دائرة غير متزامنة

الموسوعة الحرة

الدائرة غير المتزامنة ( الدائرة ذاتية التوقيت أو الدائرة بدون ساعة ) [ 1 ] : المحاضرة 12 [ ملاحظة 1 ] [ 2 ] : 157-186 هي دائرة منطقية رقمية تسلسلية لا تستخدم دائرة ساعة عامة أو مولد إشارة لمزامنة مكوناتها. [ 1 ] [ 3 ] : 3-5 بدلاً من ذلك، يتم تشغيل المكونات بواسطة دائرة مصافحة تشير إلى اكتمال مجموعة من التعليمات. تعمل المصافحة من خلال بروتوكولات بسيطة لنقل البيانات . [ 3 ] : 115 تم تطوير العديد من الدوائر المتزامنة في أوائل الخمسينيات كجزء من أنظمة غير متزامنة أكبر (مثل ORDVAC ). تُعد الدوائر غير المتزامنة والنظرية المحيطة بها جزءًا من عدة خطوات في تصميم الدوائر المتكاملة ، وهو مجال من مجالات هندسة الإلكترونيات الرقمية .

تُقارن الدوائر غير المتزامنة بالدوائر المتزامنة ، حيث تُحفز تغييرات قيم الإشارة في الدائرة بواسطة نبضات متكررة تُسمى إشارة الساعة . تستخدم معظم الأجهزة الرقمية اليوم دوائر متزامنة. مع ذلك، تتمتع الدوائر غير المتزامنة بإمكانية أن تكون أسرع بكثير، وأقل استهلاكًا للطاقة، وأقل تداخلًا كهرومغناطيسيًا، وأكثر مرونة في الأنظمة الكبيرة. تُعد الدوائر غير المتزامنة مجالًا بحثيًا نشطًا في تصميم المنطق الرقمي . [ 4 ] [ 5 ]

لم يتضح جدوى الدوائر غير المتزامنة إلا في تسعينيات القرن العشرين من خلال المنتجات التجارية الواقعية. [ 3 ] : 4

ملخص

يمكن تقسيم جميع الدوائر المنطقية الرقمية إلى منطق توافقي ، حيث تعتمد إشارات الخرج فيه على إشارات الدخل الحالية فقط، ومنطق تسلسلي ، حيث يعتمد الخرج فيه على كلٍ من الدخل الحالي والدخل السابق. بعبارة أخرى، المنطق التسلسلي هو منطق توافقي مزود بذاكرة . تتطلب جميع الأجهزة الرقمية العملية تقريبًا استخدام المنطق التسلسلي. وينقسم المنطق التسلسلي إلى نوعين: المنطق المتزامن والمنطق غير المتزامن.

الدوائر المتزامنة

في دوائر المنطق المتزامن ، يُولّد مذبذب إلكتروني سلسلة متكررة من النبضات المتساوية التباعد تُسمى إشارة الساعة . تُزوّد ​​جميع مكونات الدائرة المتكاملة بإشارة الساعة. لا تنقلب القلابات إلا عند تشغيلها بحافة نبضة الساعة، لذا تبدأ التغييرات في إشارات المنطق في جميع أنحاء الدائرة في نفس الوقت وعلى فترات منتظمة. يُطلق على خرج جميع عناصر الذاكرة في الدائرة اسم حالة الدائرة . تتغير حالة الدائرة المتزامنة فقط عند نبضة الساعة. تتطلب التغييرات في الإشارة فترة زمنية معينة للانتشار عبر بوابات المنطق التوافقي في الدائرة. يُطلق على هذه الفترة الزمنية اسم تأخير الانتشار .

اعتبارًا من عام 2021يتطلب ضبط توقيت الدوائر المتكاملة المتزامنة الحديثة جهودًا هندسية كبيرة وأدوات تصميم آلية متطورة . [ 6 ] يجب على المصممين ضمان وصول إشارة الساعة بدقة. ومع تزايد حجم الدوائر المتكاملة وتعقيدها باستمرار (مثل الدوائر المتكاملة الخاصة بالتطبيقات )، تُصبح هذه مهمة صعبة. [ 6 ] في الدوائر الضخمة، غالبًا ما تصل الإشارات المرسلة عبر شبكة توزيع الساعة في أوقات مختلفة إلى أجزاء مختلفة. [ 6 ] تُعرف هذه المشكلة باسم " انحراف الساعة ". [ 6 ] [ 7 ] : xiv

يُحدَّد الحد الأقصى لتردد الساعة الممكن بواسطة المسار المنطقي ذي أطول زمن تأخير، والذي يُسمى المسار الحرج. ولهذا السبب، تبقى المسارات التي قد تعمل بسرعة خاملةً معظم الوقت. وتستهلك شبكة الساعة الموزعة على نطاق واسع قدرًا كبيرًا من الطاقة المفيدة، ويجب أن تعمل سواءً كانت الدائرة تتلقى مدخلات أم لا. [ 6 ] وبسبب هذا المستوى من التعقيد، يستغرق الاختبار والتصحيح أكثر من نصف وقت التطوير في جميع جوانب الدوائر المتزامنة. [ 6 ]

الدوائر غير المتزامنة

لا تحتاج الدوائر غير المتزامنة إلى ساعة عالمية، ويتغير وضع الدائرة بمجرد تغير المدخلات. يمكن استخدام الوحدات الوظيفية المحلية، ولكن يمكن التغاضي عن مشكلة انحراف الساعة . [ 7 ] : xiv [ 3 ] : 4

بما أن الدوائر غير المتزامنة لا تحتاج إلى انتظار نبضة ساعة لبدء معالجة المدخلات، فإنها تعمل بسرعة أكبر. ونظريًا، لا يحد من سرعتها سوى تأخيرات انتشار الإشارات في البوابات المنطقية والعناصر الأخرى. [ 7 ] : xiv

مع ذلك، تُعدّ الدوائر غير المتزامنة أكثر صعوبة في التصميم، وتواجه مشاكل لا توجد في الدوائر المتزامنة. ويعود ذلك إلى أن حالة الدائرة غير المتزامنة تتأثر بزمن وصول الإشارات إلى البوابات. فإذا وصلت إشارات من مدخلين في وقت متقارب، فقد تنتقل الدائرة إلى حالة خاطئة نتيجةً لاختلافات طفيفة في زمن انتقال الإشارات بين البوابات. يُعرف هذا بـ" حالة التنافس" . أما في الدوائر المتزامنة، فتكون هذه المشكلة أقل حدة، لأن حالات التنافس لا تحدث إلا بسبب إشارات من خارج النظام المتزامن، تُسمى الإشارات غير المتزامنة .

على الرغم من بناء بعض الأنظمة الرقمية غير المتزامنة بالكامل (انظر أدناه)، إلا أن الدوائر غير المتزامنة تستخدم اليوم عادة في أجزاء قليلة مهمة من الأنظمة المتزامنة الأخرى حيث تكون السرعة ذات أهمية قصوى، مثل دوائر معالجة الإشارات.

الأساس النظري

وضع ديفيد إي. مولر النظرية الأصلية للدوائر غير المتزامنة في منتصف خمسينيات القرن العشرين. [ 8 ] وقد عُرضت هذه النظرية لاحقاً في كتاب "نظرية التبديل" الشهير لريموند ميلر. [ 9 ]

يُستخدم مصطلح "المنطق غير المتزامن" لوصف مجموعة متنوعة من أساليب التصميم، التي تعتمد على افتراضات مختلفة حول خصائص الدوائر. [ 10 ] تتراوح هذه الأساليب من نموذج التأخير المجمع - الذي يستخدم عناصر معالجة بيانات "تقليدية" مع الإشارة إلى اكتمالها بواسطة نموذج تأخير مُولّد محليًا - إلى التصميم غير الحساس للتأخير - حيث يمكن استيعاب أي تأخيرات عبر عناصر الدائرة. يميل الأسلوب الأخير إلى إنتاج دوائر أكبر من تطبيقات البيانات المجمعة، ولكنها غير حساسة لتغيرات التخطيط والمعلمات، وبالتالي فهي "صحيحة بالتصميم".

المنطق غير المتزامن

المنطق غير المتزامن هو المنطق اللازم لتصميم الأنظمة الرقمية غير المتزامنة. تعمل هذه الأنظمة بدون إشارة ساعة ، ولذلك لا يمكن الاعتماد على عناصر المنطق الفردية للحصول على حالة منطقية منفصلة (صواب/خطأ) في أي لحظة. المنطق البولياني (ثنائي القيمة) غير كافٍ لهذا الغرض، لذا يلزم استخدام امتدادات له.

منذ عام 1984، طوّر فاديم أو. فاسيوكيفيتش منهجًا قائمًا على عمليات منطقية جديدة أطلق عليها اسم " فينجانكشن " (حيث يرمز العامل غير المتزامن " x ∠ y " إلى "تبديل x على خلفية y " أو "إذا كان x عندما y إذن") و"سيكشن" (مع علامات الأولوية "xi ≻ xj" و"xi ≺ xj " ) . يأخذ هذا المنهج في الاعتبار ليس فقط القيمة الحالية للعنصر ، بل أيضًا تاريخه . [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ] [ 15 ]

طوّر كارل إم. فانت معالجة نظرية مختلفة للمنطق غير المتزامن في كتابه " التصميم المحدد منطقيًا" عام 2005، والذي استخدم منطقًا رباعي القيم مع القيمتين الصفرية والوسيطة كقيم إضافية. تكتسب هذه البنية أهميةً لكونها شبه غير حساسة للتأخير . [ 16 ] [ 17 ] طوّر سكوت سي. سميث وجيا دي نسخةً منخفضة الطاقة للغاية من منطق اتفاقية الصفر لفانت، والتي تتضمن تقنية CMOS متعددة العتبات . [ 18 ] يُطلق على هذه النسخة اسم منطق اتفاقية الصفر متعدد العتبات (MTNCL)، أو بديلًا عنه منطق اتفاقية السكون (SCL). [ 19 ]

شبكات بتري

تُعدّ شبكات بتري نموذجًا جذابًا وفعّالًا لتحليل الدوائر غير المتزامنة (انظر النماذج اللاحقة للتزامن ). وقد طُرح نوعٌ مفيدٌ بشكلٍ خاص من شبكات بتري المُفسَّرة، يُسمى مخططات انتقال الإشارة (STGs)، بشكلٍ مستقل في عام 1985 من قِبَل ليونيد روزنبلوم وأليكس ياكوفليف [ 20 ] وتام-آن تشو [ 21 ] . ومنذ ذلك الحين، دُرست مخططات انتقال الإشارة (STGs) على نطاقٍ واسعٍ نظريًا وعمليًا [ 22 ] [ 23 ] ، مما أدى إلى تطوير أدوات برمجية شائعة لتحليل وتصميم دوائر التحكم غير المتزامنة، مثل Petrify [ 24 ] وWorkcraft [ 25 ] .

بعد شبكات بيتري، تم تطوير نماذج أخرى للتزامن يمكنها نمذجة الدوائر غير المتزامنة بما في ذلك نموذج الممثل وحسابات العمليات .

فوائد

لقد أثبتت الدوائر غير المتزامنة مجموعة متنوعة من المزايا. فكل من الدوائر شبه غير الحساسة للتأخير (QDI) (التي يُتفق عمومًا على أنها الشكل "الأكثر نقاءً" للمنطق غير المتزامن الذي يحتفظ بشمولية الحساب) والأشكال الأقل نقاءً من الدوائر غير المتزامنة التي تستخدم قيود التوقيت لتحقيق أداء أعلى ومساحة وطاقة أقل، تقدم العديد من المزايا.

  • معالجة قوية ورخيصة لحالة عدم استقرار المحكمين .
  • أداء الحالة المتوسطة: لا يقتصر زمن التشغيل (التأخير) في الحالة المتوسطة على أسوأ زمن إتمام للمكون (بوابة، سلك، كتلة، إلخ) كما هو الحال في الدوائر المتزامنة. [ 7 ] : xiv [ 3 ] : 3 ينتج عن ذلك أداء أفضل من حيث زمن الاستجابة والإنتاجية. [ 26 ] : 9 [ 3 ] : 3 تشمل الأمثلة الإكمال التخميني [ 27 ] [ 28 ] الذي طُبِّق لتصميم جامعات بادئة متوازية أسرع من الجامعات المتزامنة، وجامع فاصلة عائمة مزدوج الدقة عالي الأداء [ 29 ] يتفوق على التصاميم المتزامنة الرائدة.
    • الإنجاز المبكر : يمكن توليد المخرجات مسبقًا، عندما تكون نتيجة معالجة المدخلات قابلة للتنبؤ أو غير ذات صلة.
    • المرونة المتأصلة: قد يظهر عدد متغير من عناصر البيانات في مدخلات خط الأنابيب في أي وقت (خط الأنابيب يعني سلسلة من الوحدات الوظيفية المترابطة). يُسهم هذا في الأداء العالي مع التعامل بسلاسة مع معدلات الإدخال والإخراج المتغيرة نتيجة لتأخيرات مراحل خط الأنابيب غير المتزامنة (الوحدات الوظيفية) (مع ذلك، قد تظل الازدحامات ممكنة، ويجب أيضًا مراعاة تأخير بوابات الإدخال والإخراج [ 30 ] : 194 ). [ 26 ]
    • لا حاجة لمطابقة التوقيت بين الوحدات الوظيفية. مع ذلك، ونظرًا لاختلاف نماذج التأخير (توقعات أوقات تأخير البوابات/الأسلاك)، فإن هذا يعتمد على النهج الفعلي لتنفيذ الدوائر غير المتزامنة. [ 30 ] : 194
    • التحرر من الصعوبات المتزايدة باستمرار لتوزيع إشارة ساعة عالية التفرع وحساسة للتوقيت.
    • تتكيف سرعة الدائرة مع تغيرات درجة الحرارة والجهد بدلاً من أن تكون ثابتة عند السرعة التي تفرضها أسوأ الافتراضات. [ 3 ] : 3
  • انخفاض استهلاك الطاقة عند الطلب؛ [ 7 ] : xiv [ 26 ] : 9 [ 3 ] : 3، انعدام استهلاك الطاقة في وضع الاستعداد. [ 3 ] : 3. في عام 2005، أفادت إبسون بانخفاض استهلاك الطاقة بنسبة 70% مقارنةً بالتصميم المتزامن. [ 31 ] كما يمكن إزالة مشغلات الساعة، مما يقلل استهلاك الطاقة بشكل ملحوظ. مع ذلك، عند استخدام بعض التشفيرات، قد تتطلب الدوائر غير المتزامنة مساحة أكبر، مما يضيف عبئًا إضافيًا مماثلًا على الطاقة إذا كانت العملية الأساسية ذات خصائص تسريب ضعيفة (على سبيل المثال، عمليات التصنيع الدقيقة جدًا المستخدمة قبل إدخال المواد العازلة عالية السماحية ).
    • لا حاجة لمطابقة الطاقة بين المجالات الوظيفية غير المتزامنة المحلية للدوائر. تميل الدوائر المتزامنة إلى سحب كمية كبيرة من التيار عند حافة الساعة وبعدها بفترة وجيزة. ينخفض ​​عدد العقد التي تقوم بالتبديل (وبالتالي، كمية التيار المسحوب) بسرعة بعد حافة الساعة، ليصل إلى الصفر قبل حافة الساعة التالية مباشرة. في الدوائر غير المتزامنة، لا ترتبط أوقات تبديل العقد بهذه الطريقة، لذا يميل سحب التيار إلى أن يكون أكثر انتظامًا وأقل تقطعًا.
  • المتانة في مواجهة التباين بين الترانزستورات في عملية نقل التصنيع (وهي إحدى أخطر المشكلات التي تواجه صناعة أشباه الموصلات مع تقلص حجم الرقائق)، وتغيرات جهد التغذية، ودرجة الحرارة، ومعايير عملية التصنيع. [ 3 ] : 3
  • تداخل كهرومغناطيسي أقل حدة . [ 3 ] : 3 تُنتج الدوائر المتزامنة قدرًا كبيرًا من التداخل الكهرومغناطيسي في نطاق التردد عند (أو بالقرب جدًا من) تردد الساعة وتوافقياته؛ بينما تُنتج الدوائر غير المتزامنة أنماط تداخل كهرومغناطيسي موزعة بشكل أكثر تجانسًا عبر الطيف. [ 3 ] : 3
  • تتميز الدوائر غير المتزامنة بتصميم معياري (إعادة استخدام)، ومقاومة محسّنة للضوضاء، وتوافق كهرومغناطيسي. كما أنها أكثر تحملاً لتغيرات التصنيع وتقلبات الجهد الخارجي. [ 3 ] : 4

العيوب

  • زيادة المساحة الناتجة عن منطق إضافي لتنفيذ عملية المصافحة. [ 3 ] : 4 في بعض الحالات، قد يتطلب التصميم غير المتزامن ضعف الموارد (المساحة، وسرعة الدائرة، واستهلاك الطاقة) التي يتطلبها التصميم المتزامن، وذلك بسبب إضافة دوائر الكشف عن الاكتمال ودوائر التصميم للاختبار. [ 32 ] [ 3 ] : 4
  • بالمقارنة مع التصميم المتزامن، فإنه اعتبارًا من تسعينيات القرن الماضي وأوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين، لم يكن هناك الكثير من الأشخاص المدربين أو ذوي الخبرة في تصميم الدوائر غير المتزامنة. [ 32 ]
  • تتميز التصاميم المتزامنة بسهولة اختبارها وتصحيح أخطائها مقارنةً بالتصاميم غير المتزامنة. [ 33 ] ومع ذلك، يعارض فانت هذا الرأي، إذ يزعم أن البساطة الظاهرية للمنطق المتزامن هي نتاج النماذج الرياضية المستخدمة في مناهج التصميم الشائعة. [ 17 ]
  • إن استخدام بوابات الساعة في التصميمات المتزامنة الأكثر تقليدية هو تقريب للتصميم غير المتزامن المثالي، وفي بعض الحالات، قد تفوق بساطته مزايا التصميم غير المتزامن بالكامل.
  • قد ينخفض ​​أداء (سرعة) الدوائر غير المتزامنة في البنى التي تتطلب اكتمال المدخلات (مسار بيانات أكثر تعقيدًا). ​​[ 34 ]
  • نقص في أدوات تصميم الدوائر الإلكترونية التجارية المتخصصة وغير المتزامنة . [ 34 ] ومع ذلك، كان الوضع يتحسن ببطء بحلول عام 2006. [ 3 ] : x

تواصل

هناك عدة طرق لإنشاء قنوات اتصال غير متزامنة يمكن تصنيفها حسب البروتوكول وتشفير البيانات.

البروتوكولات

هناك مجموعتان من البروتوكولات شائعة الاستخدام تختلفان في طريقة ترميز الاتصالات:

  • المصافحة ثنائية الطور (المعروفة أيضًا باسم بروتوكول ثنائي الطور، أو ترميز عدم العودة إلى الصفر (NRZ)، أو إشارات الانتقال): يتم تمثيل الاتصالات بأي انتقال سلكي؛ الانتقالات من 0 إلى 1 ومن 1 إلى 0 تعتبر اتصالات.
  • المصافحة ذات الأربع مراحل (المعروفة أيضًا باسم بروتوكول الأربع مراحل، أو ترميز العودة إلى الصفر (RZ)): يتم تمثيل الاتصالات عن طريق انتقال السلك متبوعًا بإعادة ضبط؛ يعتبر تسلسل الانتقال من 0 إلى 1 والعودة إلى 0 بمثابة اتصال واحد.
توضيح لعملية المصافحة ثنائية ورباعية الأطوار. أعلى: مُرسِل ومُستقبِل يتواصلان بإشارات طلب وتأكيد بسيطة. يُشغّل المُرسِل خط الطلب، ويُشغّل المُستقبِل خط التأكيد. وسط: مخطط زمني لاتصالين ثنائيي الطور. أسفل: مخطط زمني لاتصال رباعي الأطوار.

على الرغم من أن الدوائر التي تُنفذ بروتوكولات رباعية الأطوار تتضمن عددًا أكبر من الانتقالات في كل عملية اتصال، إلا أنها عادةً ما تكون أسرع وأبسط من تلك التي تُنفذ بروتوكولات ثنائية الأطوار، لأن خطوط الإشارة تعود إلى حالتها الأصلية بنهاية كل عملية اتصال. أما في البروتوكولات ثنائية الأطوار، فيجب على الدوائر تخزين حالة خط الإشارة داخليًا.

تجدر الإشارة إلى أن هذه الفروقات الأساسية لا تُغطي التنوع الكبير في البروتوكولات. فقد تقتصر هذه البروتوكولات على تشفير الطلبات والإشعارات فقط، أو قد تشمل تشفير البيانات نفسها، مما يُفسر شيوع تشفير البيانات متعدد الأسلاك. وقد طُرحت العديد من البروتوكولات الأخرى الأقل شيوعًا، بما في ذلك استخدام سلك واحد للطلب والإشعار، واستخدام عدة فولتيات ذات أهمية، واستخدام النبضات فقط، أو موازنة التوقيتات لإزالة الأقفال.

ترميز البيانات

يوجد نوعان من ترميز البيانات شائعا الاستخدام في الدوائر غير المتزامنة: ترميز البيانات المجمعة وترميز المسارات المتعددة

هناك طريقة شائعة أخرى لترميز البيانات، وهي استخدام عدة أسلاك لترميز رقم واحد: تُحدد القيمة بناءً على السلك الذي يحدث عليه الحدث. وهذا يتجنب بعض افتراضات التأخير الضرورية مع ترميز البيانات المجمعة، حيث لم يعد الطلب والبيانات منفصلين.

ترميز البيانات المجمعة

يستخدم ترميز البيانات المجمعة سلكًا واحدًا لكل بت من البيانات مع إشارة طلب وإشارة تأكيد؛ وهو نفس الترميز المستخدم في الدوائر المتزامنة دون التقيد بحدوث الانتقالات على حافة الساعة. يتم إرسال الطلب والتأكيد عبر أسلاك منفصلة باستخدام أحد البروتوكولات المذكورة أعلاه. تفترض هذه الدوائر عادةً نموذج تأخير محدود، حيث تتأخر إشارات الإكمال لفترة كافية لإتمام العمليات الحسابية.

أثناء التشغيل، يُشير المُرسِل إلى توافر البيانات وصحتها عبر طلب. ثم يُشير المُستقبِل إلى اكتمال العملية عبر إشعار، مُبيّنًا قدرته على معالجة طلبات جديدة. أي أن الطلب مُضمّن مع البيانات، ومن هنا جاء اسم "البيانات المُضمّنة".

غالباً ما يشار إلى دوائر البيانات المجمعة باسم خطوط الأنابيب الدقيقة، سواء كانت تستخدم بروتوكول ثنائي الطور أو رباعي الطور، حتى لو تم تقديم المصطلح في البداية للبيانات المجمعة ثنائية الطور.

اتصال بيانات مجمعة رباعي المراحل. في الأعلى: يتم توصيل المرسل والمستقبل بخطوط بيانات، وخط طلب، وخط تأكيد. في الأسفل: مخطط زمني لاتصال بيانات مجمعة. عندما يكون خط الطلب منخفضًا، تُعتبر البيانات غير صالحة وعرضة للتغيير في أي وقت.

ترميز متعدد المسارات

يستخدم التشفير متعدد المسارات أسلاكًا متعددة دون وجود علاقة مباشرة بين البتات والأسلاك، مع إشارة تأكيد منفصلة. ويُشار إلى توفر البيانات من خلال الانتقالات نفسها على واحد أو أكثر من أسلاك البيانات (بحسب نوع التشفير متعدد المسارات)، بدلاً من إشارة طلب كما في التشفير المجمع للبيانات. وهذا يوفر ميزة عدم تأثر نقل البيانات بالتأخير. من أنواع التشفير متعدد المسارات الشائعة: التشفير الأحادي الساخن والتشفير ثنائي المسار. يُمثل التشفير الأحادي الساخن (المعروف أيضًا باسم 1 من n) عددًا في النظام العددي ذي الأساس n من خلال الاتصال على أحد الأسلاك n. أما التشفير ثنائي المسار، فيستخدم أزواجًا من الأسلاك لتمثيل كل بت من البيانات، ومن هنا جاءت تسميته "ثنائي المسار"؛ حيث يُمثل أحد السلكين في الزوج قيمة البت 0، والآخر يُمثل قيمة البت 1. على سبيل المثال، يُمثل عدد مكون من بتين مُشفّر ثنائي المسار بزوجين من الأسلاك، أي أربعة أسلاك إجمالاً. أثناء عملية نقل البيانات، تتم الاتصالات على أحد كل زوج من الأسلاك للإشارة إلى بتات البيانات. في الحالة العامة، يكون m×{\displaystyle \times }يمثل الترميز n البيانات على شكل m كلمة من الأساس n.

مخطط اتصالات ثنائية المسار و1 من 4. أعلى: مُرسِل ومُستقبِل متصلان بخطوط بيانات وخط تأكيد. وسط: مخطط زمني يُظهر المُرسِل وهو يُرسل القيم 0، 1، 2، ثم 3 إلى المُستقبِل باستخدام ترميز 1 من 4. أسفل: مخطط زمني يُظهر المُرسِل وهو يُرسل القيم نفسها إلى المُستقبِل باستخدام ترميز ثنائي المسار. بالنسبة لحجم البيانات هذا، يكون الترميز ثنائي المسار مُماثلاً لترميز 2×1 من 2.

ترميز ثنائي السكة

يُعدّ التشفير ثنائي المسار ببروتوكول رباعي المراحل الأكثر شيوعًا، ويُسمى أيضًا التشفير ثلاثي الحالات ، نظرًا لاحتوائه على حالتين صالحتين (10 و01 بعد الانتقال) وحالة إعادة ضبط (00). وهناك تشفير شائع آخر، يُؤدي إلى تنفيذ أبسط من التشفير ثنائي المسار ثنائي المراحل أحادي الترميز، وهو التشفير رباعي الحالات ، أو التشفير ثنائي المسار المُشفّر بالمستوى، والذي يستخدم بت بيانات وبت تكافؤ لتحقيق بروتوكول ثنائي المراحل.

وحدة المعالجة المركزية غير المتزامنة

تُعد وحدات المعالجة المركزية غير المتزامنة إحدى الأفكار العديدة لتغيير تصميم وحدة المعالجة المركزية بشكل جذري .

على عكس المعالج التقليدي، لا يحتوي المعالج غير المتزامن (المعالج بدون ساعة) على ساعة مركزية لتنسيق تقدم البيانات عبر مسار المعالجة. بدلاً من ذلك، يتم تنسيق مراحل المعالج باستخدام أجهزة منطقية تُسمى "وحدات تحكم مسار المعالجة" أو "وحدات تسلسل FIFO". ببساطة، تقوم وحدة تحكم مسار المعالجة بتفعيل المرحلة التالية من المنطق عند اكتمال المرحلة الحالية. وبهذه الطريقة، تصبح الساعة المركزية غير ضرورية. بل قد يكون من الأسهل تنفيذ أجهزة عالية الأداء في المنطق غير المتزامن، مقارنةً بالمنطق المعتمد على الساعة.

  • يمكن للمكونات أن تعمل بسرعات مختلفة على وحدة المعالجة المركزية غير المتزامنة؛ يجب أن تظل جميع المكونات الرئيسية لوحدة المعالجة المركزية ذات التوقيت متزامنة مع الساعة المركزية؛
  • لا يمكن لوحدة المعالجة المركزية التقليدية أن تتجاوز سرعة الأداء المتوقعة لأبطأ مرحلة/تعليمات/مكون. عندما تُنهي وحدة المعالجة المركزية غير المتزامنة عمليةً ما بسرعةٍ أكبر من المتوقع، يمكن للمرحلة التالية البدء فورًا بمعالجة النتائج، بدلًا من انتظار التزامن مع ساعة مركزية. قد تُنهي العملية أسرع من المعتاد بسبب خصائص البيانات المُعالجة (على سبيل المثال، قد تكون عملية الضرب سريعة جدًا عند الضرب في 0 أو 1، حتى عند تشغيل كود مُنتج بواسطة مُترجم بسيط)، أو بسبب وجود جهد كهربائي أو سرعة ناقل بيانات أعلى، أو درجة حرارة محيطة أقل من المعتاد أو المتوقع.

يعتقد مؤيدو المنطق غير المتزامن أن هذه القدرات ستوفر هذه الفوائد:

  • انخفاض استهلاك الطاقة لمستوى أداء معين، و
  • أعلى سرعات تنفيذ ممكنة.

تتمثل أكبر عيوب وحدة المعالجة المركزية غير المتزامنة في أن معظم أدوات تصميم وحدات المعالجة المركزية تفترض وجود وحدة معالجة مركزية متزامنة (أي دائرة متزامنة ). بل إن العديد من هذه الأدوات "تفرض ممارسات التصميم المتزامن". [ 35 ] يتطلب تصميم وحدة معالجة مركزية غير متزامنة (أي دائرة غير متزامنة) تعديل أدوات التصميم للتعامل مع المنطق غير المتزامن وإجراء اختبارات إضافية لضمان تجنب التصميم للمشاكل غير المستقرة . فعلى سبيل المثال، طوّر الفريق الذي صمم جهاز AMULET أداة تُسمى LARD [ 36 ] للتعامل مع التصميم المعقد لجهاز AMULET3.

أمثلة

على الرغم من كل الصعوبات، تم بناء العديد من وحدات المعالجة المركزية غير المتزامنة.

كان جهاز ORDVAC الذي طُرح عام 1951 خليفةً لجهاز ENIAC، وهو أول حاسوب غير متزامن يُبنى على الإطلاق. [ 37 ] [ 38 ]

كان جهاز ILLIAC II أول تصميم معالج غير متزامن تمامًا وغير مرتبط بالسرعة على الإطلاق؛ وكان أقوى جهاز كمبيوتر في ذلك الوقت. [ 37 ]

أتاحت وحدات نقل السجلات DEC PDP-16 (حوالي عام 1973) للمُجرِّب إمكانية إنشاء عناصر معالجة غير متزامنة ذات 16 بت. وكانت التأخيرات لكل وحدة ثابتة وتستند إلى أسوأ حالة توقيت للوحدة.

معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا

منذ منتصف ثمانينيات القرن الماضي، صمم معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا أربعة معالجات مركزية غير تجارية في محاولة لتقييم أداء وكفاءة الطاقة للدوائر غير المتزامنة. [ 39 ] [ 40 ]

معالج دقيق غير متزامن من معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا (CAM)

في عام 1988، كان معالج كالتك غير المتزامن (CAM) أول معالج غير متزامن وشبه غير حساس للتأخير (QDI) من إنتاج كالتك. [ 39 ] [ 41 ] يتميز المعالج ببنية RISC ISA بعرض 16 بت وذاكرتين منفصلتين للتعليمات والبيانات . [ 39 ] تم تصنيعه بواسطة شركة MOSIS وبتمويل من وكالة مشاريع الأبحاث الدفاعية المتقدمة (DARPA) . أشرف على المشروع كل من مكتب البحوث البحرية ، ومكتب بحوث الجيش ، ومكتب البحوث العلمية التابع للقوات الجوية . [ 39 ] : 12

خلال العروض التوضيحية، قام الباحثون بتحميل برنامج بسيط يعمل في حلقة تكرارية ضيقة، حيث يُرسل نبضة إلى أحد خطوط الإخراج بعد كل تعليمة. وتم توصيل خط الإخراج هذا بجهاز راسم إشارة. عند وضع كوب من القهوة الساخنة على الشريحة، تباطأ معدل النبضات (معدل الساعة الفعلي) بشكل طبيعي للتكيف مع تراجع أداء الترانزستورات الساخنة. وعند سكب النيتروجين السائل على الشريحة، ارتفع معدل تنفيذ التعليمات بشكل ملحوظ دون أي تدخل إضافي. بالإضافة إلى ذلك، عند درجات حرارة منخفضة، أمكن زيادة الجهد الكهربائي المُزوَّد للشريحة بأمان، مما أدى أيضًا إلى تحسين معدل تنفيذ التعليمات - مرة أخرى، دون أي إعدادات إضافية.

عند تطبيقها في زرنيخيد الغاليوم ( HGaAs)3 ) زُعم أنها حققت 100 مليون عملية حسابية في الثانية. [ 39 ] : 5إجمالاً، فسرت الورقة البحثية الأداء الناتج لتقنية التصنيع بمساعدة الحاسوب (CAM) على أنه متفوق مقارنةً بالبدائل التجارية المتاحة في ذلك الوقت. [ 39 ] : 5

MiniMIPS

في عام 1998، تم تصنيع MiniMIPS، وهو متحكم دقيق تجريبي غير متزامن يعتمد على معالج MIPS I. على الرغم من أن أداءه المتوقع باستخدام برنامج SPICE كان حوالي 280 مليون تعليمات في الثانية عند جهد 3.3 فولت، إلا أن التنفيذ عانى من عدة أخطاء في التصميم (خطأ بشري)، وكانت النتائج أقل بنحو 40% (انظر الجدول). [ 39 ] : 5

اللوتونيوم 8051

صُممت هذه المتحكمة الدقيقة غير المتزامنة ، التي صُنعت عام 2003، لتكون شبه غير حساسة للتأخير، ومُصممة لتحقيق كفاءة عالية في استهلاك الطاقة. [ 40 ] [ 39 ] : 9 واتبع تصميم المتحكمة الدقيقة بنية هارفارد . [ 40 ]

مقارنة أداء وحدات المعالجة المركزية في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا (بوحدة مليون عملية حسابية في الثانية ). [ ملاحظة 2 ]
اسمسنةحجم الكلمة (بت)الترانزستورات (بالآلاف)الحجم (مم)حجم العقدة (ميكرومتر)1.5 فولت2 فولت3.3 فولت5 فولت10 فولت
كام إس سي إم أو إس19881620غير متوفر1.6غير متوفر5غير متوفر1826
MiniMIPS CMOS19983220008×140.660100180غير متوفرغير متوفر
لوتونيوم 8051 CMOS20038غير متوفرغير متوفر0.18200غير متوفرغير متوفرغير متوفر4

إبسون

في عام 2004، أنتجت شركة إبسون أول معالج دقيق قابل للانحناء في العالم، أطلق عليه اسم ACT11، وهو شريحة غير متزامنة ذات 8 بت. [ 42 ] [ 43 ] [ 44 ] [ 45 ] [ 46 ] تُعد المعالجات المرنة المتزامنة أبطأ، لأن ثني المادة التي تُصنع منها الشريحة يُسبب تباينات كبيرة وغير متوقعة في تأخيرات الترانزستورات المختلفة، مما يستدعي افتراض أسوأ السيناريوهات في كل مكان، وبالتالي يجب ضبط جميع المكونات على أسوأ سرعة ممكنة. صُمم هذا المعالج للاستخدام في البطاقات الذكية ، التي تقتصر شرائحها حاليًا على أحجام صغيرة بما يكفي للحفاظ على صلابتها التامة.

شركة آي بي إم

في عام 2014، أعلنت شركة IBM عن شريحة طورتها شركة SyNAPSE تعمل بطريقة غير متزامنة، وتضم واحدة من أعلى أعداد الترانزستورات في أي شريحة تم إنتاجها على الإطلاق. تستهلك شريحة IBM طاقة أقل بكثير من أنظمة الحوسبة التقليدية في اختبارات التعرف على الأنماط. [ 47 ]

الجدول الزمني

  • ORDVAC و ILLIAC I (1951) (المتطابق) [ 37 ] [ 38 ]
  • جونياك (1953) [ 48 ]
  • فايزاك (1955)
  • كييف (1958)، وهي آلة سوفيتية تستخدم لغة البرمجة مع المؤشرات في وقت أبكر بكثير من وصولها إلى لغة PL/1 [ 49 ].
  • إلياك الثاني (1962) [ 37 ]
  • قامت جامعة فيكتوريا في مانشستر ببناء أطلس (1964)
  • أجهزة الكمبيوتر المركزية ICL 1906A و 1906S، وهي جزء من سلسلة 1900 وتم بيعها من عام 1964 لأكثر من عقد من الزمان بواسطة ICL [ 50 ].
  • أجهزة الكمبيوتر البولندية KAR-65 و K-202 (1965 و 1970 على التوالي)
  • معالجات هانيويل 6180 (1972) [ 51 ] وسلسلة 60 المستوى 68 (1981) [ 52 ] [ 53 ] التي كان برنامج Multics يعمل عليها بشكل غير متزامن
  • وحدات المعالجات الدقيقة السوفيتية ذات الشرائح البتية (أواخر السبعينيات) [ 54 ] [ 55 ] تم إنتاجها باسم К587، [ 56 ] К588 [ 57 ] وК1883 (U83x في ألمانيا الشرقية) [ 58 ]
  • المعالج الدقيق غير المتزامن في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا، أول معالج دقيق غير متزامن في العالم (1988) [ 39 ] [ 41 ]
  • ARM - تنفيذ AMULET (1993 و 2000)
  • التنفيذ غير المتزامن لـ MIPS R3000، والذي أطلق عليه اسم MiniMIPS (1998)
  • لقد جربت العديد من إصدارات معالج XAP أنماط تصميم غير متزامنة مختلفة: XAP بيانات مجمعة، وXAP 1 من 4، وXAP 1 من 2 (ثنائي المسار) (2003؟) [ 59 ]
  • معالج متوافق مع ARM (2003؟) صممه ZC Yu و SB Furber و LA Plana؛ "مصمم خصيصًا لاستكشاف فوائد التصميم غير المتزامن للتطبيقات الحساسة أمنيًا" [ 59 ]
  • SAMIPS (2003)، وهو تطبيق غير متزامن قابل للتوليف لمعالج MIPS R3000 [ 60 ] [ 61 ]
  • معالج "البنية غير المتزامنة القائمة على الشبكة" (2005) الذي ينفذ مجموعة فرعية من مجموعة تعليمات بنية MIPS [ 59 ]
  • معالج ARM996HS (2006) من شركة Handshake Solutions
  • معالج HT80C51 (2007؟) من شركة Handshake Solutions. [ 62 ]
  • Vortex، وحدة معالجة مركزية للأغراض العامة فائقة القياس ذات بنية تحميل/تخزين من Intel (2007)؛ [ 63 ] تم تطويرها كشريحة اختبار Fulcrum Microsystem 2 ولم يتم تسويقها تجاريًا، باستثناء بعض مكوناتها؛ تضمنت الشريحة ذاكرة DDR SDRAM وواجهة إيثرنت 10 جيجابت متصلة عبر شبكة نظام Nexus على شريحة بوحدة المعالجة المركزية [ 63 ] [ 64 ]
  • معالج SEAforth متعدد النوى (2008) من تشارلز إتش. مور [ 65 ]
  • معالج GA144 متعدد النوى [ 66 ] (2010) من تشارلز إتش. مور
  • TAM16: نواة IP لوحدة تحكم دقيقة غير متزامنة 16 بت (Tiempo) [ 67 ]
  • نواة Aspida غير المتزامنة DLX ؛ [ 68 ] تم تنفيذ معالج DLX غير المتزامن مفتوح المصدر (ASPIDA) بنجاح في كل من إصدارات ASIC وFPGA [ 69 ]

انظر أيضاً

ملحوظات

مراجع

  1. 1 2 هورويتز، مارك (2007). "محاضرة متقدمة في تصميم دوائر VLSI" . جامعة ستانفورد، مختبر أنظمة الحاسوب. مؤرشف من الأصل بتاريخ 21-04-2016.
  2. ^ ستونستروب، يورغن (1994). نهج رسمي لتصميم الأجهزة . بوسطن، ماساتشوستس، الولايات المتحدة الأمريكية: سبرينغر الولايات المتحدة الأمريكية. رقم ISBN 978-1-4615-2764-0. OCLC 852790160 . 
  3. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 سبارسو، ينس (أبريل 2006). "تصميم الدوائر غير المتزامنة: دليل تعليمي" (ملف PDF) . الجامعة التقنية في الدنمارك.
  4. ↑ ناوك، إس إم؛ سينغ، إم. (مايو-يونيو 2015). "التصميم غير المتزامن - الجزء 1: نظرة عامة وأحدث التطورات" (ملف PDF) . مجلة IEEE للتصميم والاختبار . 32 (3): 5-18 . doi : 10.1109/MDAT.2015.2413759 . S2CID 14644656. مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) بتاريخ 21 ديسمبر 2018. تم الاطلاع عليه بتاريخ 27 أغسطس 2019 . 
  5. ↑ ناوك، إس إم؛ سينغ، إم. (مايو-يونيو 2015). "التصميم غير المتزامن - الجزء 2: الأنظمة والمنهجيات" (ملف PDF) . مجلة IEEE للتصميم والاختبار . 32 (3): 19-28 . doi : 10.1109/MDAT.2015.2413757 . S2CID 16732793. مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) بتاريخ 21-12-2018 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 27-08-2019 . 
  6. 1 2 3 4 5 6 "لماذا التصميم غير المتزامن؟" . شركة جالوا . 15 يوليو 2021. تم الاطلاع عليه بتاريخ 4 ديسمبر 2021 .
  7. 1 2 3 4 5 مايرز، كريس جيه. (2001). تصميم الدوائر غير المتزامنة . نيويورك: جون وايلي وأولاده. ISBN 0-471-46412-0. OCLC 53227301 . 
  8. ↑ مولر، دي إي (1955). نظرية الدوائر غير المتزامنة، التقرير رقم 66. مختبر الحاسوب الرقمي، جامعة إلينوي في أوربانا-شامبين.
  9. ↑ ميلر، ريموند إي. (1965). نظرية التبديل، المجلد الثاني . وايلي.
  10. ↑ فان بيركل، سي إتش؛ جوزيفس، إم بي؛ ناوك، إس إم (فبراير 1999). "تطبيقات الدوائر غير المتزامنة" (ملف PDF) . وقائع معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات . 87 (2): 234-242 . doi : 10.1109/5.740016 . مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 3 أبريل 2018. تم الاطلاع عليه بتاريخ 27 أغسطس 2019 .
  11. ↑ فاسيوكيفيتش، فاديم أو. (1984). "الوصلة المنطقية كعملية منطقية/ديناميكية. التعريف والتنفيذ والتطبيقات". التحكم الآلي وعلوم الحاسوب . 18 (6): 68-74 .(ملاحظة: لا تزال الدالة تسمى whenjunction بدلاً من venjunction في هذا المنشور.)
  12. ↑ فاسيوكيفيتش، فاديم أو. (1998). "متواليات رتيبة من مجموعات البيانات الثنائية وتحديدها باستخدام الدوال الوصلية". التحكم الآلي وعلوم الحاسوب . 32 (5): 49-56 .
  13. ↑ فاسيوكيفيتش، فاديم أو. (أبريل 2007). "فك تشفير التسلسلات غير المتزامنة". التحكم الآلي وعلوم الحاسوب . 41 (2). مطبعة أليرتون: 93-99 . doi : 10.3103/S0146411607020058 . ISSN 1558-108X . S2CID 21204394 .  
  14. ↑ فاسيوكيفيتش، فاديم أو. (2009). "عناصر المنطق غير المتزامن. الوصلة المنطقية والتسلسل" (ملف PDF) . مؤرشف (ملف PDF) من الأصل بتاريخ 22-07-2011.(118 صفحة)
  15. ↑ فاسيوكيفيتش، فاديم أو. (2011). كُتب في ريغا، لاتفيا. عوامل التشغيل غير المتزامنة للمنطق التتابعي: فينجانكشن وسيكشن - تحليل وتصميم الدوائر الرقمية . سلسلة محاضرات في الهندسة الكهربائية. المجلد 101 ( الطبعة الأولى). برلين / هايدلبرغ، ألمانيا: سبرينغر-فيرلاغ . doi : 10.1007/978-3-642-21611-4 . ISBN   978-3-642-21610-7ISSN 1876-1100 . LCCN 2011929655 .​  (13+1+123+7 صفحات) (ملاحظة: يذكر الغلاف الخلفي لهذا الكتاب خطأً أنه المجلد 4، بينما هو في الواقع المجلد 101.)
  16. ↑ فانت، كارل م. (فبراير 2005). التصميم المحدد منطقيًا: تصميم نظام بدون ساعة باستخدام منطق اتفاقية NULL (NCL) ( الطبعة الأولى). هوبوكين، نيو جيرسي، الولايات المتحدة الأمريكية: وايلي-إنترساينس / جون وايلي وأولاده، المحدودة . ISBN  978-0-471-68478-7. إل سي سي إن 2004050923 . (١٦+٢٩٢ صفحة)
  17. 1 2 فانت، كارل م. (أغسطس 2007). إعادة النظر في علوم الحاسوب: نموذج الاستدعاء للتعبير عن العمليات ( الطبعة الأولى). هوبوكين، نيو جيرسي، الولايات المتحدة الأمريكية: وايلي-إنترساينس / جون وايلي وأولاده، المحدودة. ISBN  978-0-471-79814-9LCCN 2006052821. تم الاطلاع عليه بتاريخ 23-07-2023 . (xix+1+269 صفحة)
  18. ↑ سميث، سكوت سي؛ دي، جيا (2009). تصميم الدوائر غير المتزامنة باستخدام المنطق التقليدي الصفري (NCL) . محاضرات توليف الدوائر والأنظمة الرقمية. دار مورغان وكلايبول للنشر . الصفحات 61-73 . الرقم الدولي الموحد للدوريات الإلكترونية 1932-3174 . الرقم الدولي الموحد للكتب   978-1-59829-981-6ISSN 1932-3166 . المحاضرة رقم 23 سميث ، سكوت سي؛ دي، جيا (2022) [23-07-2009]. تصميم الدوائر غير المتزامنة باستخدام المنطق التقليدي الصفري (NCL) . محاضرات توليف الدوائر والأنظمة الرقمية. جامعة أركنساس ، أركنساس، الولايات المتحدة الأمريكية: سبرينغر نيتشر سويسرا إيه جي . doi : 10.1007/978-3-031-79800-9 . eISSN : 1932-3174 . ISBN  978-3-031-79799-6ISSN 1932-3166 . المحاضرة رقم 23. تاريخ الاسترجاع: 10 سبتمبر 2023 . (x+86+6 صفحات)
  19. ↑ سميث، سكوت سي؛ دي، جيا. "تصميم دائرة غير متزامنة متعددة العتبات منخفضة الطاقة للغاية (US 7,977,972)" . تم الاسترجاع في 12 ديسمبر 2011 .
  20. ↑ روزنبلوم، ل. يا.؛ ياكوفليف، أ. ف. (يوليو 1985). "مخططات الإشارة: من المخططات ذاتية التوقيت إلى المخططات الموقوتة. وقائع ورشة العمل الدولية حول شبكات بيتري الموقوتة" (ملف PDF) . تورينو، إيطاليا: مطبعة IEEE CS. الصفحات 199-207 . مؤرشف (ملف PDF) من النسخة الأصلية بتاريخ 23 أكتوبر 2003. 
  21. ↑ تشو، ت.-أ. (1986-06-01). "حول نماذج تصميم أنظمة VLSI الرقمية غير المتزامنة" . التكامل . 4 (2): 99-113 . doi : 10.1016/S0167-9260(86)80002-5 . ISSN 0167-9260 . 
  22. ↑ ياكوفليف، ألكسندر؛ لافانيو، لوتشيانو؛ سانجيوفاني-فينسينتيلي، ألبرتو (1996-11-01). "نموذج موحد لرسم بياني لانتقال الإشارة لتوليف دوائر التحكم غير المتزامنة" . الأساليب الرسمية في تصميم الأنظمة . 9 (3): 139-188 . doi : 10.1007/BF00122081 . ISSN 1572-8102 . S2CID 26970846 .  
  23. ↑ كورتاديلا، ج.؛ كيشينيفسكي، م.؛ كوندراتيف، أ.؛ لافانيو، ل.؛ ياكوفليف، أ. (2002). توليف المنطق لوحدات التحكم والواجهات غير المتزامنة . سلسلة سبرينغر في الإلكترونيات الدقيقة المتقدمة. المجلد 8. برلين / هايدلبرغ، ألمانيا: سبرينغر برلين هايدلبرغ. doi : 10.1007/978-3-642-55989-1 . ISBN  978-3-642-62776-7.
  24. ↑ "Petrify: منشورات ذات صلة" . www.cs.upc.edu . تم الاطلاع عليه بتاريخ 28-07-2021 .
  25. ↑ "ابدأ - Workcraft" . workcraft.org . تم الاطلاع عليه بتاريخ 28-07-2021 .
  26. 1 2 3 ناوك، إس إم؛ سينغ، إم. (سبتمبر-أكتوبر 2011). "خطوط الأنابيب غير المتزامنة عالية الأداء: نظرة عامة" (ملف PDF) . مجلة IEEE لتصميم واختبار الحواسيب . 28 (5): 8-22 . رمز Bibcode : 2011IDTC...28....8N . doi : 10.1109/mdt.2011.71 . S2CID 6515750. مؤرشف من النسخة الأصلية (PDF) بتاريخ 21 أبريل 2021. تم الاطلاع عليه بتاريخ 27 أغسطس 2019 . 
  27. ↑ ناوك، إس إم؛ يون، كي واي؛ بيريل، بي إيه؛ دوبلي، إيه إي (مارس 1997). "الإكمال التخميني لتصميم دوائر الجمع الديناميكية غير المتزامنة عالية الأداء" (ملف PDF) . وقائع الندوة الدولية الثالثة حول البحوث المتقدمة في الدوائر والأنظمة غير المتزامنة . الصفحات 210-223 . doi : 10.1109/ASYNC.1997.587176 . ISBN  0-8186-7922-0S2CID 1098994. مؤرشف من الأصل (PDF) بتاريخ 21-04-2021 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 27-08-2019 . 
  28. ↑ ناوك، إس إم (سبتمبر 1996). "تصميم جامع غير متزامن منخفض زمن الوصول باستخدام الإكمال التخميني" (ملف PDF) . وقائع معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات - الحوسبة والتقنيات الرقمية . 143 (5): 301-307 . doi : 10.1049/ip-cdt:19960704 (غير نشط بتاريخ 11 يوليو 2025). مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 22 أبريل 2021. تم الاطلاع عليه بتاريخ 27 أغسطس 2019 .{{cite journal}}: صيانة CS1: رقم التعريف الرقمي غير نشط اعتبارًا من يوليو 2025 ( رابط )
  29. ↑ الشيخ، ب.؛ مانوهار، ر. (مايو 2010). "جامع فاصلة عائمة مزدوج الدقة غير متزامن مُحسَّن المعاملات وفقًا لمعيار IEEE 754" (ملف PDF) . وقائع ندوة IEEE الدولية حول الدوائر والأنظمة غير المتزامنة (Async) : 151-162 . مؤرشف من النسخة الأصلية (PDF) بتاريخ 21 أبريل 2021. تم الاطلاع عليه بتاريخ 27 أغسطس 2019 .
  30. 1 2 ساساو، تسوتومو (1993). توليف المنطق وتحسينه . بوسطن، ماساتشوستس، الولايات المتحدة الأمريكية: سبرينغر الولايات المتحدة الأمريكية. ISBN 978-1-4615-3154-8. OCLC 852788081 . 
  31. ↑ "إبسون تطور أول معالج دقيق غير متزامن مرن 8 بت في العالم" 2005
  32. 1 2 فوربر، ستيف. "مبادئ تصميم الدوائر غير المتزامنة" (ملف PDF) . صفحة 232. مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 26-04-2012 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 13-12-2011 .
  33. ↑ "حافظ على التزامن التام: تخلص من مشاكل المنطق غير المتزامن". أخبار الهندسة الشخصية والأجهزة، نوفمبر 1997، الصفحات 53-55. http://www.fpga-site.com/kiss.html
  34. 1 2 فان ليوين، تي إم (2010). تنفيذ وتوليد تلقائي لمخطط تدفق البيانات المجدول غير المتزامن . دلفت.
  35. ↑ كروجر، روبرت (15 مارس 2005). "تلفزيون الواقع لمهندسي تصميم الدوائر المتكاملة القابلة للبرمجة!" . eetimes.com . تاريخ الاسترجاع: 11 نوفمبر 2020 .
  36. ↑ LARD مؤرشف في 6 مارس 2005، في Wayback Machine
  37. ١ ٢ ٣ ٤ "في خمسينيات وستينيات القرن العشرين، استُخدم التصميم غير المتزامن في العديد من الحواسيب المركزية المبكرة، بما في ذلك ILLIAC I وILLIAC II ...". تاريخ موجز لتصميم الدوائر غير المتزامنة
  38. 1 2 "إن جهاز Illiac هو جهاز كمبيوتر ثنائي متوازي غير متزامن يتم فيه تمثيل الأرقام السالبة على أنها مكملات ثنائية." - ملخص نهائي لـ "تقنيات تصميم Illiac" 1955.
  39. ١ ٢ ٣ ٤ ٥ ٦ ٧ ٨ ٩ ١٠ مارتن، أ. ج.؛ نيستروم، م.؛ وونغ، س. ج. (نوفمبر ٢٠٠٣). "ثلاثة أجيال من المعالجات الدقيقة غير المتزامنة". تصميم واختبار الحواسيب IEEE . ٢٠ (٦): ٩-١٧ . Bibcode : 2003IDTC...20....9M . doi : 10.1109/MDT.2003.1246159 . ISSN 0740-7475 . S2CID 15164301 .  
  40. مارتن ، أ. ج.؛ نيستروم، م.؛ بابادانتوناكيس، ك.؛ بينزيس، ب. إ.؛ براكاش، ب.؛ وونغ، س. ج.؛ تشانغ، ج.؛ كو، ك. س.؛ لي، ب.؛ أو، إ.؛ بو، ج. (2003). " اللوتونيوم: متحكم دقيق 8051 غير متزامن ذو طاقة أقل من نانو جول" . المؤتمر الدولي التاسع للدوائر والأنظمة غير المتزامنة، 2003. وقائع المؤتمر (ملف PDF) . فانكوفر، كولومبيا البريطانية، كندا: جمعية IEEE للحاسوب. الصفحات 14-23 . doi : 10.1109/ASYNC.2003.1199162 . ISBN  978-0-7695-1898-5. S2CID 13866418 . 
  41. 1 2 مارتن، آلان ج. (2014-02-06). "قبل 25 عامًا: أول معالج دقيق غير متزامن" . تقارير فنية في علوم الحاسوب. معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا. doi : 10.7907/Z9QR4V3H .{{cite journal}}يتطلب الاستشهاد بالمجلة ( مساعدة )|journal=
  42. ↑ "سيكو إبسون تُشير إلى معالج مرن عبر تقنية TFT" مؤرشف بتاريخ 1 فبراير 2010 في Wayback Machine بواسطة مارك لابيدوس 2005
  43. ↑ "معالج دقيق غير متزامن مرن 8 بت يعتمد على تقنية TFT المصنوعة من السيليكون متعدد التبلور منخفض الحرارة" بقلم كاراكي وآخرون، 2005. الملخص: "معالج دقيق غير متزامن مرن 8 بت ACTII ... مستوى الطاقة 30% من نظيره المتزامن."
  44. ↑ يحتوي كتاب "مقدمة عن أنشطة البحث والتطوير لتقنية TFT في شركة سيكو إبسون" لتاتسويا شيمودا (2005؟) على صورة "معالج دقيق غير متزامن مرن 8 بت، ACT11"
  45. ↑ "إبسون تطور أول معالج دقيق غير متزامن مرن 8 بت في العالم"
  46. ↑ "سيكو إبسون تُفصّل المعالج الدقيق المرن: أوراق A4 من الورق الإلكتروني قيد التطوير" بقلم بول كاليندر 2005
  47. ↑ "برنامج SyNAPSE يطور شريحة متطورة مستوحاة من الدماغ" مؤرشف بتاريخ 10 أغسطس 2014 في Wayback Machine . 7 أغسطس 2014.
  48. ↑ تاريخ جونياك مكتوب عام 1968
  49. ↑ ف.م. غلوشكوف وإ.ل. يوشتشينكو. الوصف الرياضي للحاسوب "كييف". جمهورية أوكرانيا الاشتراكية السوفيتية، 1962 (باللغة الروسية)
  50. ↑ "إحياء الكمبيوتر - العدد 18" .
  51. ↑ "كانت هذه التقنية غير متزامنة تمامًا، حيث كانت لوحاتها التي يزيد عددها عن مئة لوحة ترسل الطلبات، وتخصص النتائج لشخص آخر، وتستولي على إشارات أو بيانات شخص آخر، وتطعن بعضها البعض بطرق طريفة مختلفة، والتي كانت تفشل أحيانًا (كان مؤقت "العملية غير مكتملة" ينطلق ويتسبب في عطل). ... لم يكن هناك أي تلميح لاستراتيجية تزامن منظمة: نبضات مختلفة من "جاهز الآن"، و"حسنًا، انطلق"، و"خذ دورة" كانت تتدفق عبر اللوحة الخلفية الضخمة، وتتفاعل مع الحالة المناسبة، وتؤثر على اللوحة التالية. لم تخلُ هذه التقنية، التي تبدو ارتجالية، من جاذبيتها، فقد سهّلت درجة كبيرة من التداخل ... بالإضافة إلى [تقسيم وتجزئة] آلية عناوين Multics إلى بنية 6000 الحالية بطريقة بارعة ونمطية ومدهشة ... . ومع ذلك، لم يكن تعديل المعالج وتصحيح أخطائه أمرًا ممتعًا." "مسرد Multics: ... 6180"
  52. ↑ "10/81 ... DPS 8/70M CPUs" التسلسل الزمني لـ Multics
  53. ↑ "كانت السلسلة 60، المستوى 68 مجرد إعادة تغليف للسلسلة 6180." ميزات أجهزة Multics: السلسلة 60، المستوى 68
  54. ↑ أ.أ.فاسينكوف، في إل دشكونيان، بي آر ماشيفيتش، بي في نيستيروف، في في تيلينكوف، جو. إي. شيشيرين، دي.إي. جوديتسكي، "نظام حوسبة المعالجات الدقيقة"، براءة الاختراع رقم US4124890، 7 نوفمبر 1978.
  55. ↑ الفصل 4.5.3 في سيرة دي آي جوديتسكي (باللغة الروسية)
  56. ↑ "السلسلة 587 - مجموعة رقائق من الاتحاد السوفيتي السابق" . مؤرشفة من الأصل بتاريخ 17-07-2015 . تم الاطلاع عليها بتاريخ 16-07-2015 .
  57. ↑ "السلسلة 588 - مجموعة رقائق من الاتحاد السوفيتي السابق" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 17-07-2015 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 16-07-2015 .
  58. ↑ "سلسلة 1883/U830 - مجموعة رقائق من الاتحاد السوفيتي السابق" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 22-07-2015 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 19-07-2015 .
  59. 1 2 3 "بنية غير متزامنة قائمة على الشبكة للأجهزة المشفرة" بقلم ليليانا سبادافيكيا 2005 في القسم "4.10.2 تحليل القناة الجانبية للبنى غير المتزامنة ذات المسارين" والقسم "5.5.5.1 مجموعة التعليمات"
  60. ↑ تشانغ، تشياني؛ ثيودوروبولوس، جورجيوس (2024). "ساميبس: معالج غير متزامن مُصنّع". arXiv : 2409.20388 [ cs.AR ].
  61. ↑ تشانغ، تشياني؛ ثيودوروبولوس، جورجيوس (2003). "نحو معالج MIPS غير متزامن" . في: أوموندي، آموس؛ سيدوخين، ستانيسلاف (محرران). التطورات في هندسة أنظمة الحاسوب . سلسلة محاضرات في علوم الحاسوب. برلين، هايدلبرغ: سبرينغر. ص 137-150 . doi : 10.1007/978-3-540-39864-6_12 . ISBN  978-3-540-39864-6.
  62. ↑ "Handshake Solutions HT80C51" "إن Handshake Solutions HT80C51 عبارة عن تطبيق منخفض الطاقة وغير متزامن لـ 80C51 يستخدم تقنية المصافحة، وهو متوافق مع مجموعة تعليمات 8051 القياسية."
  63. 1 2 لاينز، أندرو (مارس 2007). "الدوامة: معالج غير متزامن فائق القياس". المؤتمر الدولي الثالث عشر لمعهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات حول الدوائر والأنظمة غير المتزامنة (ASYNC'07) . الصفحات 39-48 . doi : 10.1109/ASYNC.2007.28 . ISBN  978-0-7695-2771-0. S2CID 33189213 . 
  64. ↑ لاينز، أ. (2003). "نيكسوس: وصلة متقاطعة غير متزامنة لتصميمات الأنظمة المتزامنة على رقاقة". وقائع الندوة الحادية عشرة حول الوصلات عالية الأداء، 2003. ستانفورد، كاليفورنيا، الولايات المتحدة الأمريكية: جمعية IEEE للحاسوب. ص 2-9 . doi : 10.1109/CONECT.2003.1231470 . ISBN  978-0-7695-2012-4. S2CID 1799204 . 
  65. ↑ نظرة عامة على SEAforth مؤرشفة بتاريخ 2008-02-02 في Wayback Machine "... تصميم دائرة غير متزامنة في جميع أنحاء الشريحة. لا توجد ساعة مركزية مع مليارات العقد الغبية التي تبدد طاقة غير مفيدة. ... أنوية المعالج غير متزامنة داخليًا."
  66. ↑ "GreenArrayChips" "رقائق حاسوب متعددة منخفضة الطاقة للغاية مع ملحقات مدمجة."
  67. ↑ Tiempo: Asynchronous TAM16 Core IP
  68. ↑ "ASPIDA sync/async DLX Core" . OpenCores.org . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2014-09-05 .
  69. ↑ "معالج DLX غير متزامن مفتوح المصدر (ASPIDA)" .

للمزيد من القراءة

  • برنامج TiDE من شركة Handshake Solutions في هولندا، هو أداة تجارية لتصميم الدوائر غير المتزامنة. يتوفر البرنامج بمعالجات ARM (ARM996HS) و8051 (HT80C51) غير المتزامنة التجارية.
  • مقدمة في تصميم الدوائر غير المتزامنة. مؤرشفة بتاريخ 23 يونيو 2010 في أرشيف الإنترنت (Wayback Machine) بقلم ديفيس وناوك.
  • منطق الاتفاقية الصفرية ، وهو أسلوب تصميم رائد ابتكره ثيسيوس لوجيك، الذين قاموا بتصنيع أكثر من 20 دائرة متكاملة خاصة بالتطبيقات (ASICs) تعتمد على نوى المتحكمات الدقيقة NCL08 وNCL8501 الخاصة بهم.
  • حالة التصميم غير المتزامن في برنامج تقنيات مجتمع المعلومات الصناعية (IST)، IST-1999-29119، إعداد: د. أ. إدواردز و و. ب. تومز، يونيو 2004، عبر الموقع الإلكتروني www.scism.lsbu.ac.uk
  • النجمة الحمراء هي نسخة من معالج MIPS R3000 مُنفذة باستخدام المنطق غير المتزامن
  • كانت معالجات Amulet الدقيقة عبارة عن معالجات ARM غير متزامنة، تم بناؤها في التسعينيات في جامعة مانشستر ، إنجلترا
  • معالج SAMIPS غير المتزامن MIPS R3000 المُصنّع.
  • بروتوكول N الذي طورته شركة Navarre AsyncArt، هو أول منهجية تصميم غير متزامنة تجارية لأجهزة FPGA التقليدية
  • PGPSALM هو تطبيق غير متزامن للمعالج الدقيق 6502
  • الصفحة الرئيسية لمجموعة Caltech Async
  • تيمبو : شركة فرنسية توفر الملكية الفكرية غير المتزامنة وأدوات التصميم
  • بيان صحفي حول وحدة المعالجة المركزية المرنة Epson ACT11
  • صفحة مجموعة نيوكاسل أبون تاين غير المتزامنة
  • شعار ويكيميديا ​​كومنزالوسائط المتعلقة بالدوائر غير المتزامنة على ويكيميديا ​​كومنز