Les circuits (a)synchrones

Les circuits synchrones fonctionnent sur la cadence d'une horloge qui émet une impulsion régulièrement pour autoriser l'entrée ou la sortie de données des différents composants. Ce cadencement permet de définir un temps maximal de calcul au composants pour que, même dans les pires cas, le calcul soit effectué ou que, à l'inverse, les composants ne transmettent leurs calculs en avance aux autres, ce qui provoquerait une erreur dans les traitements suivants. D'autres problèmes de désynchronisation peuvent survenir, comme la gigue d'horloge ou encore l'augmentation de la fréquence d'horloge, ce qui provoque une hausse de chaleur.

Les circuits asynchrones, eux, ne sont pas cadencés par une horloge: ce sont des circuits auto-séquencés. Ils communiquent entre eux localement pour savoir quand envoyer leurs informations après qu'elles soient traitées. Ces circuits possèdent plusieurs avantages par rapport à leurs homologues cadencés: ils sont, en moyenne, plus rapide car non restreints par l'impulsion d'une horloge; ils sont aussi beaucoup plus économes en énergie, ne possédant pas d'horloge à alimenter; enfin, ils sont plus simples de conception et très modulables car aucune de leur pièce n'a besoin d'être en commun pour fonctionner.

Les composants de ces 2 circuits communiquent entre eux grâce aux pipelines. Ce sont des éléments du processeur qui vont "découper" les informations reçues par les composants en plusieurs étapes. Ce processus permet de traiter plusieurs informations en même temps. Son concept s'inspire du principe de la ligne de montage: lorsque la première instruction arrive à la première étape, une certaine partie de cette dernière va être exécutée puis elle va avancer à la seconde étape, si elle existe, tandis que la deuxième instruction va arriver à la première étape, et ainsi de suite.