Asynchronous Circuits with Conflicts: A Region-based Synthesis Approach =Síntese de Circuitos Assíncronos com Conflitos: uma Abordagem baseada em Regiões

摘要

Circuitos assincronos sao uma area de investigacao presentemente com um largo numero de pessoas envolvidas, quer na industria quer nos meios academicos. Apos um longo periodo de actividade marginal, topicos como especificacao, analise, sintese ou verificacao merecem a atencao da comunidade cientifica. Uma media anual de publicacoes superior a 100 durante a ultima decada e disso mesmo uma prova. A taxionomia habitual de circuitos assincronos tem por base o modelo de atraso sob o qual se assume aqueles funcionarem correctamente. A classe dos circuitos assincronos independentes da velocidade (speed independent asynchronous circuits), que estao na base do trabalho apresentado nesta tese, assumem um atraso das portas logicas finito mas sem limite superior conhecido e um atraso dos fios de interconexao nulo ou pelo menos desprezavel face ao atraso das portas. A especificacao nesta classe e normalmente feita usando dois tipos de grafos: grafos de estados, um formalismo tendo por base os estados do circuito, e grafos de transicoes de sinais, uma classe de redes de Petri onde se descreve as relacoes de causalidade e concorrencia entre os eventos _ transicoes de sinais _ no circuito. Existem disponiveis ferramentas de sintese automatica de circuitos assincronos independentes da velocidade, merecendo Petrify a nossa especial referencia. Dois cenarios nao sao contemplados por estas ferramentas, uma vez que infringem uma condicao necessaria para a existencia de uma solucao puramente digital independente da velocidade. Um e caracterizado pela existencia de nao-persistencias envolvendo sinais internos ou de saida, situacao tipica em arbitros e sincronizadores. Uma metodologia de projecto e apresentada que permite a geracao de uma solucao recorrendo ao uso de ferramentas de sintese para circuitos independentes da velocidade. Um procedimento de transformacao toma, a entrada, uma especificacao contendo nao-persistencias e fornece, a saida, um conjunto de componentes especiais, que lidam com as nao-persistencias, e uma especificacao apropriada para alimentar a ferramenta de sintese. Estabelece-se uma relacao entre estados nao persistentes e regioes concorrentes, que actuam como seccoes criticas do sistema. Controlando o acesso a essas regioes, por via da introducao de componentes especiais em hardware, parcialmente analogicos, desempenhando o papel de arbitros, transferem-se os conflitos para os arbitros, ficando o resto do circuito deles isento. Na metodologia proposta, toda a transformacao toma a forma de um simples produto de sistemas de transicoes. Isto resulta da possibilidade de representar os varios passos do procedimento de insercao dos arbitros atraves de factores multiplicativos. O produto de sistemas de transicoes goza, se visto em termos de isomorfismo e de grafo alcancavel a partir do estado inicial, das propriedades comutativa e associativa, pelo que a ordem de processamento e irrelevante para o resultado final O outro cenario corresponde a existencia de nao-comutatividades entre eventos de entrada. O problema e analisado e diferentes abordagens para o ultrapassar sao apresentadas. Uma das abordagens aponta no sentido da transformacao das nao-comutatividades em nao-persistencias, aplicando-se de seguida a metodologia desenvolvida para estas. Uma outra abordagem sugere o controlo das nao-comutatividades por via da insercao de dispositivos especificos de arbitragem. A analise apresentada deve ser aprofundada por forma a se definir a metodologia mais apropriada para a resolucao deste tipo de conflitos.