Signal transition graphs
சிக்னல் டிரான்சிஷன் கிராஃப்ஸ் (எஸ். டி. ஜி) பொதுவாக மின்னணு பொறியியல் மற்றும் கணினி பொறியியலில் ஒத்திசைவற்ற சுற்றுகளின் மாறும் நடத்தையை விவரிக்க, அவற்றின் பகுப்பாய்வு அல்லது தொகுப்பின் நோக்கங்களுக்காக பயன்படுத்தப்படுகின்றன. முக்கிய வரையறைகள் மற்றும் பயன்பாடுகள் முறைசாரா முறையில், ஒரு எஸ். டி. ஜி என்பது ஒத்திசைவற்ற சுற்றுகளின் நடத்தை பற்றிய வரைகலை விளக்கமாகும், இதில் சமிக்ஞை நிகழ்வுகளுக்கு இடையிலான காரண உறவுகள் பற்றிய தகவல்கள் நேரடியாக குறிப்பிடப்படுகின்றன, இது நிலைகளை அடிப்படையாகக் கொண்ட விளக்கங்களுக்கு மாறாக உள்ளது. அந்த வகையில், எஸ். டி. ஜி. க்கள் பொதுவாக நேர வரைபடங்களால் குறிப்பிடப்படும் ஒரு சுற்றுகளின் விளக்கத்தை முறைப்படுத்த உதவுகின்றன, சில நேரங்களில் அலைவடிவங்கள் என்றும் அழைக்கப்படுகின்றன. பிந்தையது மின்னணு பொறியாளர்களால் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. மேலும் முறையாக, ஒரு எஸ். டி. ஜி என்பது ஒரு வகை விளக்கப்பட்ட (அல்லது பெயரிடப்பட்ட) பெட்ரி வலை, அதன் மாற்றங்கள் சமிக்ஞைகளின் மதிப்புகளில் ஏற்படும் மாற்றங்களின் பெயர்களுடன் பெயரிடப்படுகின்றன (சி. எஃப். சமிக்ஞை மாற்றங்கள்). எடுத்துக்காட்டாக, லேபிளிங்கின் வழக்கமான வழக்கு சமிக்ஞைகள் பைனரியாக இருக்கும் வழக்கு, எனவே மாற்றம் சுற்றுவட்டத்தில் உள்ள சமிக்ஞைகளின் உயரும் மற்றும் விழும் விளிம்புகளாக விளக்கப்படுகிறது. எஸ். டி. ஜி. க்கள் பொதுவாக நிலை வரைபடங்களை விட ஒத்திசைவற்ற சுற்றுகளின் நடத்தை பற்றிய சுருக்கமான விளக்கங்களை வழங்குகின்றன. ஒரு சுற்றுவட்டத்தின் எஸ். டி. ஜி விவரக்குறிப்பின் சிக்கலானது பொதுவாக சுற்றுவட்டத்தில் உள்ள சமிக்ஞைகளின் எண்ணிக்கையில் நேரியல் ஆகும், அதே நேரத்தில் ஒரு நிலை வரைபடத்தின் சிக்கலானது அதிவேகமாக வளரக்கூடும், ஏனெனில் ஒத்திசைவற்ற சுற்றுகள் அதிக அளவு ஒத்திசைவுகளைக் கொண்டுள்ளன. எஸ். டி. ஜி. களில் ஒருங்கிணைந்த நிகழ்வுகள் காரணம்-வரிசை உறவுகள் மூலம் குறிப்பிடப்படுகின்றன (cf. உண்மையான கான்குரன்சி) மாநில வரைபடங்களில் கான்குரன்சி இன்டர்லீவிங் வழியாக குறிப்பிடப்படுகிறது. 1981 ஆம் ஆண்டில் லியோனிட் ரோசென்ப்லம் (ரஷ்ய மொழியில்) சிக்னல் கிராஃப்ஸ் என்ற பெயரில் எஸ். டி. ஜி முதன்முதலில் முன்மொழியப்பட்டது. அவை மிகவும் முறையாக ஆய்வு செய்யப்பட்டு, 1982 ஆம் ஆண்டில் அலெக்ஸ் யகோவ்லேவ் தனது பிஎச்டி ஆய்வறிக்கையில் (ரஷ்ய மொழியில்) ஒத்திசைவற்ற இடைமுகங்களின் வடிவமைப்பிற்கு பயன்படுத்தப்பட்டன. அவை பின்னர் 1985 ஆம் ஆண்டில் ஆங்கிலத்தில் இரண்டு சுயாதீன ஆதாரங்களில் வழங்கப்பட்டன, ஒன்று ரோசன்ப்லம் மற்றும் யாகோவ்லேவ் ஆகியோரால் வழங்கப்பட்டது, மற்றொன்று டாம்-அன் சு என்பவரால் வழங்கப்பட்டது (முந்தைய பதிப்பு ஐ. சி. சி. டி '85 இல் வழங்கப்பட்டது). அப்போதிருந்து, எஸ். டி. ஜி. க்கள் கோட்பாடு மற்றும் நடைமுறையில் விரிவாக ஆய்வு செய்யப்பட்டுள்ளன, இது ஒத்திசைவற்ற கட்டுப்பாட்டு சுற்றுகளின் பகுப்பாய்வு மற்றும் தொகுப்புக்கான பிரபலமான மென்பொருள் கருவிகளின் வளர்ச்சிக்கு வழிவகுத்தது, அதாவது பெட்ரிஃபி (தலைமை டெவலப்பர்ஃ ஜோர்டி கோர்டடெல்லா) மற்றும் வொர்க் கிராஃப்ட் (நியூகேஸில் பல்கலைக்கழகத்தின் கருவித்தொகுப்பு). ஒத்திசைவற்ற சுற்றுகளை வடிவமைப்பதில் எஸ். டி. ஜி. க்களைப் பயன்படுத்துவதற்கான பல்வேறு எடுத்துக்காட்டுகளில், மிகவும் நன்கு அறியப்பட்டவை ஒத்திசைவற்ற இடைமுகங்கள், கட்டுப்படுத்திகள், நடுவர்கள் மற்றும் அனலாக்-கலப்பு சமிக்ஞை சுற்றுகள், சி. எஃப்., மிக சமீபத்தில் எஸ். டி. ஜி. க்கள் மாற்றியமைக்கப்பட்ட மின்தேக்கி மாற்றிகளில் (எஸ். சி. சி) பயன்படுத்தப்படுவது போன்ற கொள்ளளவு இணைப்பின் மூலம் மத்தியஸ்தம் செய்யப்படும் காரணத்தை உள்ளடக்கிய மாதிரி காரண நடத்தைக்கு நீட்டிக்கப்பட்டுள்ளன. நீட்டிப்புகள் மற்றும் தொடர்புடைய மாதிரிகள் பைனரி சிக்னல்களை அடிப்படையாகக் கொண்ட எஸ். டி. ஜி. க்களைத் தவிர, சிக்னல்கள் பல மதிப்புடையதாக இருக்கக்கூடிய குறியீட்டு எஸ். டி. ஜி. களும் உள்ளன. நேர (தாமதங்கள்) தகவல் சிறுகுறிப்புடன் கூடிய எஸ். டி. ஜி. க்கள் முதலில் அறிமுகப்படுத்தப்பட்டன, பின்னர் அவை, நேரக் கட்டுப்பாடுகளுடன் சுற்றுகளின் நடத்தை பகுப்பாய்வு பற்றிய யோசனைகளும் அறிமுகப்படுத்தப்பட்டன, பின்னர் அவை ரிலேட்டிவ் டைமிங் என்று அழைக்கப்பட்டன. ஒத்திசைவற்ற மற்றும் குறுக்கீடுகளை ஒரு சிறிய வடிவத்தில் பிடிக்க அடிப்படை அடிப்படை பெட்ரி நெட் மாடல்களின் சிறப்பு நீட்டிப்புகள் பிளேஸ் சார்ட் நெட்ஸில் அறிமுகப்படுத்தப்பட்டன. பிராந்தியங்களின் கோட்பாட்டைப் பயன்படுத்துவதில் ஒத்திசைவற்ற சுற்றுகளின் மாநில அடிப்படையிலான மாதிரிகள் மற்றும் பெட்ரி நிகர அடிப்படையிலான மாதிரிகள் (இன்க். எஸ். டி. ஜி) இடையே ஒரு முக்கியமான தொடர்பு நிறுவப்பட்டுள்ளது. ராபர்ட் ஸ்ப்ரோல், இவான் சதர்லேண்ட் மற்றும் சார்லஸ் மோல்நர் ஆகியோரின் காரணமாக ஒரு எஸ். டி. ஜி மாதிரியைப் பெற பிராந்தியங்களின் கோட்பாடு பயன்படுத்தப்பட்டது மற்றும் எதிர்ப்பாய்வு குழாய் செயல்முறைக்கு அதன் சுற்று செயல்படுத்தல் பயன்படுத்தப்பட்டது. எஸ். டி. ஜி. களுடன் நெருக்கமாக தொடர்புடைய மாதிரிகளில் ஒன்று, மைக்கேல் கிஷினேவ்ஸ்கி, அலெக்ஸ் கொண்ட்ராடியேவ், அலெக்சாண்டர் டூபின் மற்றும் விக்டர் வர்ஷாவ்ஸ்கி ஆகியோரால் முன்மொழியப்பட்ட சேஞ்ச் டயக்ராம்ஸ் ஆகும். மாற்ற வரைபடங்கள் AND மற்றும் OR காரணத்தன்மை இரண்டையும் சுருக்கமான முறையில் மாதிரியாகக் கொண்டிருப்பதன் நன்மைகளைக் கொண்டுள்ளன. ஆனால் தேர்வு செய்வதில் அவர்களுக்கு விளக்க அதிகாரம் இல்லை. பெட்ரி வலைகள் மற்றும் மாற்ற வரைபடங்களுக்கு இடையிலான ஒப்பீடு அவற்றின் விளக்க சக்தி மற்றும் காரண தர்க்க வலை வடிவத்தில் அவற்றின் ஒருங்கிணைப்பு ஆகியவற்றின் அடிப்படையில் வழங்கப்பட்டுள்ளது. வன்பொருள் விளக்க மொழிகளுடனான இணைப்புகள் எஸ். டி. ஜி. க்கள் பல்வேறு எச். டி. எல். களுடன் இணைக்கப்பட்டுள்ளன, எடுத்துக்காட்டாக, ஒத்திசைவற்ற வடிவமைப்பை ஆதரிக்கும் நோக்கத்துடன் வி. எச். டி. எல் (1996) மற்றும் வெரிலாக் (2000) உடன் இணைப்புகளைப் பார்க்கவும். வி. எச். டி. எல், எஸ். டி. ஜி மற்றும் பெட்ரி வலைகளின் தொகுப்பு ஓட்டத்தில் வைக்கப்பட்டுள்ளது கருவியாக காட்டப்பட்டுள்ளது, அதேபோல் வெரிலாக் உடன், ஒரு கருவி வெரிஸின் உருவாக்கப்பட்டது. மிக சமீபத்தில் எஸ். டி. ஜி. க்கள் நடைமுறை வன்பொருள் வடிவமைப்பாளர்களுக்கு எளிதானது என்று நம்பப்படும் குறியீடுகளுடன் இணைக்கப்பட்டுள்ளன, எனவே அலைவடிவம்-மாற்றம் வரைபடங்களின் (டபிள்யூ. டி. ஜி) மாதிரியின் தோற்றம். அதேபோல், பெட்ரி வலைகள் அல்லது எஸ். டி. ஜி. க்களைக் காட்டிலும் வரையறுக்கப்பட்ட மாநில இயந்திரத்தின் (எஃப். எஸ். எம்) மாதிரியை வடிவமைப்பாளர்கள் கையாள எளிதானது என்பதை உணர்ந்து, பர்ஸ்ட் மோட் எஃப். எஸ். எம். களுடன் ஒரு இணைப்பு உருவாக்கப்பட்டுள்ளது. பகுப்பாய்வு முறைகள் இந்த நேரத்தில், ஒத்திசைவற்ற சுற்றுகளின் பகுப்பாய்வு மற்றும் தொகுப்புக்கான மிகவும் திறமையான முறைகள் பெட்ரி நிகர வெளிப்பாடுகளை அடிப்படையாகக் கொண்டவை-அவை விக்டர் கோமென்கோ தனது முனைவர் பட்ட ஆய்வறிக்கையில் ஆய்வு செய்யப்பட்டன. அவை ஒர்க் கிராஃப்ட்டின் கீழ் செயல்படுத்தப்படுகின்றன. ஒத்திசைவற்ற சுற்றுகளின் பெட்ரி நிகர மாதிரிகளின் சில துணைப்பிரிவுகளின் செயல்திறன் பகுப்பாய்வு ஐகுவோ ஸீ மற்றும் பீட்டர் பீரெல் ஆகியோரால் ஆராயப்பட்டுள்ளது. ஒத்திசைவற்ற சுற்று தொகுப்பு எஸ். டி. ஜி விவரக்குறிப்பிலிருந்து ஒத்திசைவற்ற சுற்றுகளின் தொகுப்பில் உள்ள பல்வேறு சிக்கல்கள் ஆராயப்பட்டுள்ளன. அவற்றின் வகைப்பாட்டிற்கான வழிகளில் ஒன்று எஸ். டி. ஜி விவரக்குறிப்பின் மாநில இடத்தைக் குறிக்கப் பயன்படுத்தப்படும் பகுப்பாய்வு அணுகுமுறைகளை அடிப்படையாகக் கொண்டது, அதாவது வெளிப்படையான மாநில இடைவெளிகள், அடிப்படை பெட்ரி வலையின் வெளிப்பாடு, பெட்ரி வலைகளின் கட்டமைப்பு பகுப்பாய்வு மற்றும் எஸ். டி. ஜிகளின் நேரடி வரைபடம் (தொடரியல்-நேரடி மொழிபெயர்ப்பு). இந்த அணுகுமுறைகள் பொதுவாக தொகுப்பு வழிமுறைகளின் சிக்கலான தன்மையுடன் இணைக்கப்பட்டுள்ளன, எனவே, கருவிகளின் இயக்க நேரம். மறுபுறம், இந்த நுட்பங்களில் சில பெட்ரி வலைகளின் வகுப்பில் சில கட்டுப்பாடுகளை விதிக்கின்றன. எடுத்துக்காட்டாக, வெளிப்படையான நிலை இடைவெளி அடிப்படையிலான முறைகள் பொதுவாக ஒரு தன்னிச்சையான பெட்ரி வலை வகைக்கு வேலை செய்கின்றன, அதேசமயம் சில கட்டமைப்பு முறைகள் அடிப்படை பெட்ரி வலை ஒரு குறிக்கப்பட்ட வரைபடம் அல்லது சுதந்திர தேர்வு வலையாக இருக்க வேண்டும். முழுமையான மாநில குறியீட்டு சிக்கல் சுற்று செயல்படுத்தல்களின் தொகுப்பில் நன்கு அறியப்பட்ட முக்கிய சிக்கல்களில் ஒன்று முழுமையான நிலை குறியீட்டு முறை (சிஎஸ்சி) ஆகும். இந்தப் பிரச்சினையைத் தீர்க்க பல்வேறு வழிமுறைகள் உருவாக்கப்பட்டுள்ளன. சிஎஸ்சி திருப்திக்கு பகுப்பாய்வு செய்வதற்கான ஒரு அசல் வழி, அலெக்ஸ் யாகோவ்லேவ் மற்றும் பீட்டர் வான்பெக்பெர்கன் ஆகியோரால் சுயாதீனமாக உருவாக்கப்பட்ட இணைவு உறவு அல்லது அதற்கு சமமான பூட்டு உறவு என்ற கருத்தை அடிப்படையாகக் கொண்டது. மற்றொரு முறை பிராந்தியங்களின் கோட்பாட்டைப் பயன்படுத்தியது, இது பெட்ரி வலைகளின் கூறுகளை மாநில வரைபடங்களில் மாநிலங்களின் பகுதிகளுடன் இணைக்கிறது. பகுதி வரிசைகள் மற்றும் பெட்ரி நிகர வெளிப்பாடுகளின் அடிப்படையில் சிஎஸ்சி கண்டறிதல் மற்றும் தெளிவுத்திறனுக்கான தொகுப்பு முறைகள் அலெக்ஸ் செமனோவ் மற்றும் விக்டர் கோமென்கோ ஆகியோரால் உருவாக்கப்பட்டுள்ளன. இந்த முறைகள் ஒர்க் கிராஃப்ட்டில் செயல்படுத்தப்பட்ட சிஎஸ்சி மையங்களின் அடிப்படையில் சிஎஸ்சி சிக்கல்களை திறம்பட காட்சிப்படுத்துவதற்கான ஒரு முறையை முறைப்படுத்தவும் செயல்படுத்தவும் உதவியுள்ளன. எஸ். டி. ஜி அடிப்படையிலான தொகுப்புக்கான கட்டமைப்பு குறியீட்டு முறைகள் ஜோசப் கார்மோனாவால் உருவாக்கப்பட்டுள்ளன. கட்டுப்படுத்தப்பட்ட தர்க்க அடிப்படைகளில் தொகுப்பு வேகம்-சுயாதீனமான (அல்லது அதற்கு சமமான அரை-தாமதம்-உணர்திறன்-கியூடிஐ) சுற்றுகளின் தொகுப்பில் ஒரு முக்கியமான சிக்கல் ஒரு கட்டுப்படுத்தப்பட்ட தர்க்கரீதியான அடிப்படைக்குள் தொகுப்பாகும், எடுத்துக்காட்டாக, AND மற்றும் OR போன்ற கட்டுப்படுத்தப்பட்ட அடிப்படை தர்க்க வாயில்களைப் பயன்படுத்துதல்-எடுத்துக்காட்டாக, அலெக்ஸ் யாகோவ்லேவின் பணியைப் பார்க்கவும், அங்கு E (கிளர்ச்சி)-நிலைத்தன்மை என்ற நிபந்தனை அறிமுகப்படுத்தப்பட்டது, இது கிளர்ச்சி செயல்பாடுகளுக்கான இரண்டு நிலை கூட்டுத்தொகை (எஸ்ஓபி) தர்க்கம் மற்றும் கொடுக்கப்பட்ட எஸ். டி. ஜி விவரக்குறிப்பின் முக்கிய வெளியீட்டு சமிக்ஞைகளுக்கான எஸ்ஆர்-லேட்ச்கள் ஆகியவற்றைக் கொண்ட செயல்பாட்டில் ஆபத்து-சுதந்திரத்தை உறுதி செய்கிறது. பின்னர், அலெக்ஸ் கொண்ட்ராடியேவ் மற்றும் பலர் இந்த நிலையை மோனோடோனிக் கவர் என்ற கருத்தாக்கத்தில் பொதுமைப்படுத்தினர், இது மென்பொருள் கருவிகளில் அதன் உணர்தலைக் கண்டறிந்தது. எதிர்மறை வாயில் தளங்கள், NAND மற்றும் NOR இல் தொகுப்பின் சிக்கல் மிகவும் சவாலானது. அதற்காக பல முறைகள் உருவாக்கப்பட்டுள்ளன, பெரும்பாலும் நிகோலாய் ஸ்டாரோடோப்ட்சேவ் தலைமையில். தொகுப்பிற்கான எஸ். டி. ஜி. களின் சிதைவு பெரிய அளவிலான எஸ். டி. ஜி. க்கான தொகுப்பின் அளவிடுதல் சிக்கல் மற்றும் மாநில விண்வெளி வெடிப்பைத் தணிப்பதற்கான தேவைகள் ஆகியவை அடிப்படை பெட்ரி வலையின் கட்டமைப்பு பண்புகள் தொடர்பாக எஸ். டி. ஜி. களின் சுருக்கத்தின் அடிப்படையில் முறைகளில் கையாளப்பட்டுள்ளன-அதாவது ஒரு சுதந்திரமான தேர்வு பெட்ரி வலையை மாநில இயந்திரங்கள் அல்லது குறிக்கப்பட்ட வரைபடங்களாகப் பிரிப்பதற்கான வழிகள்-அத்துடன் விசிறி-இன் சமிக்ஞை துணைக்குழுக்கள் (ஒரு சமிக்ஞைக்கு தூண்டுதல் நிகழ்வுகள்). அளவிடுதலைக் கையாள்வதற்கான மற்றொரு அணுகுமுறை, டேனில் சோகோலோவ் ஆராய்ந்த ஒத்திசைவற்ற சுற்றுகளுக்கு எஸ். டி. ஜி. களின் நேரடி வரைபடம் வழியாகும். மத்தியஸ்தத்துடன் எஸ். டி. ஜி. களின் தொகுப்பு ஒரு குறிப்பாக சவாலான சிக்கல் என்னவென்றால், நடுவர்களுக்கான ஒத்திசைவற்ற சுற்றுகளை தானாகவே ஒருங்கிணைப்பதாகும், ஏனெனில் அவற்றின் எஸ். டி. ஜி விவரக்குறிப்பு அவற்றின் அடிப்படை பெட்ரி வலைகளின் நடத்தை மோதல்களைக் கொண்டிருக்கும். நடத்தை மோதல்கள் நிலைத்திருக்காத மாற்றங்களின் இருப்பைக் குறிக்கின்றன. வழக்கமாக, அத்தகைய எஸ். டி. ஜி. களின் தர்க்க அடிப்படையிலான அமலாக்கம், சுற்று ஆபத்துக்களுக்கு ஆளாக நேரிடும். மியூடெக்ஸ் சமிக்ஞை மாற்றங்களை அரை தானியங்கி முறையில் செருகுதல், அசல் விவரக்குறிப்பைப் பாதுகாத்தல் போன்ற சிறப்பு நுட்பங்கள் ஒர்க் கிராஃப்டில் உருவாக்கப்பட்டு செயல்படுத்தப்பட்டுள்ளன. விஎல்எஸ்ஐ வடிவமைப்பு தானியங்கி பக்க வன்பொருள் வடிவமைப்பு மற்றும் பெட்ரி வலைகளுக்கான வழிமுறைகள் குறித்த நியூகேஸில் பல்கலைக்கழக ஒத்திசைவற்ற வடிவமைப்பு குழு பக்கக் குழு, எட்ஃ ஏ. யகோவ்லேவ், எல். லாவக்னோ மற்றும் எல். கோம்ஸ், ஸ்பிரிங்கர், 2002 ஆட்டோமேட்டா (கணக்கீடு)