¿Qué es un circuito asincrónico?

Un circuito asíncrono es una red de componentes en gran parte independientes que envían datos cuando se han completado sus operaciones. Esto contrasta con un circuito síncrono donde los elementos son sondeados para obtener datos en respuesta a una señal de temporización global. En un circuito asíncrono, los protocolos de transferencia de datos determinan cuándo y cómo se intercambian los datos. En lugar de sondear regularmente cada componente, los datos se transfieren cuando el componente mismo indica que está listo.

La mayoría de las implementaciones de circuitos electrónicos utilizan diseño sincrónico. Este es un modelo más simple donde todos los componentes operan dentro del mismo marco de tiempo. En un circuito asíncrono, los componentes funcionan independientemente de cualquier marco de tiempo. En lugar de un tiempo discreto impuesto globalmente, los componentes utilizan protocolos de protocolo de enlace y transferencia. Estos realizan la sincronización necesaria, la transferencia de datos y la secuencia de operaciones.

Existen varios protocolos de transferencia utilizados en circuitos asincrónicos. Todos incluyen el protocolo de enlace, que asegura que cuando un componente está listo para pasar datos a un vecino, el vecino es libre de recibirlo y transmitirlo. Dado que los componentes funcionan sin referencia a un marco de tiempo común, las operaciones pueden completarse fuera de secuencia. El protocolo de transferencia codifica los datos producidos de tal manera que puedan ensamblarse en el orden correcto.

Algunas computadoras tempranas emplearon diseño asincrónico. El Illinois Integrator and Automatic Computer, o ILLIAC I, desarrollado por la Universidad de Illinois en 1951, fue un diseño de este tipo. Sin embargo, el rápido avance en la tecnología de circuitos integrados requería un diseño más básico que fuera compatible con los recursos disponibles. El diseño sincrónico con un reloj del sistema se convirtió en el enfoque preferido.

El diseño de circuito asíncrono tiene varias ventajas potenciales. El consumo de energía sería mucho menor con la eliminación del circuito de sincronización y no hay necesidad de alimentar los transistores que no están en uso. La velocidad de operación estaría determinada por las latencias reales entre los componentes. En diseño sincrónico, la velocidad se impone para acomodar el elemento más débil. Un circuito diseñado para operar bajo lógica asíncrona normalmente se vería menos afectado por las ligeras variaciones en las partes componentes debido al proceso de fabricación.

Las desventajas del diseño de circuitos asíncronos se derivan principalmente de su complejidad. El número de elementos necesarios puede ser mucho mayor que el requerido para un circuito síncrono. Existen pocas herramientas de diseño asistido por computadora (CAD) diseñadas para el diseño de circuitos asíncronos. Estos circuitos también son mucho más difíciles de depurar y solucionar problemas que los diseños convencionales. La sobrecarga de hardware adicional y la dificultad en la implementación pueden compensar las ganancias en consumo de energía y eficiencia.