Co je asynchronní obvod?
Asynchronní obvod je síť převážně nezávislých komponent, která předávají data po dokončení jejich operací. To je na rozdíl od synchronního obvodu, kde jsou prvky dotazovány na data v reakci na globální časovací signál. V asynchronním obvodu protokoly přenosu dat určují, kdy a jak se data vyměňují. Namísto pravidelného dotazování na každou komponentu se data přenášejí, když samotná komponenta signalizuje, že je připravena.
Většina implementací elektronických obvodů používá synchronní design. Jedná se o jednodušší model, kde všechny komponenty pracují ve stejném časovém rámci. V asynchronním obvodu fungují komponenty nezávisle na jakémkoli časovém rámci. Místo globálního diskrétního času používají komponenty protokoly handshake a transfer. Ty provádějí nezbytnou synchronizaci, přenos dat a sekvencování operací.
V asynchronních obvodech se používá několik přenosových protokolů. Všechny zahrnují handshaking, který zajišťuje, že když je komponenta připravena předat data sousedovi, soused je může přijmout a předat je dál. Protože komponenty fungují bez odkazu na společný časový rámec, operace mohou být dokončeny mimo sled. Protokol přenosu kóduje data vytvořená tak, že je lze sestavit ve správném pořadí.
Některé rané počítače využívaly asynchronní design. Illinois Integrator and Automatic Computer, nebo ILLIAC I, vyvinutý University of Illinois v roce 1951, byl takový design. Rychlý pokrok v technologii integrovaných obvodů vyžadoval základní design, který byl však kompatibilní s dostupnými zdroji. Preferovaným přístupem se stal synchronní design se systémovými hodinami.
Návrh asynchronního obvodu má několik potenciálních výhod. Spotřeba energie by byla mnohem méně s odstraněním časovacího obvodu a nebylo by třeba napájet tranzistory, které se nepoužívají. Provozní rychlost by byla určena skutečnými latencemi mezi komponenty. V synchronním provedení je rychlost uložena tak, aby vyhovovala nejslabšímu prvku. Okruh navržený pro provoz podle asynchronní logiky by obvykle byl méně ovlivněn malými odchylkami v dílčích součástech v důsledku výrobního procesu.
Nevýhody návrhu asynchronního obvodu vyplývají zejména z jeho složitosti. Počet potřebných prvků může být mnohem větší, než je počet požadovaný pro synchronní obvod. Pro návrh asynchronního obvodu bylo vytvořeno několik nástrojů pro asistovaný návrh počítače (CAD). Tyto obvody je také mnohem obtížnější ladit a řešit problémy než konvenční návrhy. Další režijní náklady na hardware a potíže s implementací mohou vykompenzovat nárůst spotřeby energie a efektivity.