Co to jest obwód asynchroniczny?

Obwód asynchroniczny to sieć w dużej mierze niezależnych komponentów, które przekazują dane po zakończeniu ich operacji.Jest to w przeciwieństwie do obwodu synchronicznego, w którym elementy są ankietowane pod kątem danych w odpowiedzi na globalny sygnał taktowania.W obwodzie asynchronicznym protokoły transferu danych określają, kiedy i jak wymieniane są dane.Zamiast regularnego sondowania każdego komponentu, dane są przesyłane, gdy sam komponent sygnalizuje, że jest gotowy.

Większość implementacji obwodów elektronicznych wykorzystuje projekt synchroniczny.Jest to prostszy model, w którym wszystkie komponenty działają w tym samym okresie czasowym.W obwodzie asynchronicznym komponenty działają niezależnie od dowolnego ramy czasowej.Zamiast dyskretnego czasu nałożonego na całym świecie komponenty wykorzystują protokoły uścisku dłoni i transferu.Wykonują one niezbędną sekwencjonowanie synchronizacji, przesyłania danych i operacji.

Istnieje kilka protokołów transferowych stosowanych w obwodach asynchronicznych.Wszystkie obejmują uścisk dłoni, który zapewnia, że gdy komponent jest gotowy przekazać dane sąsiadowi, sąsiad może je otrzymać i przekazać.Ponieważ komponenty działają bez odniesienia do wspólnego ramy czasowej, operacje mogą być wypełnione poza sekwencją.Protokół transferu koduje dane wytworzone w taki sposób, aby można je było zmontować we właściwej kolejności.

Niektóre wczesne komputery zastosowane są asynchroniczne.Integrator Illinois i komputer automatyczny, czyli Iliac I, opracowany przez University of Illinois w 1951 r., Był takim projektem.Szybki postęp w technologii zintegrowanej obwodów wymagał jednak bardziej podstawowego projektu, który był kompatybilny z dostępnymi zasobami.Preferowane podejście stało się synchroniczną konstrukcję z zegarem systemowym.

Projekt obwodu asynchronicznego ma kilka potencjalnych zalet.Zużycie energii byłoby znacznie mniejsze w przypadku eliminacji obwodu rozrządu i nie ma potrzeby zasilania tranzystorów nie używanych.Prędkość robocza byłaby określona przez rzeczywiste opóźnienia między komponentami.W synchronicznym projekcie prędkość jest nałożona, aby pomieścić najsłabszy element.Obwód zaprojektowany do działania pod logiką asynchroniczną zwykle byłby mniej wykorzystywany przez niewielkie zmiany w częściach komponentów ze względu na proces produkcyjny.

Wady projektowania obwodu asynchronicznego wynika głównie z jego złożoności.Liczba niezbędnych elementów może być znacznie większa niż wymagana do obwodu synchronicznego.Istnieje kilka narzędzi do projektowania wspomaganego komputerowo (CAD) wykonanych do projektowania obwodów asynchronicznych.Obwody te są również znacznie trudniejsze do rozebrania i rozwiązywania problemów niż konwencjonalne projekty.Dodatkowe koszty ogólne i trudności we wdrażaniu mogą zrównoważyć zyski zużycia i wydajności energii.