Síntese de Circuitos Assíncronos com Conflitos: uma Abordagem baseada em Regiões

摘要

Circuitos assíncronos são uma área de investigação presentemente com um largonúmero de pessoas envolvidas, quer na indústria quer nos meios académicos. Apósum longo período de actividade marginal, tópicos como especificação, análise, sínteseou verificação merecem a atenção da comunidade científica. Uma média anual depublicações superior a 100 durante a última década é disso mesmo uma prova.A taxionomia habitual de circuitos assíncronos tem por base o modelo de atraso sob oqual se assume aqueles funcionarem correctamente. A classe dos circuitos assíncronosindependentes da velocidade (speed independent asynchronous circuits), que estãona base do trabalho apresentado nesta tese, assumem um atraso das portas lógicasfinito mas sem limite superior conhecido e um atraso dos fios de interconexão nuloou pelo menos desprezável face ao atraso das portas. A especificação nesta classeé normalmente feita usando dois tipos de grafos: grafos de estados, um formalismotendo por base os estados do circuito, e grafos de transições de sinais, uma classede redes de Petri onde se descreve as relações de causalidade e concorrência entreos eventos _ transições de sinais _ no circuito. Existem disponíveis ferramentas desíntese automática de circuitos assíncronos independentes da velocidade, merecendoPetrify a nossa especial referência.Dois cenários não são contemplados por estas ferramentas, uma vez que infringemuma condição necessária para a existência de uma solução puramente digital independenteda velocidade. Um é caracterizado pela existência de não-persistênciasenvolvendo sinais internos ou de saída, situação típica em árbitros e sincronizadores.Uma metodologia de projecto é apresentada que permite a geração de uma soluçãorecorrendo ao uso de ferramentas de síntese para circuitos independentes da velocidade.Um procedimento de transformação toma, à entrada, uma especificação contendonão-persistências e fornece, à saída, um conjunto de componentes especiais,que lidam com as não-persistências, e uma especificação apropriada para alimentara ferramenta de síntese.Estabelece-se uma relação entre estados não persistentes e regiões concorrentes, queactuam como secções críticas do sistema. Controlando o acesso a essas regiões,por via da introdução de componentes especiais em hardware, parcialmente analógicos,desempenhando o papel de árbitros, transferem-se os conflitos para os árbitros,ficando o resto do circuito deles isento. Na metodologia proposta, toda a transformação toma a forma de um simples produto de sistemas de transições. Isto resultada possibilidade de representar os vários passos do procedimento de inserção dos árbitrosatravés de factores multiplicativos. O produto de sistemas de transições goza,se visto em termos de isomorfismo e de grafo alcançável a partir do estado inicial,das propriedades comutativa e associativa, pelo que a ordem de processamento éirrelevante para o resultado finalO outro cenário corresponde à existência de não-comutatividades entre eventos deentrada. O problema é analisado e diferentes abordagens para o ultrapassar sãoapresentadas. Uma das abordagens aponta no sentido da transformação das não-comutatividadesem não-persistências, aplicando-se de seguida a metodologia desenvolvidapara estas. Uma outra abordagem sugere o controlo das não-comutatividadespor via da inserção de dispositivos específicos de arbitragem. A análise apresentadadeve ser aprofundada por forma a se definir a metodologia mais apropriada para aresolução deste tipo de conflitos..