نظرة غير متوقعة على دوائر غير متزامنة مستقلة عن السرعة

في العلوم غير المتزامنة ، يحتل مكانة مركزية خاصية الدارات ، والتي تسمى استقلال السرعة ، في سرعة اللغة الإنجليزية المستقلة (المشار إليها فيما يلي باسم SI). ويعتقد أن هذه الخاصية هي تناظرية لاستقلالية الدوائر غير المتزامنة عن تأخير العناصر المنطقية. ليس من المستغرب أن يتم ذكر مصطلح SI في كل عمل تقريبًا على عدم التزامن. لكن بشكل دوري تظهر بعض الشكوك الغامضة فيما يتعلق بهذا المصطلح. ليس من قبيل المصادفة أن يتم استبدال هذا المصطلح بشكل متزايد بمصطلح آخر يسمى المزامنة الذاتية. سوف نداء إلى المصدر تساعد في توضيح هذا الموقف. هذا هو المجلد الثاني من كتاب R. Miller Theory of Switching Circuits ، أو بتعبير أدق ، الفصل 10 ، ودعا نظرية تبديل الدوائر ، مستقلة عن السرعة.

لذلك ، هنا هو تعريف الدوائر المستقلة السرعة.



الفئة (التكافؤ) هي مجموعة كاملة من الحالات المقبولة لدائرة ، بحيث توجد في أي ولاية من هذه المجموعة سلسلة من الحالات المقبولة تبدأ من حالة معينة وتحتوي على جميع حالات مجموعة معينة. بمعنى آخر ، من أي ولاية في الفصل ، يمكنك الدخول إلى أي ولاية من نفس الفصل.

تكون فئة (معادلة) نهائية إذا كان من المستحيل الانتقال من حالات فئة معينة إلى حالة تنتمي إلى فئة أخرى.

على سبيل المثال ، جميع أنماط المعيشة (السلوكيات) مستقلة عن السرعة. كما أنها لا تعتمد على سرعة الدائرة ، والتي تتوقف بالضرورة في النهاية ، وفي حالة واحدة.

علاوة على ذلك ، يؤسس المؤلف اتصالًا بين مخططات SI من ناحية ، وبين مخططات التوزيع شبه النمطية والمتسلسلة من ناحية أخرى. وفي الختام ، يستشهد بقائمة من الخصائص المميزة للدوائر المستقلة عن السرعة.



النقطة الأولى مثيرة للاهتمام بشكل خاص. تقول فقط أن الدوائر المستقلة عن السرعة لا تعتمد على تأخير العناصر المنطقية. لسوء الحظ ، لا ينص النص صراحةً على أسباب هذا الاستنتاج. ربما هذا هو سبب سوء الفهم اللاحق حول مصطلح SI. في الواقع ، هذا الاستنتاج صحيح تماما. في بداية الفصل 10 ، يقدم المؤلف قواعد لحساب الحالات اللاحقة.



انتقال الدائرة إلى الحالة التالية هو نتيجة تبديل ناتج بعض العناصر المنطقية (أو مخرجات عدة عناصر). أي أن الفاصل الزمني بين تهيئة الظروف لتبديل عنصر المنطق (الإثارة) والتبديل نفسه لا يقتصر على أي شيء. ومثل هذه الفترة الزمنية تأخير العنصر المنطقي. وهذا هو ، من البداية ، ينطلق المؤلف من افتراض أن التأخير في عناصر المنطق يمكن أن يكون كبيرًا بشكل تعسفي. في الواقع ، ما يلي هو مكتوب أبعد قليلا.



حسنًا ، لتبديد كل الشكوك ، اقتباس من الصفحة الأولى من الفصل 10.



وهكذا ، تم تأسيس حقيقة لا جدال فيها: الاستقلال عن التأخير في العناصر المنطقية ليس خاصية للدائرة ، بل خاصية للنموذج الذي يتم فيه التحقيق في هذه الدائرة. أي أن أي دارة ، SI أو لا SI ، يتم التحقيق فيها بالطريقة نفسها كما هو موضح من قبل R. Miller ، مستقلة عن تأخيرات العناصر المنطقية. في الوقت نفسه ، يمكن التحقيق في أي دائرة في نموذج مع تأخير محدود. في مثل هذا النموذج ، تعد مجموعة الحالات المقبولة مجموعة فرعية من مجموعة الحالات المقبولة عند النظر في نفس المخطط في نموذج مع تأخير غير محدود للعنصر. عند فحص الدائرة في نموذج مع تأخير محدود للعنصر ، قد تكون الدائرة مستقلة عن السرعة وتعتمد في الوقت نفسه على تأخير العناصر.

وبالتالي ، اتضح أن استقلال الدائرة عن التأخير في العناصر المنطقية لا يرتبط بأي حال بملكية SI. ثم يطرح السؤال التالي: ما الهدف من إدخال تعريف الاستقلال عن السرعة؟ في الواقع ، النظر في اثنين من أنماط وسلوكهم.



الإشارات a ، b لكلتا الدائرتين هي المدخلات ، والإشارات x ، y هي الإخراج. كل المخططات تنفيذ السلوكيات معقولة تماما. ولكن في نفس الوقت ، الدائرة 1 لا تعتمد على السرعة ، والدائرة 2 لا تملك مثل هذه الخاصية. نعم ، يمكننا القول أن تعريف SI تم تقديمه دون تقسيم الإشارات إلى المدخلات والمخرجات. لكن هذا الفصل بين الإشارات من قبل المؤلف كان ضمنيًا ، وهناك ملاحظة في النص حول هذا.

يتم الكشف عن مغزى ومعقولية إدخال تعريف خاصية SI فقط فيما يتعلق بخاصية شبه النموذجية. بالنسبة للدوائر ذات خاصية شبه الوحدات ، يمكن لكل إشارة إزالة الإثارة فقط من خلال التبديل. المخططات غير شبه النمطية أثناء التنفيذ المادي محفوفة بالأخطاء والحالات الثابتة. يمكن اعتبار المخططات شبه النمطية فقط مستقرة.

لكن العلاقة بين خصائص شبه نمطية والاستقلال عن السرعة من جانب واحد. أي أن المخططات شبه المعيارية مستقلة عن السرعة ، لكن العكس ليس صحيحًا. قد لا تكون الدوائر SI شبه وحدات. وهذا هو ، والخاص حقا تقسيم الدوائر الدوائر وفقا للاستقرار وشبه وحدات. من المهم أن نفهم أن الدوائر شبه المعيارية يمكن أن تعتمد أيضًا على تأخير العناصر المنطقية ، إذا أخذناها في نموذج بتأخير محدود.

لكن هذا ليس كل شيء. يتم تعريف خاصية شبه نمطية أيضًا للدوائر المستقلة ، أي دون تقسيم الإشارات إلى المدخلات والمخرجات. لهذا السبب ، لا تفي مخططات الاختيار الحر (السلوكيات) بمعايير شبه النموذجية. وفي الوقت نفسه ، يمكن أن تكون هذه المخططات مستقرة بقدر شبه وحدات. على سبيل المثال ، المخطط أعلاه 2 ليس شبه وحدات ، ولكن من حيث الاستقرار ، فإنه ليس بأي حال أدنى من المخطط 1 ، وهو شبه وحدات.

هناك طريقة للخروج من هذا المأزق. يعرّف كتاب J. Cortadella، M. Kishinevsky، A. Kondratyev، L. Lavagno، A. Yakovlev "Logic Synthesis for Controlles Unynchronous and Interfaces" تعريف خاصية الثبات في المخرجات.



تعتبر خاصية OP هي الخاصية الفعلية التي تفصل المخططات (السلوكيات) إلى مستقرة وغير مستقرة. إنها خاصية OP التي يجب أن تحل محل خاصية SI. لا ينبغي أن ننسى أن الاستقلال عن تأخير العناصر المنطقية هو خاصية للنموذج الذي تتم فيه دراسة الدوائر (السلوكيات). وقد تعتمد دوائر OP أيضًا على تأخيرات العناصر إذا تم النظر فيها في نموذج تأخير محدود.

على الرغم من كل الانتقادات السابقة ، لا توجد شكاوى ضد R. Miller. لا توجد أخطاء منطقية في عمله. يقع اللوم لأكثر من نصف قرن من الخطأ على عاتق القراء الذين أساءوا تفسير أعمال R. Miller.

وأخيرا ، استنتاج لطيف مما سبق. يوفر STG Behavioral Model تأخيرًا غير محدود للعناصر المنطقية. تتم صياغة قواعد تغيير العلامات واستخراج جدول الحقيقة من افتراض وجود عناصر تأخير غير محدودة. لذلك ، فإن أي دائرة يتم الحصول عليها عن طريق حساب الوظائف المنطقية باستخدام STG (إما باستخدام جدول الحقيقة أو مباشرة باستخدام رسم بياني) مستقلة بوضوح عن تأخيرات العناصر المنطقية. صحيح ، يجب أن يكون مفهوما أن المزيد من التلاعب مع المخطط الناتج يمكن أن يؤدي إلى فقدان هذه الجودة القيمة.