőáramkörök CAD -technikáinak lefedettségét .)

Átvéve Steve Nowick „s oszlop a ACM SIGDA hírlevelére által Igor Markov
Eredeti szöveg áll rendelkezésre https://web.archive.org/web/20060624073502/http://www.sigda.org/newsletter/2006/ eNews_060115.html

Külső linkek