同步时序逻辑和异步时序逻辑有何不同?
一、原理不同
同步电路利用时钟脉冲使其子系统同步运作,而异步电路不使用时钟脉冲做同步,其子系统是使用特殊的“开始”和“完成”信号使之同步。
二、优点不同
由于异步电路具有下列优点--无时钟歪斜问题、低电源消耗、平均效能而非最差效能、模块性、可组合和可复用性--因此近年来对异步电路研究增加快速,论文发表数以倍增,而Intel Pentium 4处理器设计,也开始采用异步电路设计。
v异步电路主要是组合逻辑电路,用于产生地址译码器、FIFO或RAM的读写控制信号脉冲,其逻辑输出与任何时钟信号都没有关系,译码输出产生的毛刺通常是可以监控的。
同步电路是由时序电路(寄存器和各种触发器)和组合逻辑电路构成的电路,其所有操作都是在严格的时钟控制下完成的。这些时序电路共享同一个时钟CLK,而所有的状态变化都是在时钟的上升沿(或下降沿)完成的。
三、分析不同
异步时序逻辑电路分析时,还需考略各触发器的时钟信号,当某触发器时钟有效信号到来时,该触发器状态按状态方程进行改变,而无时钟有效信号到来时,该触发器状态将保持原有的状态不变。
扩展资料
同步逻辑有两个主要的缺点:
1、时钟信号必须要分布到电路上的每一个触发器。而时钟通常都是高频率的信号,这会导致功率的消耗,也就是产生热量。即使每个触发器没有做任何的事情,也会消耗少量的能量,因此会导致废热产生。
2、最大的可能时钟频率是由电路中最慢的逻辑路径决定,也就是关键路径。意思就是说每个逻辑的运算,从最简单的到最复杂的,都要在每一个时脉的周期中完成。
一种用来消除这种限制的方法,是将复杂的运算分开成为数个简单的运算,这种技术称为“流水线”。这种技术在微处理器中非常的显著,用来帮处提升现今处理器的时钟频率。
参考资料来源:百度百科-同步时序逻辑电路
参考资料来源:百度百科-异步时序逻辑
同步时序逻辑设计是以时钟信号为基础,所有的时序元件均在时钟沿的节拍下工作,数据和时钟信号同步传输,可以保证电路的正确性和可靠性。同步时序电路中的所有时序元件都要使用同一时钟信号,系统设计过程中需要考虑时钟频率、时钟相位等因素。
异步时序逻辑设计则不依赖于时钟信号,电路的变化与输入信号之间的时间关系有直接的联系,需要采用一些针对输入信号的设计方法来实现电路功能,常见的异步时序电路设计方法有LATCH、HANDSHAKING等。由于异步时序电路不依赖于时钟,因此他可以在设计上更加灵活,但是由于其存在时序死锁、冲突等问题,需要进行专业的设计和验证工作。
两者的不同在于电路的设计方式和实现方法,每种设计方法都有其优缺点,需要根据具体的应用场景来选择。