Καλωσορίσατε
στην ιστοσελίδα
της
Ομάδας Σχεδίασης
Ασύγχρονων
Κυκλωμάτων
και Συστημάτων
του εργαστηρίου
Αρχιτεκτονικής
Υπολογιστών
και Συστημάτων
VLSI στο Ινστιτούτο
Πληροφορικής
του Ιδρύματος
Τεχνολογίας
και Έρευνας
(ΙΠ-ΙΤΕ).
Σκοπός της ομάδας
μας είναι η διεξαγωγή
έρευνας παγκοσμίου
επιπέδου στην
περιοχή της
σχεδίασης Ασύγχρονων
Κυκλωμάτων
και Συστημάτων
καθώς και η ενθάρρυνση
της βιομηχανίας
ώστε να αποδεχθεί
την ασύγχρονη
σχεδίαση.
Το ερευνητικό
φάσμα της ομάδας
μας εκτείνεται
από τη προσομείωση
κυκλωμάτων
σε επίπεδο τρανζίστορ
και την πλήρη
κατανόηση των
φαινομένων
στα ασύγχρονα
κυκλώματα εως
και τεχνικές
για ασύγχρονη
σχεδίαση και
εργαλεία ηλεκτρονικού
αυτοματισμού
(EDA).
Είμαστε μέλη
της Ευρωπαικής
Ομάδας Εργασίας
για τη Σχεδίαση
Ασύγχρονων
Κυκλωμάτων,
ACiD-WG.
Ασύγχρονη
Σχεδίαση
Η σχεδίαση
ασύγχρονων
κυκλωμάτων
δεν είναι νέα.
Μέθοδοι ασύγχρονης
σχεδίασης χρονολογούνται
από τη δεκαετία
του 1950. Παρόλ' αυτά,
το σήμα του ρολογιού,
το οποίο παραδοσιακά
χρησιμοποιείται
από τους σχεδιαστές
κυκλωμάτων
για να επιβάλλει
ένα καθολικό
χρονισμό σε
ένα ψηφιακό
σύστημα, θεωρείται
ιστορικά ως
μια
θεμελιώδης
διάταξη.
Το παρακάτω
είναι μια φημισμένη
παράθεση από
τον Turing, δια της
οποίας θεωρεί
το σήμα του ρολογιού
ως απολύτως
απαραίτητο
για τη λειτουργία
ενός ψηφιακού
υπολογιστή
και ισχυρίζεται
ότι τα ασύγχρονα
κυκλώματα είναι
δύσκολο να σχεδιαστούν.
"Θα μπορούσαμε
να πούμε ότι
το ρολόι μας
επιτρέπει να
εισάγουμε διακριτότητα
στον χρόνο έτσι
ώστε ο χρόνος
για κάποιους
σκοπούς να μπορεί
να θεωρηθεί
ως μια σειρά
από χρονικά
διαστήματα
αντί για μια
συνεχή ροή. Μια
ψηφιακή μηχανή
πρέπει ουσιαστικά
να διαχειρίζεται
διακριτά αντικείμενα,
και στην περίπτωση
του ACE αυτό επιτυγχάνεται
με τη χρήση του
ρολογιού. Όλες
οι άλλες υπολογιστικές
μηχανές εκτός
από τον ανθρώπινο
και άλλους εγκεφάλους
που γνωρίζω
κάνουν το ίδιο.
Ίσως να μπορούν
να επινοηθούν
τρόποι για να
αποφευχθεί
αυτό, αλλά αυτοί
είναι πολύ παράξενοι..."
(Alan Turing)
Περισσότερο
από εξήντα χρόνια
μετά, η ασύγχρονη
σχεδίαση έχει
υποστεί σημαντικές
υπερβάσεις
τόσο στις μεθόδους
σχεδίασης και
τις προσεγγίσεις
όσο και στις
πρακτικές εφαρμογές
σχεδίασης σε
ακαδημαϊκό
και βιομηχανικό
περιβάλλον.
Ασύγχρονη
Σχεδίαση - Πλεονεκτήματα
- εξάλειψη
των σχετικών
με το δέντρο
του ρολογιού
προβλημάτων
: χρονική απόκλιση
και ενέργεια
του σήματος
ρολογιού:
όσο τα ψηφιακά
συστήματα γίνονται
μεγαλύτερα,
τόσο περισσότερη
προσπάθεια
απαιτείται
για να επιβληθεί
το καθολικό
μοντέλο χρονισμού,
με σημαντικό
μέρος της να
ξοδεύεται για
να εγγυηθεί
ότι η χρονική
απόκλιση και
η ενέργεια
που καταναλώνει
το ρολόι διατηρούνται
υπό έλεγχο.
Στα ασύγχρονα
συστήματα,
η χρονική απόκλιση
είναι ανεκτή
και η ενέργεια
που καταναλώνεται
είναι καλά
ελεγχόμενη.
- απόδοση
μέσης-περίπτωσης:
στη σχεδίαση
σύγχρονων κυκλωμάτων,
ο χρόνος ενός
κύκλου και
η απόδοση καθορίζονται
από τις συνθήκες
χειρότερης
περίπτωσης,
καθώς η περίοδος
του ρολογιού
τίθεται αρκετά
μεγάλη ώστε
να εξυπηρετείται
και η πιο αργή
πιθανότητα
μετάδοσης δεδομένων.
Τα ασύγχρονα
κυκλώματα μπορούν
να αλλάζουν
δυναμικά την
ταχύτητά τους
και η απόδοσή
τους καθορίζεται
από τα δεδομένα
και ελέγχεται
από την καθυστέρηση
μέσης περίπτωσης.
- είναι
προσαρμόσιμα
σε διαδικαστικές
και περιβαλλοντικές
διαφοροποιήσεις:
η καθυστέρηση
ενός κυκλώματος
VLSI ποικίλλει
σημαντικά απο
κατασκευή σε
κατασκευή,
ανάλογα με
την τάση τροφοδοσίας
και τις συνθήκες
λειτουργίας.
Τα σύγχρονα
κυκλώματα έχουν
ένα σταθερό
ρυθμό ρολογιού
που τίθεται
σύμφωνα με
κάποιο επιτρεπτό
βαθμό διακυμάνσεων.
Τα ασύγχρονα
κυκλώματα είναι
προσαρμόσιμα
και μπορούν
να λειτουργήσουν
σωστά κάτω
από οποιεσδήποτε
διακυμάνσεις
με την ταχύτητά
τους να αυξάνεται
ή να μειώνεται,
όπως απαιτείται.
- διακριτότητα
και επαναχρησιμοποίηση:
τα ασύγχρονα
τμήματα κυκλωμάτων
έχουν plug-and-play ικανότητες
λόγω της απουσίας
υποθέσεων για
καθολικό χρονισμό.
- χαμηλότερη
κατανάλωση
ενέργειας και
ηλεκτρομαγνητική
εκπομπή: τα
ασύγχρονα κυκλώματα
μειώνουν την
ενέργεια συγχρονισμού
και αυτόματα
θέτουν τα μη
χρησιμοποιούμενα
τμήματα σε
κατάσταση χαμηλής
κατανάλωσης
ενέργειας.
Επίσης είναι
αθόρυβα ηλεκτρομαγνητικώς
καθώς αποφεύγουν
μη απαραίτητες
μεταβάσεις
σημάτων ενώ
διασπείρουν
τις απαραίτητες
μεταβάσεις
αυτών.
Αρχική Σελίδα