Supongo que se refiere a circuitos digitales secuenciales.
Los circuitos digitales secuenciales son una de las posibles implementaciones de hardware de un “modelo de cómputo” abstracto llamado Máquina de estado finito (FSM). Otra implementación de hardware común de los FSM es un programa que se ejecuta en un microordenador (o microcontrolador). a continuación se muestra un diagrama de un FSM tomado de la máquina de estado finito de Wikipedia (lea la descripción del comportamiento del FSM en el enlace).
Existen al menos dos opciones para implementar circuitos digitales secuenciales: circuitos sincrónicos y circuitos asincrónicos . Ambas opciones se basan en algún tipo de “elementos de memoria” para almacenar el estado actual del FSM.
En los circuitos síncronos, los elementos de memoria son flip-flops con reloj, por ejemplo flip-flops tipo D, que cambian de estado cuando ocurre una transición de la señal del reloj (puede ser cualquiera de las posibles transiciones de reloj, 0-> 1 o 1- > 0, dependiendo del flip-flop utilizado). Debido a las técnicas utilizadas para diseñar los flip-flops, la sensibilidad de estos elementos a sus entradas existe solo en un corto intervalo de tiempo (o “ventana de tiempo”) después del borde del reloj, y así los efectos en las variables del circuito (principalmente en las entradas de los flip-flops) debido al cambio de estado en ese instante, se “congelarán” hasta la próxima transición (correcta) del reloj. Cada estado se mantiene inalterado en los flip-flops (elementos de memoria) durante un período del reloj. Este modo de operación síncrono se basa en que los retrasos de las rutas que conectan las salidas del flip-flop a sus entradas son mayores que el ancho de la “ventana de tiempo” donde el flip-flop es sensible al cambio de reloj.
A continuación se muestra un ejemplo de un circuito síncrono que usaba flip-flops tipo D. Tenga en cuenta que hay rutas desde las salidas de flip-flop (Q0 y Q1) a sus entradas (D0 y D1) a través de varias puertas.
El tipo anterior de flip-flop se llama “activado por borde” (el “triángulo” en la entrada Clk de los flip-flops en la figura anterior indica precisamente que están activados por borde). El término “sincrónico” proviene de la existencia de una señal de reloj común a todos los flip flops en el circuito que sincroniza todo el circuito.
En un circuito digital asíncrono , no existe un elemento de memoria “explícito” para almacenar el estado actual: el estado se almacena en bucles de retroalimentación que existen en el circuito, que se realiza exclusivamente con compuertas combinacionales (o combinatorias) básicas: y, o, not, xor, etc … Lo que diferencia a un circuito combinacional común de un circuito secuencial asíncrono es la existencia de los circuitos de retroalimentación antes mencionados que pueden servir como elementos de memoria implícitos. Sin embargo, los componentes básicos de los circuitos combinacionales y de los circuitos secuenciales asíncronos son los mismos: compuertas combinacionales simples. Un ejemplo de un circuito secuencial asíncrono se encuentra en la figura a continuación.
Este ejemplo se utiliza para explicar el comportamiento de los circuitos digitales asíncronos.
Los bloques “Delay” en la imagen son pseudobloques, porque en la práctica no existen: modelan los retrasos de propagación en las compuertas y son esenciales para analizar el comportamiento secuencial del circuito. No hay reloj, por lo que una transición en las entradas (X1, X2, etc.) desencadena una secuencia rápida de cambios en Q1 y Q2 hasta un estado estable, es decir, un conjunto de valores (Q2, Q1) que es compatible con el Se alcanzan puertas lógicas y valores de entradas. Existen técnicas de diseño para circuitos secuenciales asíncronos (solo consulte un libro antiguo sobre “Diseño de circuitos digitales”). Hoy en día, AFAIK, los circuitos asíncronos rara vez se usan: a veces algunos bloques digitales críticos para la velocidad se construyen de forma asíncrona, pero están diseñados con extremo cuidado (ver a continuación por qué).
Algunas veces la secuencia de valores en (Q2, Q1) viaja por uno o más estados inestables hasta que se alcanza un estado estable; a veces no hay un estado estable para el conjunto de valores de entrada, y el circuito sigue oscilando para siempre, con (Q2, Q1) cambiando entre estados inestables.
Esta condición de oscilación es el peligro (o grave desventaja) de usar circuitos asincrónicos. La frecuencia de las oscilaciones (o la velocidad de la transición entre estados) es extremadamente dependiente de la velocidad (o retraso) de todas las compuertas y de la longitud de las líneas de cobre o aluminio que conectan las compuertas, y por lo tanto un proyecto asíncrono que funciona bien en una tecnología de CI dada, donde las puertas tienen ciertos valores para los retrasos, puede no funcionar cuando se migra a una tecnología diferente.
La única ventaja potencial de los circuitos asíncronos sobre los síncronos es la velocidad. Pero su diseño es complicado.
Solo para mostrar cómo un ciclo de retroalimentación puede memorizar un valor lógico (y cómo puede ser una memoria), a continuación se muestra un elemento de memoria simple y común hecho con un ciclo de dos nots (simplemente ignore los transistores MOSFET, que sirven para forzar -escribe un valor lógico en la memoria). Observe que Q = 0 y / Q = 1 mantiene el circuito estable y estático para siempre, así como los valores opuestos, Q = 1 y / Q = 0. Entonces, un 0 o un 1 pueden almacenarse eternamente en este bucle. Entonces es un elemento de memoria.
Otra opción posible (e inteligente) para implementar FSM con hardware electrónico es con una memoria ROM sincronizada. Ver, por ejemplo, estos artículos: http://class.ece.iastate.edu/aru …; http://www2.die.upm.es/im/papers… .
Los circuitos sincrónicos representan el 99% (más o menos) de todos los circuitos secuenciales diseñados por ahí. Los circuitos asincrónicos son bastante raros.