Tech.Asynch 事件驱动技术

  • 选择优化于应用的基础集成电路技术(事件驱动逻辑vs时钟驱动逻辑)

时钟驱动逻辑,相对于事件驱动逻辑:金属-氧化物-半导体器件 (CMOS) 所构成的逻辑集成电路,在初始就有有两个发展的分支:

时钟驱动逻辑(同步电路)
时钟驱动的逻辑门在芯片上的到处运行都是由按统一的时钟节拍同步发生的,它容易设计、容易实现计算机模拟仿真和验证、因而率先得到普及应用。

事件驱动逻辑(异步电路)
事件驱动电路的逻辑门在系统中不是同步的,每个逻辑门随其输入信号的变化而操作,无变化-无操作,因而省去大量的冗余的耗电,整体运行的速度没有时限。所缺的是它的计算机辅助设计、模拟仿真和验证有一定的困难,所以只用在处理器核心亟需的高速逻辑的核心部分,例如数据通道。它的另一个极端的运行能力,就是很低功耗、甚至不怕电源失效、永久运行,不会“乱码”。

  • 以下用生活实例比较和说明:

现代汽车:受限于内燃机的额定功率和变速箱的固定速度。时钟驱动的逻辑电路也是如此:特定的时钟下电路有额定的处理能力。处理器的运行节奏和速度与实际数据流及其信号的动态无关;直流电动机好些,遇到阻力时,其自然减慢的转速会增加扭矩,不会失效。事件驱动电路也是如此:只要供电从足,它能超高速运行不受额定时钟绿的限制,供电不足也能降速运行。

第一次世界大战时的战马:动物的动态作功,在艰难环境下能爆发出超常的力量或耐力。事件驱动逻辑电路系统也是如此,动态作功,可根据环境条件放慢并加强。

体育竞技:时常要求超强的瞬时爆发力。事件驱动的逻辑电路也是如此,它根据被处理数据的实际情况来决定运行的节奏和速度。在供电(能量)充足的情况下,不受额定时钟的限制。

 

  • 事件驱动逻辑,在物联网节点的“智能微粒”应用中,电路的超低功耗运行和对电源状态的超高宽容度,是最终实现物联网化的最重要挑战之一。为此我们为本项目选用的关键基础电路,是事件驱动逻辑。这个方向的研究和实践,已经在超高速网络开关和计算应用上已经证明了其工业领先(这是战略技术储备);为了本项目的物联网应用,我们只是创新开辟一个针对低功耗的新应用领域(也是战略技术资源)。

在2000年代英特尔开创的“智能微粒(Smart Dust)”,和在2010年代思科开创“人工智能物联网化(IoE)”,终于开始。本项目利用国内外积累的如下技术资源:终于能够大规模实现:

在欧美经过多年上亿美元的多家创新公司投资和并购,先进电路技术已经用于超高速互联网交换电路和商业微处理器的超高速数据通道。羅晉、尼斯特朗姆博士和上海战略系统科学研究院已在上海-瑞士开始人工智能互联网化工程中心,专事该电路技术的物联网节点芯片的国际研发和应用。专注的应用市场范畴是超低功耗和超宽容电源状态的海量物联网应用:物联网农业4.0的农情调查和野外作业的低空局域航管。

  • “事件驱动逻辑” 的优势发挥:超低功耗, 截止区逻辑运行和“对电源状态超宽容”等关键技术积累,源于1990年代以来的加州理工学院异步超大规模集成电路(Asynchronous VLSI)方法学和2005年的清华-芯慧同用-加州理工合作“中国异步微控制器(Asynch China)项目。这些关键技术赋能物联网节点的微型化和长期运营,因而推动物联网络实现了“智能微粒”初衷。