Circuitos secuenciales asíncronos – Part 1

Requisito previo: introducción de circuitos secuenciales 

Los circuitos secuenciales son aquellos que utilizan variables de entrada anteriores y actuales almacenando su información y colocándolas nuevamente en el circuito en el siguiente ciclo de reloj (activación). 

Hay dos tipos de entrada a la lógica combinacional. Las entradas externas que provienen del exterior del diseño del circuito no están controladas por el circuito . Las entradas internas son funciones de un estado de salida anterior. 

Los circuitos secuenciales asíncronos no utilizan señales de reloj como lo hacen los circuitos síncronos. En cambio, el circuito es impulsado por los pulsos de las entradas, lo que significa que el estado del circuito cambia cuando cambian las entradas. Además, no utilizan pulsos de reloj. El cambio de estado interno ocurre cuando hay un cambio en la variable de entrada. Sus elementos de memoria son flip-flops sin reloj o elementos de retardo de tiempo. Son similares a los circuitos combinacionales con retroalimentación. 

Ventajas – 

• Sin señal de reloj, por lo tanto, sin esperar un pulso de reloj para comenzar a procesar las entradas, por lo tanto, rápido. Su velocidad es más rápida y teóricamente limitada solo por los retrasos de propagación de las puertas lógicas.
• Manejo robusto. Unidades de función de mayor rendimiento, que proporcionan finalización en el caso promedio en lugar de finalización en el peor de los casos. Menor consumo de energía porque no hay transición de transistor cuando no está realizando cálculos útiles. La ausencia de controladores de reloj reduce el consumo de energía. Interferencia electromagnética menos grave (EMI).
• Más tolerante a las variaciones del proceso y las fluctuaciones de voltaje externo. Logre un alto rendimiento mientras maneja con elegancia las tasas de entrada y salida variables y los retrasos en las etapas de la canalización que no coinciden. Libre de las dificultades de distribuir una señal de reloj sensible a la temporización y de alta distribución. Mejor modularidad.
• Menos suposiciones sobre el proceso de fabricación. La velocidad del circuito se adapta a las condiciones cambiantes de temperatura y voltaje. Inmunidad a la variabilidad de transistor a transistor en el proceso de fabricación, que es uno de los problemas más serios que enfrenta la industria de los semiconductores.

Desventajas – 

• Algunos circuitos asíncronos pueden requerir energía adicional para ciertas operaciones.
• Más difícil de diseñar y sujeto a problemas como la sensibilidad a los tiempos de llegada relativos de las entradas a las puertas. Si las transiciones en dos entradas llegan casi al mismo tiempo, el circuito puede entrar en un estado incorrecto dependiendo de las ligeras diferencias en los retrasos de propagación de las puertas, lo que se conoce como condición de carrera .
• El número de elementos del circuito (transistores) puede duplicar el de los circuitos síncronos. Menos personas están capacitadas en este estilo en comparación con el diseño síncrono. Difícil de probar y depurar. Su producción es incierta .
• El rendimiento de los circuitos asíncronos puede verse reducido en arquitecturas que tienen una ruta de datos compleja. Falta de herramientas EDA comerciales dedicadas, asincrónicas y centradas en el diseño.

Referencias –  
Circuito asíncrono – Wikipedia  
Circuitos secuenciales asíncronos – viden