Qu'est-ce qu'un circuit asynchrone?
Un circuit asynchrone est un réseau de composants largement indépendants qui transmettent des données lorsque leurs opérations sont terminées. Cela contraste avec un circuit synchrone dans lequel les éléments sont interrogés à la recherche de données en réponse à un signal de synchronisation global. Dans un circuit asynchrone, les protocoles de transfert de données déterminent quand et comment les données sont échangées. Au lieu d'interroger régulièrement chaque composant, les données sont transférées lorsque le composant lui-même indique qu'il est prêt.
La majorité des implémentations de circuits électroniques utilisent une conception synchrone. Il s'agit d'un modèle plus simple dans lequel tous les composants fonctionnent dans le même laps de temps. Dans un circuit asynchrone, les composants fonctionnent indépendamment de tout laps de temps. Au lieu d'une heure discrète imposée globalement, les composants utilisent des protocoles de prise de contact et de transfert. Ceux-ci effectuent la synchronisation, le transfert de données et le séquencement des opérations nécessaires.
Il existe plusieurs protocoles de transfert utilisés dans les circuits asynchrones. Tous incluent la prise de contact, qui garantit que lorsqu'un composant est prêt à transmettre des données à un voisin, ce dernier est libre de les recevoir et de les transmettre. Étant donné que les composants fonctionnent sans référence à une période de temps commune, les opérations peuvent être terminées de manière désordonnée. Le protocole de transfert code les données produites de manière à ce qu'elles puissent être assemblées dans le bon ordre.
Certains des premiers ordinateurs utilisaient une conception asynchrone. L’intégrateur et ordinateur automatique de l’Illinois, ou ILLIAC I, mis au point par l’Université de l’Illinois en 1951, en était un exemple. Les progrès rapides dans la technologie des circuits intégrés ont toutefois nécessité une conception plus élémentaire, compatible avec les ressources disponibles. La conception synchrone avec une horloge système est devenue l'approche privilégiée.
La conception de circuits asynchrones présente plusieurs avantages potentiels. La consommation d’énergie serait bien moindre avec l’élimination du circuit de synchronisation et la nécessité d’alimenter des transistors inutilisés. La vitesse de fonctionnement serait déterminée par les latences réelles entre les composants. Dans la conception synchrone, la vitesse est imposée pour prendre en charge l'élément le plus faible. Un circuit conçu pour fonctionner en logique asynchrone serait généralement moins affecté par les légères variations de composants dues au processus de fabrication.
Les inconvénients de la conception d'un circuit asynchrone proviennent principalement de sa complexité. Le nombre d'éléments nécessaires peut être beaucoup plus grand que celui requis pour un circuit synchrone. Il existe peu d'outils de conception assistée par ordinateur (CAD) conçus pour la conception de circuits asynchrones. Ces circuits sont également beaucoup plus difficiles à déboguer et à dépanner que les conceptions conventionnelles. La surcharge matérielle supplémentaire et la difficulté de mise en œuvre peuvent compenser les gains de consommation d'énergie et d'efficacité.