Principles of Asynchronous Circuit Design




НазваниеPrinciples of Asynchronous Circuit Design
страница3/64
Дата публикации14.05.2014
Размер3.5 Mb.
ТипРеферат
literature-edu.ru > Авто-ремонт > Реферат
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   64

.1.3Тактирование против квитирования


На рисунке Figure 1 .1 (a) показана синхронная схема. Для простоты показан конвейер, но таким образом может быть представлена любая синхронная схема. При проектировании ASIC при помощи языков описании аппаратуры и инструментов синтеза, разработчики в основном фикусирую внимание на обработке данных и подразумевают сузествование общего синхросигнала. Например, разработчик выразит факт, что данные записываемые в регистр R3 есть функция CL3 данных сохраненных в регистре R2 на предыдущем такте как следующее присвоение переменных: R3:= CL3(R2). Рисунок Figure 1 .1 (a) показывает такое высокоуровневое представление глобального синхросигнала.

При переходе на физический уровень реальность отлична. Современные ASIC используют структуру тактовых буферов приводящик к большому кол-ву синхросигналов, как показано на рисунке Figure 1 .1 (b). Хорошо известно, что инструменты CAD и проектировщики стараются спроектировать gating-clock схемы, а так же минимизировать и контролировать изменение фаз между различными синхросигналами. Гарантированные двусторонние временные ограничения – временное окно setup-hold возле фронта синхросигнала – в мире досинировани задержет проводников не простая задача. Процесс buffer-insertion-and-resynthesis используемый в современных коммерческих CAD инструментах может не сходиться, а даже если и сходится, он основан на спорной модели задержек.

(a)(b)

(c)(d)

Figure 1.1 (a) A synchronous circuit, (b) a synchronous circuit with clock drivers and clock gating, (c) an equivalent asynchronous circuit, and (d) an abstract data-flow view of the asynchronous circuit (The figure shows a pipeline, but it is intended to represent any circuit topology)

Асинхронное проектирование представляет альтернативный подход. В асинхронных схемах синхросигналы заменены некоей формой квитирования между соседними регитсрами; например простой протокол квитирования типа запрос-подтверждение показан на рисунке Figure 1 .1 (c). В следующей главе будут рассмотрены альтернативные протоколы квитирвоания и представления данных, но перед этим будет полезно представить более абстрактное представление, как показано на рисунке Figure 1 .1 (d):

  1. представление данных и сигналы квитирования между регистрами на рисунке Figure 1 .1 (c) как «канал квитирования» или «link»,

  2. представление данных, хранимых в регистрах, как маркеры, помечающие значения данных (которые могут быть изменены по мере продвижения через комбинационные схемы),

  3. представление комбинационных схем как прозрачных для квитирования между регитсрами; комбинационные схемы просто поглощают маркер на каждом входном link-е, выполняют вычисления, а затем выдают маркерв на каждом выходном link-е (подобно переходам в Cетях Петри, c.f. раздел 6.2.1).

При рассмотрении подобным образом, асинхронная схема всего лишь простая структура потока данных [36]. Для корректной работы схемы необходимо отсуствие потерь маркеров и их появления из ниоткуда. Простое правило гарантирующее это:

Регистр может принять и сохранить данные от своего предшественника, только если его последователь принял и сохранил данные ранее в нем содержившиеся. [Состояние предшественника и последователя сообщаются сигналами запроса (request) и подтвердждения (acknowledge) соответственно].

Следуя этому правилу данные копируются из одного регитсра в другой по всей схеме. В данной схеме последовательные регистры будут содержать копии данных, но старая копия будет позже перезаписана новыми данными, а цикл квитирования включает передачу ровно одного маркера. Понимание этой «игры с маркерами» ключевой момент в проектирваонии эффективных схем.

Важно понимать, что представления «канал квитирования» и «маркеры данных» представляют очень полезную абстракцию, эквивалентную RTL, применяемую в проектировании синхронных схем. Эта абстрация потока данных разделяет структурное и функциональное описания работф схемы от деталей реализации ее компонентов.

Другой важный аспект в том, что квитирваоние производится между регистрами, управляющими потоком маркеров, в то время как комбинационные схемы должны быть прозрачны для механизмов квитирования. Гарантирование данной прозрачноти не всегда тривиально; это больше чем традиционные комбинационные схемы, поэтому далее будет использоваться термин 'функциональный блок' для определения схем, чьи входы и выходы являются каналами квитирования или link-ами.

И наконец, будут полезны несоклько приземленные советы по технологии. Синхронная схема на рисунке Figure 1 .1 (b) глобальными «управляется» синфазными тактовыми импульсами, в то время как асинхронная схема Figure 1 .1 (c) управляется локальными, формируемыми только при необходимости. Это снижает электромагнитную эмисстию и сглаживает потребление тока без скачков di/dt, характерных для синхронных схем.
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   64

Похожие:

Principles of Asynchronous Circuit Design iconСистема автоматизации проектных работ, или система автоматизированного...
Система автоматизации проектных работ, или система автоматизированного проектирования, сапр (cad, Computer-Aided Design) — программный...

Principles of Asynchronous Circuit Design iconВ. А. Геодакян Россия, Москва, Институт проблем экологии и эволюции им. А. Н. Северцова, ран
«asynchronous» theories are needed. This article suggests a theory, which gives interpretations and predictions

Литература


При копировании материала укажите ссылку © 2015
контакты
literature-edu.ru
Поиск на сайте

Главная страница  Литература  Доклады  Рефераты  Курсовая работа  Лекции