비동기식 시스템

Asynchronous system
자세한 내용은 비동기 회로를 참조하십시오.

이 글의 주요 초점은 디지털 전자 시스템의 비동기식 제어다.[1][2] 동기식 시스템에서 운영(지시, 계산, 논리 등)은 하나 이상의 중앙집중식 클럭 신호에 의해 조정된다. 비동기식 시스템은 대조적으로 글로벌 시계가 없다. 비동기식 시스템은 신뢰할 수 있는 작동을 위해 신호나 메시지의 엄격한 도착 시간에 의존하지 않는다. 조정은 네트워크 패킷 도착, 신호의 변경(전송), 핸드셰이크 프로토콜 및 기타 방법에 의해 촉발된 이벤트 중심 아키텍처를 사용하여 달성된다.

모듈성

객체 지향 소프트웨어와 마찬가지로 비동기식 시스템은 일반적으로 모듈형 '하드웨어 객체'로 구성되며, 각각은 잘 정의된 통신 인터페이스를 가지고 있다. 이러한 모듈은 데이터 의존적 처리, 동적 전압 스케일링 또는 프로세스 변동으로 인해 가변 속도에서 작동할 수 있다. 그런 다음 모듈은 글로벌 클럭 신호에 대한 참조 없이 함께 결합되어 올바른 작동 시스템을 형성할 수 있다. 일반적으로 부품이 온디맨드 방식으로만 작동하기 때문에 저전력을 얻는다. 게다가, 몇몇 비동기 스타일은 클록 처리된 인터페이스를 수용하는 것으로 보여졌고, 따라서 혼합 시간 지정 설계를 지원한다. 따라서 비동기식 시스템은 대규모 이질적이고 확장 가능한 시스템을 조립할 때 정확한 시공별 방법론의 필요성과 잘 일치한다.

디자인 스타일

강건성과 성능(및 전력과 같은 다른 매개변수) 사이에 트레이드오프를 갖는 비동기 설계 스타일의 스펙트럼이 크다. 설계 스타일의 선택은 애플리케이션 목표에 따라 결정된다: 신뢰성/설계 Ease-of-design 대 속도. 가장 견고한 설계는 '지연 무감각 회로'를 사용하며, 이 회로의 작동은 게이트 및 와이어 지연과 무관하게 정확하다. 그러나 이러한 스타일은 제한된 유용한 시스템만 설계할 수 있다. 약간 덜 견고하지만 훨씬 더 유용한 것은 게이트 지연과 상관없이 올바르게 작동하는 지연-감응성 민항 합성과 같은 준지연 민감 회로(속도 독립 회로라고도 함)이다. 그러나 각 팬아웃 지점의 와이어는 대략 동일한 지연에 대해 튜닝되어야 한다. 단순 국부적인 단측 타이밍 제약조건이 필요한 덜 강력하지만 빠른 회로에는 기본 모드 작동을 사용하는 제어기(즉, 새로운 입력을 수신할 수 있는 시점에 대한 설정/유지 요구사항 포함)와 일치하는 지연을 사용하는 번들 데이터파트가 포함된다(아래 참조). 극단적으로, 시계는 피할 수 있지만 일부 고속 파이프라인 애플리케이션과 같이 신중한 물리적 지연 튜닝이 필요한, 타이트한 양면 타이밍 제약을 사용하는 고성능 "타이밍 회로"가 제안되었다.

비동기 통신

비동기 통신은 일반적으로 통신 채널에서 수행된다. 통신은 동시 시스템의 운영을 동기화하고 데이터를 전달하는 데 모두 사용된다. 단순 채널은 일반적으로 요청과 승인이라는 두 개의 와이어로 구성된다. '4상 핸드셰이킹 프로토콜'(또는 0으로 복귀)에서, 요청은 송신자 컴포넌트에 의해 주장되고, 수신자는 승인을 주장함으로써 응답한다. 그리고 나서, 두 신호는 차례대로 전달되지 않는다. '2상 핸드셰이킹 프로토콜'(또는 전환신호)에서 요청자는 요청 와이어의 값(한 번)을 토글하기만 하면 수신자는 승인 와이어의 값을 토글하여 응답한다. 또한 채널을 확장하여 데이터를 전달할 수 있다.

비동기 데이터패스

비동기 데이터패스는 일반적으로 몇 가지 체계를 사용하여 암호화된다. 강력한 체계는 각 비트에 '이중 레일 인코딩'이라고 불리는 두 개의 와이어 또는 '레일'을 사용한다. 이 경우 첫 번째 레일은 0 값을 전송한다고 주장하거나, 두 번째 레일은 1 값을 전송한다고 주장한다. 단언된 레일은 다음 데이터 값이 전송되기 전에 0으로 재설정되어 '데이터 없음' 또는 '스페이스' 상태를 나타낸다. 덜 견고하지만 널리 사용되고 실용적인 체계를 '단일 레일 번들 데이터'라고 한다. 여기에서 단일 레일(즉, 동기식) 기능 블록을 사용할 수 있으며, 최악의 경우 일치하는 지연이 동반된다. 유효한 데이터 입력이 도착한 후, 요청 신호는 일치하는 지연에 대한 입력으로 간주된다. 일치된 지연이 '완료된' 출력을 생성하면 블록은 계산을 완료했음을 보장한다. 이 계획은 타이밍 제약이 있지만 단순하고 국부적이며(동기식 시스템과 달리), 일방적이기 때문에 일반적으로 검증이 쉽다.

문학

이 분야의 문헌은 다양한 회의와 저널 진행에 존재한다. 대표적인 심포지엄은 1994년 설립된 IEEE 비동기 심포지엄(International Symposium on Asynchronous Circumption and Systems)이다. 1980년대 중반부터 IEEE/ACM 디자인 자동화 콘퍼런스, IEEE 컴퓨터 디자인 국제 콘퍼런스, IEEE/ACM 컴퓨터 디자인 국제 콘퍼런스, 국제 고체 상태 회로 콘퍼런스, VLSI 첨단 연구 등에서도 다양한 비동기 논문이 발표되었다.VLSI 시스템의 IEEE Transactions on VLSI Systems, 통합 회로 및 시스템의 컴퓨터 지원 설계의 IEEE Transactions 및 분산 컴퓨팅의 Transactions와 같은 저널.

참고 항목

참조

  1. ^ Losada, María Guinaldo; Rubio, Francisco Rodríguez; Dormido, Sebastián (2015-10-04). Asynchronous Control for Networked Systems. Springer. ISBN 9783319212999.
  2. ^ Sparsø, Jens; Furber, Steve (2013-04-17). Principles of Asynchronous Circuit Design: A Systems Perspective. Springer Science & Business Media. ISBN 9781475733853.
  • S.M. 노윅과 M. Singh, "비동기 설계 -- Part 1: 개요와 최근 진전", IEEE 설계 및 시험, vol. 32:3, 페이지 5–18 (2015년 5월/6월)
  • S.M. 노윅과 M. Singh, "비동기 설계 -- Part 2: 시스템과 방법론", IEEE 설계 및 테스트, vol. 32:3, 페이지 19–28 (2015년 5월/6월)
    • 이 두 기사는 비동기 설계의 최첨단 기술의 광범위하고 현대적인 스냅숏을 제공한다. 그것들은 비동기 설계의 짧은 이력과 더불어 핸드셰이킹 프로토콜과 데이터 부호화, 위험 없는 논리, 제어기 설계에 대한 기술적 소개를 포함한다. 또한 최근 주류 기술(IBM, Intel, Philips Semiconductors 등)에서의 산업적 성공뿐만 아니라 신흥 지역에 대한 최근 응용 분야(신형 컴퓨터, 플렉시블 전자 장치, 양자 셀룰러 오토마타, 연속 시간 DSP, 초저전압 설계, 극한 환경)도 다룬다. GALS 시스템, 네트워크 온 칩, 컴퓨터 아키텍처, 테스트 및 설계, CAD 도구 개발 등 다양한 인용 출판물을 통해 여러 응용 분야를 심층적으로 강조한다.
  • Claire Tristam, "Time for Clockless Chips" 커버스토리, MIT's Technology Review Magazine, vol. 104:8, 페이지 36–41, 2001년 10월.
  • C.H. 판 베르켈, M.B. 조셉스 및 S.M. 노윅, 비동기 회로의 적용, IEEE의 절차, Vol. 87, No. 2, 페이지 223–233, 1999년 2월. (이 이슈는 다른 많은 관련 기사들과 함께 비동기 회로에 전념하고 있다.)
  • L.Lavagno, SMNowick,"비동기 제어 회선", eds에 장 10.소하 하소운으로 쓰토무 Sasao(2002년).논리의 및 검증.Kluwer 학술 출판사.아이 에스비엔 0-7923-7606-4.CS1 maint:추가 텍스트:작가들 목록(링크),를 대신하여 서명함. 255–284,(최근 비동기 칩에 포인터뿐만 아니라 CAD기술의 비동기 제어 회로에 대한 보상이 포함되어 있습니다.).

이고르 마르코프가 ACM SIGDAe 뉴스레터에 있는 Steve Nowick 칼럼에서 각색함
원문은 https://web.archive.org/web/20060624073502/http:///www.sigda.org/newsletter/2006/eNews_060115.html에서 볼 수 있다.

외부 링크