Synkroniset ja asynkroniset laskurit

Digitaalisen elektroniikan alalla "laskuri" on peräkkäinen logiikkapiiri. Piiri koostuu sarjasta kiikkuja: elektronisia piirejä, joissa on kaksi vakaata tilaa, joista jokainen vastaa toista kahdesta vaihtoehtoisesta tulosignaalista. Piirit voivat kiertää tilasarjan läpi. On olemassa kahdenlaisia ​​laskureita: synkroninen ja asynkroninen.

Synkroniset laskurit koostuvat tyypillisesti muistielementistä, joka on toteutettu flip-flopeilla, ja yhdistelmäelementistä, joka on perinteisesti toteutettu logiikkaporteilla. Logiikkaportit ovat logiikkapiirejä, joissa on yksi tai useampi tuloliitin ja yksi lähtöliitin, joissa lähtö kytketään kahden tulosignaalien yhdistelmän määräämän jännitetason välillä. Logiikkaporttien käyttö yhdistelmälogiikassa vähentää tyypillisesti laskuripiirien komponenttien kustannuksia ehdottomaan minimiin, joten se on edelleen suosittu lähestymistapa.

Synkronisissa laskureissa on sisäinen kello, kun taas asynkronisissa laskureissa ei. Tämän seurauksena kaikkia synkronisen laskurin kiikkuja ohjataan samanaikaisesti yhdellä, yhteisellä kellopulssilla. Asynkronisessa laskurissa ensimmäistä kiikkua ohjaa ulkoisen kellon pulssi, ja jokaista peräkkäistä kiikkua ohjaa sekvenssin edellisen kiikun tulos. Tämä on olennainen ero synkronisten ja asynkronisten laskurien välillä.

Asynkroniset laskurit, jotka tunnetaan myös nimellä aaltoilulaskurit, ovat yksinkertaisempia tyyppejä, jotka vaativat vähemmän komponentteja ja vähemmän piirejä kuin synkroniset laskurit. Asynkroniset laskurit on helpompi rakentaa kuin niiden synkroniset vastineet, mutta sisäisen kellon puuttuminen tuo mukanaan myös useita merkittäviä haittoja. Asynkronisen laskurin flip-flopit muuttavat tiloja eri aikoina, joten viiveet siirtymisessä tilasta toiseen - eli etenemisviiveet - muodostavat kokonaisviiveen. Mitä enemmän kiikkuja asynkroninen laskuri sisältää, sitä suurempi on kokonaisviive.

Tyypillisesti asynkroniset laskurit ovat vähemmän hyödyllisiä kuin synkroniset laskurit monimutkaisissa suurtaajuisissa järjestelmissä. Jotkut integroidut piirit reagoivat nopeammin kuin toiset, joten jos ulkoinen tapahtuma tapahtuu lähellä siirtymää välillä tilat - kun jotkut, mutta eivät kaikki, integroidut piirit ovat vaihtaneet tilaa - se voi aiheuttaa virheitä laskuri. Tällaisia ​​virheitä on vaikea ennustaa tapahtumien välisen satunnaisesti muuttuvan aikaeron vuoksi. Lisäksi etenemisviiveet voivat tehdä vaikeaksi havaita tai dekoodata asynkronisen laskuripiirin lähtötilan elektronisesti.