Степченков Ю.А. Безызбыточное самосинхронное кодирование: реализация информационного канала // Системы и средства информатики, 2025. Т. 35. № 2. С. 45-60.
DOI: 10.14357/08696527250204, EDN: NCZKUW Инд. в ядре РИНЦ, ВАК, RSCI, БС2. URL: http://www.ipiran.ru/journal/collected/2025_35_02_rus/Vol35_Issue2_2025.pdf
Финансовая поддержка: Исследование выполнено в рамках государственного задания № FFNG-2024-0010/ FundingAgency: The study was carried out within the framework of state assignment No. FFNG-2024-0010.
Library reference: Stepchenkov Yu. A. Nonredundant self-timed coding: implementation of the information channel // Systems and means of informatics, 2025. Vol. 35. Iss. 2, P. 45-60
Аннотация: Рассматривается возможность организации безызбыточного самосинхронного (СС) кодирования и схемотехнический базис реализации цифровых СС-схем с трехуровневым кодированием информационных сигналов, основанным на использовании биполярного питания. Рассматриваемый способ кодирования отвечает требованию реализации СС-кода и обеспечивает корректную передачу параллельной информации между компонентами системы (приемо-передающими устройствами и каналами связи) независимо от значений временных задержек, вносимых ими. Рассматриваемый способ СС-кодирования безызбыточен, поскольку ширина такого информационного СС-канала (число разрядов) в точности совпадает с шириной информационного канала в синхронном информационном канале. В СС-схемах трехуровневое кодирование информационных сигналов вместо традиционного парафазного позволяет избавиться от необходимости дуализации логических функций, выполняемых схемой, и вдвое сокращает число элементов комбинационной логики. Однако оно усложняет схемотехническую реализацию каждого элемента и требует использования дополнительного источника питания с отрицательным напряжением. Меньшее число информационных сигналов в трехуровневых СС-схемах облегчает их топологическую реализацию. Однако необходимость в отрицательном питании затрудняет их использование в типовой цифровой аппаратуре, а более сложный технологический процесс их изготовления, предусматривающий реализацию в едином цикле комплементарных металл-оксид-полупроводник (МОП) транзисторов с индуцированным и встроенным каналом и с разными пороговыми напряжениями, удорожает их производство. Рассмотренные схемотехнические решения на базе биполярного питания могут быть использованы и в синхронной схемотехнике в двух вариантах исполнения: с традиционным бинарным кодированием (1, 0) для повышения уровня сбоеустойчивости и троичным кодированием (+1, 0, -1) для повышения эффективности представления данных.
Abstract: The article considers the possibility of organizing nonredundant self-timed (ST) coding and the circuit design basis for implementing digital ST circuits with three-level coding of information signals based on the use of bipolar power supply. The considered coding method meets the requirement for implementing the ST code and ensures correct transmission of parallel information between the system components (receiving and transmitting devices and communication channels) regardless of the values of time delays introduced by them. The considered ST coding method is nonredundant, since the width of such an information ST channel (the number of bits) exactly coincides with the width of the information channel in the synchronous information channel. In ST circuits, three-level coding of information signals instead of the traditional paraphase allows one to get rid of the need for dualization of the logical functions performed by the circuit and halves the number of combinational logic cells. However, it complicates the circuit design of each cell and requires the use of an additional negative power supply. A smaller number of information signals in three-level ST circuits facilitates their layout implementation. However, the need for negative power supply complicates their use in typical digital equipment and a more complex technological process of their manufacture which provides for the implementation in a single cycle of CMOS (complementary metal-oxide semiconductor) transistors with an induced and built-in channel and with different threshold voltages, makes their production more expensive. The considered circuit solutions based on bipolar power supply can also be used in synchronous circuit design in two versions: traditional binary coding (1, 0) to increase the level of fault tolerance and ternary coding (+1,0, -1) to increase the efficiency of data representation.