非同期回路とは何ですか？

非同期回路は、操作が完了したときにデータを転送する大部分が独立したコンポーネントのネットワークです。これは、グローバルタイミング信号に応答してデータの要素がポーリングされる同期回路とは対照的です。非同期回路では、データ転送プロトコルは、データがいつ、どのように交換されるかを決定します。各コンポーネントを定期的にポーリングする代わりに、コンポーネント自体が準備が整っていることを示したときにデータが転送されます。

電子回路実装の大部分は、同期設計を使用しています。これは、すべてのコンポーネントが同じ時間枠内で動作するよりシンプルなモデルです。非同期回路では、コンポーネントは任意の時間枠とは独立して動作します。グローバルに課される離散時間の代わりに、コンポーネントはハンドシェイクおよび転送プロトコルを使用します。これらは、必要な同期、データ転送、および操作シーケンスを実行します。

非同期回路で使用されるいくつかの転送プロトコルがあります。すべてがハンドシャキンが含まれていますGは、コンポーネントがデータを隣人に渡す準備ができたときに、隣人が自由に受け取って渡すことができることを保証します。コンポーネントは一般的な時間枠を参照せずに機能するため、操作は順序外に完了する場合があります。転送プロトコルは、適切な順序で組み立てることができるように生成されたデータをエンコードします。

一部の初期のコンピューターは非同期設計を採用していました。 1951年にイリノイ大学によって開発されたイリノイインテグレーターと自動コンピューター、またはIlliac Iは、そのようなデザインでした。ただし、統合回路技術の急速な進歩には、利用可能なリソースと互換性のあるより基本的な設計が必要でした。システムクロックを使用した同期設計が好ましいアプローチになりました。

非同期回路設計には、いくつかの潜在的な利点があります。タイミング回路の排除により、消費電力ははるかに少なくなり、そこにg使用していないトランジスタに電源を入れる必要はありません。動作速度は、コンポーネント間の実際のレイテンシによって決定されます。同期設計では、最も弱い要素に対応するために速度が課されます。非同期論理の下で動作するように設計された回路は、通常、製造プロセスにより、コンポーネント部分のわずかな変動によってあまり影響を受けません。

非同期回路設計の欠点は、主にその複雑さに由来します。必要な要素の数は、同期回路に必要な要素よりもはるかに大きい場合があります。非同期回路設計用に作られたコンピューター支援設計（CAD）ツールはほとんどありません。また、これらの回路は、従来のデザインよりもデバッグしてトラブルシューティングがはるかに困難です。追加のハードウェアオーバーヘッドと実装の難しさは、電力消費と効率の利益を相殺する可能性があります。