最近的兩項聲明顯示,異步設計正逐步擴展到基礎產業中。這兩項聲明是由一家公認的異步邏輯設計公司和一家新創公司發布的。雖然Fulcrum 微系統公司和Handshake Solutions公司在各自的異步設計架構中采用了迥然不同的方法,但對于如何在業界傳播它們的理念,兩家公司得出類似的結論。

Fulcrum 不久前發布了FM1020,這是一款針對線卡應用的3端口SPI-4交叉開關芯片。事實上,該產品是以前推出的、較大的SPI-4交叉開關的縮小版。但是在另一種意義上,一個幾乎完全異步的架構能夠經過修改很快地創建出衍生設計,這本身就是一項重要成就,表明Fulcrum的設計技術日臻成熟。

“第一顆芯片沒有什么令人驚訝之處,”Fulcrum公司副總裁Mike Zeile表示,“速度和功率都正好達到我們的期望值?！?/p>

幾乎沒有跡象顯示,該公司芯片的內部結構實際上是異步的。Fulcrum使用一種專有的多線自動定時信令方案,與傳統的雙線邏輯截然不同。不過,這些差異被小心地掩蓋起來,使該芯片的用戶和Fulcrum自己的設計團隊都感覺不到任何不同之處。

這款芯片的SPI-4接口是完全標準的,因此顯然是測試接口?！拔覀円呀涢_發出異步的內置自測試電路(BIST),能夠極快地測試一個異步芯片的內部結構。這使得該芯片對測試儀來說就好像一個傳統的同步設計,”Zeile解釋道,“所以,這允許我們使用標準探針測試儀?！?/p>

Fulcrum還繼續將標準的Cadence工具集成到其設計流程中,使異步芯片的設計越來越類似于傳統的RTL流程設計。

Handshake Solutions公司的聲明則在許多方面有所不同。首先,作為飛利浦電子公司的一個業務分支,Handshake是一家IP開發商,而不是芯片供應商。其次,這項聲明是關于一項基于ARM 5TE CPU內核的開發。該項目得到ARM的支持,它主要提供授權和實現與ARM兼容所需的大量驗證套件。

這并不是Handshake介入異步處理器的第一次冒險。事實上,該公司的異步8051內核已被廣泛用于非接觸智能卡中。該內核因其低功耗要求以及平坦的電磁輻射頻譜而受到飛利浦的褒獎——這兩個性能對于智能卡等市場是至關重要的。

Handshake正嘗試把這些相同的優勢引入到32位CPU中?！拔覀兊哪繕耸桥c傳統ARM內核相比,把工作功耗減小30%,”Handshake的首席技術官Ad Peeters表示。該公司目前正處于驗證階段,預計在2005年初發表該IP核。

Handshake采用的基礎技術不同于Fulcrum,這導致了不同的流程。Handshake使用傳統的每位一線的組合邏輯模塊,而不是雙線邏輯系列。但它把每個模塊與一個控制電路包裹在一起,該控制電路產生一個數據就緒信號,并根據模塊關鍵路徑中邏輯狀態的數量來進行延遲,然后把它送到輸出口。這樣,該模塊就像傳統邏輯一樣工作,但當數據是有效的或者當輸入可能改變時,包裝器(wrapper)將通知周圍的模塊。

該方法允許Handshake可以把傳統IP移植到設計中或者使用傳統綜合工具來創建模塊。所需的特殊工具只用于創建控制包裝器。該公司已經在系統級設計語言的基礎上建立了設計流程。它的設計團隊基于ARM數據手冊采用這種語言編寫設計。

與Fulcrum的設計相同,Handshake的異步內核將被一個傳統的同步接口所包圍,所以用戶將只看到好處,而不會看到內部設計的特性。“在未來,我們將探尋如何擴展該異步設計,以包含系統總線和外設模塊。這將是很有意義的,”Peeters表示。但目前,這種內核將只用于傳統的同步SoC設計。

通過把內核包裝在標準接口中,以及使它們的測試要求和設計流程更接近傳統技術,這兩家公司正在尋找不必從頭開始就能進行異步設計并從中獲益的成功之路。對于這樣一種新穎的技術而言,這可能就是成功之道。

作者:張國勇