Асинхронная система - Asynchronous system

Основное внимание в этой статье уделяется асинхронному управлению в цифровых электронных системах.^[1]^[2] В синхронная система, операции (инструкции, расчеты, логика и т. д.) координируются одним или несколькими централизованными тактовые сигналы. An асинхронная система, напротив, не имеет глобальных часов. Асинхронные системы не зависят от строгого времени поступления сигналов или сообщений для надежной работы. Координация достигается с помощью событийная архитектура вызваны сетевой пакет приход, изменение (переход) сигналов, протоколы рукопожатия и другие методы.

Модульность

Асинхронные системы - как объектно-ориентированный программное обеспечение - обычно построено из модульный "аппаратные объекты", каждый из которых имеет четко определенную связь интерфейсы. Эти модули может работать с переменной скоростью, будь то из-за обработки данных, динамическое масштабирование напряжения, или же вариация процесса. Затем модули можно объединить вместе, чтобы сформировать правильную рабочую систему без ссылки на глобальную тактовый сигнал. Обычно малая мощность получается, поскольку компоненты активируются только по запросу. Кроме того, было показано, что несколько асинхронных стилей подходят для синхронизированных интерфейсов и, таким образом, поддерживают дизайн со смешанной синхронизацией. Следовательно, асинхронные системы хорошо соответствуют потребности в построении корректных методологии при сборке крупномасштабных гетерогенных и масштабируемых систем.

Стили дизайна

Существует широкий спектр стилей асинхронного проектирования с компромиссом между надежностью и производительностью (и другими параметрами, такими как мощность). Выбор стиля дизайна зависит от цели приложения: надежность / простота разработки или скорость. Самые надежные конструкции используют 'нечувствительные к задержке схемы ', чья работа верна независимо от задержки ворот и проводов; однако с этим стилем можно разработать только ограниченные полезные системы. Чуть менее надежны, но гораздо полезнее квази-нечувствительные к задержке схемы (также известные как схемы, не зависящие от скорости), такие как нечувствительный к задержкам синтез минтермов, которые работают правильно независимо от задержки выхода на посадку; однако провода на каждом разветвление точка должна быть настроена примерно на равные задержки. Менее надежные, но более быстрые схемы, требующие простых локализованных односторонних временные ограничения, включают контроллеры с использованием работы в основном режиме (то есть с требованиями установки / удержания, когда могут быть получены новые входные данные) и связанных каналов данных с использованием согласованных задержек (см. ниже). В крайнем случае были предложены высокопроизводительные «синхронизированные схемы», в которых используются жесткие двусторонние временные ограничения, когда Часы все еще можно избежать, но требуется тщательная настройка физической задержки, например, для некоторых высокоскоростных трубопровод Приложения.

Асинхронная связь

Асинхронная связь обычно выполняется на каналы связи. Связь используется как для синхронизировать операции параллельной системы, а также для передачи данных. Простой канал обычно состоит из двух проводов: запроса и подтверждения. В 4-фазном подтверждение связи протокол '(или возврат к нулю), запрос подтверждается компонентом отправителя, а получатель отвечает, подтверждая подтверждение; затем оба сигнала по очереди отменяются. В двухфазной подтверждение связи протокол '(или переходная сигнализация), запрашивающая сторона просто переключает значение на проводе запроса (один раз), а получатель отвечает, переключая значение на проводе подтверждения. Каналы также могут быть расширены для передачи данных.

Асинхронные пути к данным

Асинхронный пути к данным обычно кодируются с использованием нескольких схем. В надежных схемах для каждого бита используются два провода или «рельсы», что называется «двухканальным кодированием». В этом случае утверждается, что первая шина передает значение 0, или вторая шина утверждает, что передает значение 1. Затем заявленная направляющая сбрасывается в ноль перед передачей следующего значения данных, тем самым указывая на состояние «нет данных» или «спейсер». Менее надежная, но широко используемая и практичная схема называется однократной.рельс объединенные данные ». Здесь можно использовать функциональный блок с одной направляющей (т. Е. Синхронного стиля) с сопровождающим худший случай согласованная задержка. После поступления действительных входных данных выдается сигнал запроса. утверждал как вход согласованной задержки. Когда согласованная задержка производит вывод «готово», блок гарантированно завершил вычисление. Хотя эта схема имеет временные ограничения, они просты, локализованы (в отличие от синхронные системы ) и односторонний, поэтому их обычно легко проверить.

Литература

Литература в этой области существует в различных материалах конференций и журналов. Ведущим симпозиумом является IEEE Async Symposium (Международный симпозиум по асинхронным схемам и системам), основанный в 1994 году. С середины 1980-х годов на таких конференциях, как IEEE / ACM, также были опубликованы различные статьи по асинхронности. Конференция по автоматизации проектирования, IEEE Международная конференция по компьютерному дизайну, IEEE / ACM Международная конференция по автоматизированному проектированию, Международная конференция по твердотельным схемам и Advanced Research in VLSI, а также в ведущих журналах, таких как IEEE Transactions on VLSI Systems, IEEE Transactions по автоматизированному проектированию интегральных схем и систем и транзакции распределенных вычислений.

Смотрите также

внешняя ссылка

[1] Лосада, Мария Гуинальдо; Рубио, Франсиско Родригес; Дормидо, Себастьян (04.10.2015). Асинхронное управление для сетевых систем. Springer. ISBN 9783319212999.

[2] Спарсё, Йенс; Фурбер, Стив (2013-04-17). Принципы проектирования асинхронных схем: системная перспектива. Springer Science & Business Media. ISBN 9781475733853.

[1]

[2]