异步时序逻辑电路分析例题 什么是异步时序电路？

什么是异步时序电路？

异步时序电路是指除了使用带时钟的触发器外，还可以使用无时钟的触发器和延迟元件作为存储元件的电路。电路中没有统一的时钟电路，状态的变化直接由外部输入的变化引起。异步时序逻辑电路可分为脉冲异步时序电路和电平异步时序电路。

时序电路由最基本的逻辑门电路和反馈逻辑电路（输出到输入）或器件组成。时序电路与组合电路最本质的区别在于时序电路具有记忆功能。时序电路的特点是输出不仅取决于当时的输入值，而且还取决于电路的过去状态。它类似于带有储能元件的电感或电容电路，如触发器、锁存器、计数器、移位寄存器、存储器等，是时序电路的典型器件。时序逻辑电路的状态由存储电路存储和表示。

什么是异步时序电路？

1. 同步时序电路：同步时序电路是指每个触发器的所有时钟端连接在一起，并行系统的时钟端只能在时钟脉冲到达时改变电路的状态。改变的状态将一直保持到下一个时钟脉冲到达。此时，无论外部输入x是否改变，状态表中的每个状态都是稳定的。2异步时序电路：异步时序电路是指除了使用带时钟的触发器外，还可以使用不带时钟的触发器和延迟元件作为存储元件。电路中没有统一的时钟电路。外部输入的变化直接引起电路状态的变化。异步时序逻辑电路可分为脉冲异步时序电路和电平异步时序电路

1、异步电路的核心逻辑是组合电路，如异步FIFO/RAM读写信号、地址译码信号等。

2. 该电路的核心逻辑由各种触发器实现，利用寄存器的异步复位/设置端，使整个电路具有一定的初始状态。

2、异步电路的输出不依赖于某个时钟，也就是说，它不是由驱动触发器的时钟信号产生的。

2. 整个同步电路由时钟边缘驱动。

3、异步电路极易产生毛刺，且易受环境影响，不利于器件的移植。

2. 以触发器为主体的同步时序电路可以避免毛刺的影响，使设计更加可靠；同步时序电路有利于器件移植，因为环境和器件技术对同步电路的影响几乎可以忽略；同步电路可以方便地组织流水线，提高芯片的运算速度。

同步电路使用时钟脉冲使其子系统同步运行，而异步电路不使用时钟脉冲进行同步。子系统使用特殊的“启动”和“完成”信号进行同步。

2、由于异步电路具有无时钟偏差、功耗低、性能一般而不是最差、模块化、可组合性和可重用性等优点，近年来对异步电路的研究迅速增加，发表的论文数量翻了一番。英特尔奔腾4处理器的设计也开始采用异步电路设计。

V异步电路主要是一种组合逻辑电路，用于产生地址译码器、FIFO或ram的读写控制信号脉冲。它的逻辑输出与任何时钟信号无关，译码输出产生的毛刺可以监控。

同步电路由时序电路（寄存器和各种触发器）和组合逻辑电路组成。所有操作都是在严格的时钟控制下完成的。这些时序电路共享相同的时钟时钟时钟，所有的状态变化都在时钟的上升（或下降）沿完成。

3、在分析不同的异步时序逻辑电路时，还应考虑每个触发器的时钟信号。当触发器的有效时钟信号到达时，触发器的状态根据状态方程变化，当没有有效时钟信号时，触发器的状态保持不变。

同步逻辑有两个主要缺点：1。时钟信号必须分配给电路上的每个触发器。时钟通常是一个高频信号，这将导致功耗，即产生热量。即使每个触发器不起任何作用，也会消耗少量的能量，因此会产生废热。

2. 最可能的时钟频率由电路中最慢的逻辑路径（即关键路径）决定。也就是说，每一个逻辑运算，从最简单的到最复杂的，都应该在时钟的每个周期中完成。

消除此限制的一种方法是将复杂的操作分为几个简单的操作。这种技术被称为“管道”。这项技术在微处理器中非常重要，它被用来帮助提高当今处理器的时钟频率。

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