Top Banner
',$-0+2'-, 2- 31#01 2DEO NALNK@Q?PEKJ S=O I=@A BNKI = ?KLU KB = @K?QIAJP OAJP PK QO BKN IE?NKBEHIEJC 5DEHA PDA IKOP =@R=J?A@ PA?DJKHKCU D=O >AAJ QOA@ PK LDKPKCN=LD =J@ NALNK@Q?A PDEO @K?QIAJP PDA MQ=HEPU KB PDA NALNK@Q?PEKJ EO DA=REHU @ALAJ@AJP QLKJ PDA MQ=HEPU KB PDA I=PANE=H OQ>IEPPA@ 2DA BKHHKSEJC ATLH=J=PEKJ KB PA?DJEMQAO EO LNKRE@A@ PK DAHL ?H=NEBU I=NGEJCO KN JKP=PEKJO SDE?D I=U =LLA=N KJ PDEO NALNK@Q?PEKJ 2DA OECJ KN ^P=NCAP_ BKN L=CAO =LL=NAJPHU H=?GEJC BNKI PDA @K?QIAJP LDKPKCN=LDA@ EO ^+EOOEJC .=CAO_ 'B EP S=O LKOOE>HA PK K>P=EJ PDA IEOOEJC L=CAO KN OA?PEKJ PDAU =NA OLHE?A@ EJPK PDA BEHI =HKJC SEPD =@F=?AJP L=CAO 2DEO I=U D=RA JA?AOOEP=PA@ ?QPPEJC PDNKQCD =J EI=CA =J@ @QLHE?=PEJC =@F=?AJP L=CAO PK =OOQNA ?KILHAPA ?KJPEJQEPU 5DAJ =J EI=CA KJ PDA BEHI EO K>HEPAN=PA@ SEPD = NKQJ@ >H=?G I=NG EP EO =J EJ@E?=PEKJ KB AEPDAN >HQNNA@ ?KLU >A?=QOA KB IKRAIAJP @QNEJC ATLKOQNA @QLHE?=PA ?KLU KN ?KLUNECDPA@ I=PANE=HO PD=P ODKQH@ JKP D=RA >AAJ BEHIA@ $KN >HQNNA@ L=CAO = CKK@ EI=CA KB PDA L=CA ?=J >A BKQJ@ EJ PDA =@F=?AJP BN=IA 'B ?KLUNECDPA@ I=PANE=HO SANA @AHAPA@ = P=NCAP JKPA SEHH =LLA=N HEOPEJC PDA L=CAO EJ PDA =@F=?AJP BN=IA 5DAJ = I=L @N=SEJC KN ?D=NP AP? EO L=NP KB PDA I=PANE=H >AEJC LDKPKCN=LDA@ = @ABEJEPA IAPDK@ KB ^OA?PEKJEJC_ PDA I=PANE=H D=O >AAJ BKHHKSA@ 'P EO ?QOPKI=NU PK >ACEJ BEHIEJC =P PDA QLLAN HABP D=J@ ?KIAN KB = H=NCA ODAAP =J@ PK ?KJPEJQA BNKI HABP PK NECDP EJ AMQ=H OA?PEKJO SEPD OI=HH KRANH=LO 'B JA?AOO=NU OA?PEKJEJC EO ?KJPEJQA@ =C=EJ]>ACEJJEJC >AHKS PDA BENOP NKS =J@ ?KJPEJQEJC KJ QJPEB?KILHAPA $KN EHHQOPN=PEKJO PD=P ?=JJKP >A O=PEOB=?PKNEHU NALNK@Q?A@ >U TANKCN=LDE? IA=JO LDKPKCN=LDE? LNEJPO ?=J >A LQN?D=OA@ =P =@@EPEKJ=H ?KOP =J@ EJOANPA@ EJPK UKQN TANKCN=LDE? ?KLU 2DAOA LNEJPO =NA =R=EH=>HA QLKJ NAMQAOP BNKI PDA "EOOANP=PEKJO !QOPKIAN 1ANRE?AO "AL=NPIAJP 1KIA L=CAO EJ =JU @K?QIAJP I=U D=RA EJ@EOPEJ?P LNEJP 'J =HH ?=OAO PDA >AOP =R=EH=>HA ?KLU D=O >AAJ BEHIA@ 5MHUDQRHSX -NCEHKLR )MSDQM@SHNM@K %**' 4&) 33 7'47 1
140

Globally asynchronous locally synchronous systems

Feb 21, 2023

Download

Documents

Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Page 1: Globally asynchronous locally synchronous systems

',$-0+�2'-,�2-�31#01

2DEO� NALNK@Q?PEKJ� S=O�I=@A� BNKI�=�?KLU� K B �=�@K?QIAJP�OAJP�PK�QO�BKN�IE?NKBEHIEJC �5DEHA� PDA� IKOP� =@R=J?A@� PA?DJKHKCU� D=O� >AAJ� QOA@� PK � LDKPKCN=LD� =J@� NALNK@Q?A�PDEO� @K?QIAJP�� PDA� MQ=HEPU� K B� PDA� NALNK@Q?PEKJ� EO� DA=REHU� @ALAJ@AJP� QLKJ� PDA�MQ=HEPU�K B �PDA�I=PANE=H� OQ>IEPPA@

2DA� BKHHKSEJC� ATLH=J=PEKJ� K B� PA?DJEMQAO� EO� LNKRE@A@� PK� DAHL� ?H=NEBU� I=NGEJCO� KN�JKP=PEKJO�SDE?D�I=U� =LLA=N�KJ�PDEO�NALNK@Q?PEKJ

� 2DA� OECJ� KN� ^P=NCAP_� BKN� L=CAO� =LL=NAJPHU� H=?GEJC� BNKI� PDA� @K?QIAJP�LDKPKCN=LDA@� EO� ^+EOOEJC� .=CA�O�_ � 'B� EP� S=O� LKOOE>HA� PK� K>P=EJ� PDA� IEOOEJC�L=CA�O�� KN�OA?PEKJ�� PDAU�=NA� OLHE?A@� EJPK� PDA� BEHI�=HKJC�SEPD�=@F=?AJP�L=CAO �2DEO�I=U� D=RA� JA?AOOEP=PA@� ?QPPEJC� PDNKQCD�=J� EI=CA�=J@�@QLHE?=PEJC�=@F=?AJP�L=CAO�PK� =OOQNA� ?KILHAPA� ?KJPEJQEPU

� �5DAJ� =J� EI=CA� KJ� PDA� BEHI� EO� K>HEPAN=PA@� SEPD� =� NKQJ@� >H=?G� I=NG�� EP� EO� =J�EJ@E?=PEKJ� K B � AEPDAN� >HQNNA@� ?KLU� >A?=QOA� K B � IKRAIAJP� @QNEJC� ATLKOQNA��@QLHE?=PA� ?KLU�� KN� ?KLUNECDPA@�I=PANE=HO�PD=P�ODKQH@�JKP�D=RA�>AAJ� BEHIA@ �$KN�>HQNNA@� L=CAO�� =� CKK@� EI=CA� K B �PDA� L=CA� ?=J� >A� BKQJ@� EJ� PDA�=@F=?AJP�BN=IA �'B�?KLUNECDPA@� I=PANE=HO�SANA�@AHAPA@�� =�P=NCAP�JKPA�SEHH�=LLA=N�HEOPEJC�PDA�L=CAO�EJ�PDA�=@F=?AJP�BN=IA

� �5DAJ� =� I=L�� @N=SEJC�KN�?D=NP��AP? ��EO�L=NP�K B�PDA�I=PANE=H�>AEJC�LDKPKCN=LDA@��=� @ABEJEPA� IAPDK@� K B � ^OA?PEKJEJC_� PDA� I=PANE=H� D=O� >AAJ� BKHHKSA@ � 'P� EO�?QOPKI=NU� PK� >ACEJ� BEHIEJC�=P� PDA�QLLAN�HABP�D=J@�?KIAN�K B �=�H=NCA�ODAAP�=J@� PK �?KJPEJQA� BNKI� HABP� PK � NECDP� EJ� AMQ=H� OA?PEKJO�SEPD� OI=HH� KRANH=LO � 'B�JA?AOO=NU��OA?PEKJEJC� EO� ?KJPEJQA@� =C=EJ]>ACEJJEJC� >AHKS� PDA� BENOP�NKS�=J@� ?KJPEJQEJC�KJ�QJPEB�?KILHAPA

� � $KN� EHHQOPN=PEKJO� PD=P� ?=JJKP� >A� O=PEOB=?PKNEHU� NALNK@Q?A@� >U� TANKCN=LDE?�IA=JO�� LDKPKCN=LDE?� LNEJPO� ?=J� >A� LQN?D=OA@� =P� =@@EPEKJ=H� ?KOP� =J@� EJOANPA@�EJPK� UKQN� TANKCN=LDE?� ?KLU � 2DAOA� LNEJPO� =NA� =R=EH=>HA� QLKJ� NAMQAOP� BNKI� PDA�"EOOANP=PEKJO�!QOPKIAN�1ANRE?AO�"AL=NPIAJP

� �1KIA� L=CAO� EJ� =JU� @K?QIAJP� I=U� D=RA� EJ@EOPEJ?P� LNEJP � 'J� =HH� ?=OAO� PDA� >AOP�=R=EH=>HA� ?KLU�D=O�>AAJ� BEHIA@

5MHUDQRHSX- �NCEHKL R

)MSDQM@SHNM@K ����%**'� 4&)��33��7'47���1�����

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 2: Globally asynchronous locally synchronous systems

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 3: Globally asynchronous locally synchronous systems

�������

# G@OHQN �$@MHDK�- @QBNR

',/"!,,9�!39.#(2/./53� ,/#!,,9�39.#(2/./53� 3934%-3

����� ������ ���� 0G�$�� ����

#3.;*78.9=�.(74+.128

�39*73&9.43&1� ����%**'� 4&)���33��7'47���1�����

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 4: Globally asynchronous locally synchronous systems

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 5: Globally asynchronous locally synchronous systems

0,%!3%�./4%�

)M�@KK�B@RDR�SGHR�L@SDQH@K�G@R�ADDM�EHKLDC�HM�SGD�ADRS�ONRRHAKD�V@X�EQNL�SGD�@U@HK@AKD�BNOX��0QNAKDLR�DMBNTMSDQDC�VHSG�SGHR�CNBTLDMS�G@UD�ADDM�HCDMSHEHDC�GDQD�VHSG�@ �BGDBJ �L@QJ� 6� �

��� 'KNRRX�OGNSNFQ@OGR�NQ�O @F DR?????

��� #NKNQDC�HKKTRSQ@SHNMR �O@ODQ�NQ�OQHMS???????

��� 0GNSNFQ@OGR�VHSG�C@QJ�A@BJFQNTMC?????

��� HKKTRSQ@SHNMR�@QD�ONNQ�BNOX???????

��� 0@FDR�VHSG�AK@BJ�L@QJR �MNS�NQHFHM@K�BNOX??????

��� 0QHMS�RGNVR�SGQNTFG�@R�SGDQD�HR�SDWS�NM�ANSG�RHCDR�NE�O @ F D ???????

��� )MCHRSHMBS �AQNJDM�NQ�RL@KK�OQHMS�NM�RDUDQ@K�O@FDR

��� 0QHMS�DWBDDCR�L@QFHM�QDPTHQDLDMSR??????

��� 4HFGSKX�ANTMC�BNOX�VHSG�OQHMS�KNRS�HM�RO HMD???????

���� #NLOTSDQ�OQHMSNTS�O@FDR�VHSG� HMCHRSHMBS�OQHMS??????

���� 0@FDR???????????? K@BJHMF�VGDM�L@SDQH@K�QDBDHUDC �@MC �MNS�@U@HK@AKD�EQNL�RBGNNK�NQ@TSGNQ�

�� � .=CA�O�� �������� OAAI�PK�>A�IEOOEJC�EJ�JQI>ANEJC� KJHU�=O�PATP�BKHHKSO

���� 4VN�O@FDR�MTL ADQDC � �� 4DWS�ENKKNVR�

���� #TQKHMF�@MC�VQHMJKDC�O @F DR???????

���� $HRRDQS@SHNM�BNMS@HMR�O@FDR�VHSG�OQHMS�@S�@ �RK@MS �EHKLDC�@ R �QDBDHUDC?????????

���� / SGDQ????????????????????????????????????????????????????????????????????????

#3.;*78.9=�.(74+.128

�39*73&9.43&1

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

DCH
DCH
(note: no missing pages; 100-101 intentionally blank)
DCH
Page 6: Globally asynchronous locally synchronous systems

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 7: Globally asynchronous locally synchronous systems

%*- �**7��17,!&0-,-31�

*-!�**7�17,!&0-,-31� 1712#+1

!�$)33%24!4)/.�

35"-)44%$� 4/ � 4(% �$%0!24-%.4� /&� #/-054%2 � 3# )%.#%�

!.$�4(% � #/-- )44%%� /.� '2!$5!4%� 345$)%3�

/&� 34!.&/2$� 5.)6%23)49 �

). �0!24)!,�&5,&),,-%.4� /&� 4(% �2%15)2%-%.43�

&/2 �4(% �$%'2%% �/&�

$/#4/2� /&� 0( ),/3/0(9

"X

$@MHDK�- �� #G@OHQN �

/ BSNADQ� ����

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 8: Globally asynchronous locally synchronous systems

�� BDQSHEX � SG @ S � )�G@UD� QD@C � SG HR � SGDRHR� @MC� SG @ S � HM�LX� NOHMHNM� HS� HR� ETKKX� @CDPT@SD �HM� RBNOD� @MC� PT@KHSX � @R� @ �C HRRDQS@ SHNM � ENQ� SGD � CDFQDD� NE�$NBSNQ� NE�0GHKNRNOGX�

� �2NADQS�- @SGDVR � % K�B SQHB@ K�%MFHMDDQHMF��0 QHMBHO@K�!CUHRNQ

)� BDQSHEX � SG @ S � )�G@UD� QD@C � SG HR� SGDRHR� @MC � SG @ S � HM� LX� NOHMHNM� HS� HR� ETKKX� @CDPT@SD �HM� RBNOD� @MC� PT@KHSX � @R� @ �C HRRDQS@ SHNM � ENQ� SG D � CDFQDD� NE�$NBSNQ� NE�0GHKNRNOGX�

)�N QBRS�" @RJDSS � # NL OTSDQ� 3BHDMBD

)� BDQSHEX � SG @ S � )�G@UD� QD@C� SG HR� SGDRHR� @MC� SG @ S � HM� LX� NOHMHNM� HS� HR� ETKKX� @CDPT@SD �HM� RBNOD� @MC� PT@KHSX � @R� @ �C HRRDQS@ SHNM � ENQ� SGD� CDFQDD� NE�$NBSNQ� NE�0GHKNRNOGX�

,THR� 4 Q@AA�0@QCN � # NL OTSDQ� 3BHDMBD�

!OOQNUDC� ENQ� SGD� 5MHUDQRHSX� #NLL HSSDD� NM� ' Q@CT@SD � 3STCHDR�

$D@M� NE�' Q@CT@ SD � 3 STCHDR� @MC� 2DRD@QBG

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 9: Globally asynchronous locally synchronous systems

a � #NOXQHFG S� �����

AX

$@MHDK�-�� #G@O HQN

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 10: Globally asynchronous locally synchronous systems

%HK>=HHU��OUJ?DNKJKQO�

*K?=HHU�1UJ?DNKJKQO� 1UOPAIO

�>OPN=?P

4GHR� SGDRHR� OQNUHCDR� @ � MDV� EQ@L DVNQJ� ENQ� SGD � CDRHFM� NE� UDQX� GHFG� ODQENQL@MBD�C HF HS@K� L@BGHMDR�� 4GD� MDV� SGDNQD SHB@K� QDRTKSR� VGHBG� @QB� OQDRDMSDC� G@UD� OQ@BSHB@K�HLOKHB@SHNMR � @MC� KD@C� SN� @ � A D SSD Q � TMCDQRS@MC HMF � NE� ONRRHAHKHSHDR� @MC � KHL HS@SHNMR� HM�SGD� CDRHFM� NE� BNLOTSDQR � BNLLTMHB@SHNM� G@QCV @QD� @MC� N SGDQ� CHFHS@K�L @BGHMDQX�

4GD�CHRBTRRHNM�BDMSDQR�NM�CHEEDQDMS�NQF@MHY@SHNMR�ENQ�FKNA@KKX�@RXMBGQNMNTR � KNB@KKX��RXMBGQNMNTR�RXRSDLR � @MC� BNUDQR� SGD� ENKKNVHMF� HRRTDR�� NQF@MHY@SHNMR� ENQ� BNLOKDW� CHFHS@K�RXRSDL R � L DS@RS@A HKHSX � @R� @ � KHL HS@SHNM� ENQ� GHFG� ODQENQL @MBD � R SQTB ST QDR � ENQ� SVN� BK@RRDR�NE� MNM�BNMUDMSHNM@K� @QBG HSDB ST QDR � NOSHL HY@SHNM � ODQENQL @MBD � QDKH@AHKHSX � @MC � CDRHFM�SDBGMHPTDR�

7D� OQDRDMS� MDV� @KFNQHSGL R� SN � BNLOHKD� SGD � RODBHEHB@SHNMR� NE� RTBG� L@BGHMDR� NMSN�DEEHBHDMS� BHQBTHSR � @MC� SN� UDQHEX� SG D � BNQQDBSMDRR� NE� SGD � QDRT KSHMF � L@BGHMDR�� 4 GD � LNCDKR�VD� CDUDKNODC� ENQ� SGD � @M@KXRHR�NE� SGD� SQ@CDNEER�ADSVDDM�CHEEDQDMS�U@QH@AKDR� SG @ S � @EEDBS� SGD�R@EDSX � NE� NODQ@SHNM� NE� SGDRD� RXRSDL R � RGNV� SG @ S � SGD � OQNONRDC� NQF@MHY@SHNMR� QDRTKS� HM�DWSQDLDKX� E@RS�@MC � QDKH@AKD� CHFHS@K� L@BGHMDR�� 4GD� OQNONRDC� NQF@MHY@SHNM@K� RBGDLDR�B@M�AD�TRDC�V HSG HM �@ �VHCD�Q@MFD�NE�@ QBG HSDB ST QDR � @MC� HM SDF Q@SDC �BHQBTHSR�CDRHFMDC� @BBNQCHMF�SN� SG HR� LDSGNCNKNFX� G@UD� ADDM� CDUDKNODC� @MC � SDRSDC �

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 11: Globally asynchronous locally synchronous systems

�?GJKSHA@CAIAJPO

) � VHRG� SN � SG @M J � 2 NADQS� - @SGDVR� @MC � *NGM � .DVJHQJ� ENQ� SGDHQ� @CUHBD�� 7 NQJHMF�V HSG � SGDL � G@R� ADDM� @M� TMBNLLNM� OQHUHKDFD�� - @MX� SG @MJR� SN � SGNRD� V HSG � VGNL � )�G@UD� CHRBTRRDC� SGDRD� HCD@R � @MC � HM� O @ QSHBT K@ Q� SN � 0 D SDQ� % HBGDMADQFDQ � - @QJ� (NQNVHSY �( NR@FQ@G@Q� *@F@CHRG � ,@MMX� 3LNNS � @MC � 0DSDQ� 3SNKK�� ) � @L � @KRN� UDQX� FQ@SDET K� SN � &NQDRS�" @RJDSS � ( @QQX � #GDM � $@UHC�#GDMDUDQS � *NGM � 'HKK � *NGM �(DMMDRRX � $NM@KC�+ MT SG � @MC �,THR� 4 Q@AA�0@QCN �� -X� KNUD� SN � LX� E@L HKX� @MC � SN � LX� EQHDMCR�

& HM@MBH@ K� RT OON QS� ENQ� SG HR� VNQJ� G@R� ADDM� OQNUHCDC� AX � $!20!� TMCDQ� BNM SQ@BSR�-$!� �������#������ @MC�-$!��������#������

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 12: Globally asynchronous locally synchronous systems

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 13: Globally asynchronous locally synchronous systems

!KJPAJPO� 4)2

!KJPAJPO.=CA

!D=LPAN� � � 'JPNK@Q?PEKJ � �

� �� 1?KLA� =J@� -QPHEJA � �

!D=LPAN� � � =?GCNKQJ@� =J@� .NAREKQO�5 KNG � �

� �� ��1UJ?DNKJKQO�"AOECJ�+APDK@KHKCU � �� � �� =OE?� 1PNE?P�2 ULAO � �� � �� 1KIA�.NKLANPEAO� =J@� !KILKOEPEKJ�0QHAO � � � �

� �� !H=OOE?=H��LLNK=?DAO� PK��OUJ?DNKJKQO�" AOECJ � �� �� 1AHB�2EIA@�+ = ?D EJ A O � �� �� 1UJ?DNKJEVANO��+AP=OP=>EHEPU� =J@� 1UJ?DNKJEV=PEKJ�$ = EHQ NA � �� �� /Q=JPEBUEJC� 1UJ?DNKJEV=PEKJ�$=EHQNA � ��� �� *KS�*ARAH� �OUJ?DNKJKQO� !KIIQJE?=PEKJ� .NKPK?KHO� � � ��� �� +=?DEJAO�SEPD� 1PNAP?D=>HA� ! HK?GO � ��

!D=LPAN� � � +=?DEJA�- NC=J EV=PEKJ � ��

� �� !KILHAPEKJ�& =J@ HEJ C � ��� � �� !KILQP=PEKJ�+ K@AH � ��� � �� 3OAO� KB�!KILHAPEKJ� ) JKS HA@CA � ��

� �� 4=HQA�1=BAPU� =J@� 2 EI A�1=BAPU � ��� �� ��2=TKJKIU� =OA@� -J� ! KI LHAPEKJ � ��� �� 1 QI I =NU � ��

!D=LPAN� � � 3JOUJ?DNKJKQO� 1 U O PAI O � ��

� �� 2DA�3JOUJ?DNKJKQO�+ A?D=JEOI � ��� �� QEH@EJC� HK?GO� BKN�4=HQA�1=BA� ! EN ? Q EPO � ��

� � �� ��4=NE=>H?�1LA?@�� ��LD=OA�� 1PKLL=>HA�! HK?G � ��� � �� �� 1UJ?DNKJEVAN�SEPD� =�+AP=OP=>EHEPU�" APA?PKN � ��

� �� 1PNQ?PQNAO� BKN� 3JOUJ?DNKJKQO� 1 U O P AI O � ��� �� �J� 3JOUJ?DNKJKQO�+=?DEJA� SEPD� 2SK�.D=OA� !HK?GEJC � ��� �� �QPKI=PE?�4ANEBE?=PEKJ � ��� �� /Q=JPEP=PERA� #R=HQ=PEKJ� KB�3JOUJ?DNKJKQO�+ =?D EJ A O � ��

� � �� 0AHE=>EHEPU � ��� � �� .ANBKNI=J?A�� #TLA?PA@� 2DNKQCDLQP � ��� � �� #TLA?PA@� 2EIA� # NNK N � ��� � �� � � 1QII=NU� KB�.ANBKNI=J?A� =J@� 0AHE=>EHEPU�+ A=OQNAO � ��� � �� 3JOUJ?DNKJKQO� 1UOPAIO�SEPD� KQJ@A@�1PNAP?DEJC� �3,17 � � ��

� � � �� ��1UJ?DNKJEVAN� SEPD� =�$AA@>=?G� 2 EI AN � ��� � � �� #R=HQ=PEKJ�KB�3JOUJ?DNKJKQO�+=?DEJAO�SEPD� KQJ@A@�1PNAP?DEJC � ��

� � �� 1LAA@� * K O O � � ��� � �� 2DA�3JOUJ?DNKJKQO� *EIEPEJC� 1LAA@ � ��� � �� 0A=H�2EIA� 1 U O PAI O � ��� � �� &ECD�.NA?EOEKJ� 1PNAP?D=>HA�! HK?GO � ��

� �� !KJ?HQOEKJ � ��

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 14: Globally asynchronous locally synchronous systems

4)))� !KJPAJPO

!D=LPAN� � � #O?=LAIAJP� 1UOPAI O � ��

� �� 2DA�#O?=LAIAJP�+A?D=JEOI � ��� �� 1PNQ?PQNAO� BKN�#O?=LAIAJP�+ = ?D EJ A O � ��

� � �� =OE?�#- O � ��� � �� +=LLEJC� PDA�#TPAJ@A@� 1P=PA�"E=CN=IO�KJPK� &=N@S=NA � ��� � �� . EL A HEJ A O � � ��� � �� !KILHAT�# - O � ��

� �� -LPEIEV=PEKJ� KB�# - O � ��� � �� .=N=HHAH� !���# - O � ��� � �� 1ECJ=H�.=?GEJC� EJ� .=N=HHAH� !��#-O � ��

� �� .ANBKNI=J?A� =J@�0AHE=>EHEPU� KB�#O?=LAIAJP�+ =?D EJAO � ��� �� 1UJPDAOEO�KB�# - O � ��

� � �� � �*=JCQ=CA�#TPAJOEKJ� BKN�# - O � ��� � �� 4ANEBUEJC�4=HQA�1=BAPU� KB�=J�#-� 1LA?EBE?=PEKJ � ��� � �� !KILEH=PEKJ�KB�#-� 1LA?EBE?=PEKJO� KJPK�&=N@S=NA � ��� � �� 1LA?EBUEJC��4ANEBUEJC�� =J@� !KILEHEJC� =J�#-���J�#T=ILHA �� ��

� �� 1QII =NU � � ��

!KJ?HQOEKJ � ��

�� 1QII=NU� =J@� !KJ?HQ@EJC�0AI=NGO � ���� 1QCCAOPEKJO� BKN� $QNPDAN� 1PQ@U � ��

0ABANAJ?AO � � ��

�>>NAR E=PEKJ O � ��

�LLAJ@ET� ��� 1PNAP?D=>HA�! HK ?G O � ��

�� .NEIEPERA�#HAIAJPO�� "AH=UO� =J@�" A?= U O � ���� !HK?G� % AJAN=PEKJ � ��

� �� �J� EJRANOEKJ� � � @AH=U� N EJ C � � � ��� �� �J� EJDE>EPEKJ� � � @A?=U�N E J C � ��� �� �J� EJDE>EPEKJ� � � @A?=U� NEJC� SEPD� O PN A P?D EJ C � ��� �� 'JDE>EPEJC� PDA� ,ATP� 1 P=CA � ��� �� .D=OA� * AJCPD � ��� �� 1 P=NPQL � � ��� �� "APA?PEJC� =J@�#HEIEJ=PEJC� &=NIKJE?O � ��

�� 'ILHAIAJP=PEKJ � ��

�LLAJ@ET� �� #TLANEIAJP=H�+ =?DEJAO ���

�� 2DA� +A@EQI�2 AOPAN ����� + EL O �6 ���

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 15: Globally asynchronous locally synchronous systems

!KJPAJPO� )1

�LLAJ@ET�!�� 2DA�"04�=J@�3J?ANP=EEPU� 2 D AK N AI O ���

�� ,KP=PEKJ� =J@�� OOQI L PEK J O ����� .NKKB�KB� PDA� .0�;�2DAKNAI ����� 2DA�"04�!H=OO� =J@� PDA�!KNKHH=NEAO�KB� PDA�.04�2 DAKNAI ���

� �� !KNKHH=NU��� �" � ! KJRANOEKJ ���� �� !KNKHH=NU�� 1?DIEPP� PNECCAN ���� �� !KNKHH=NU���N>EPN=PEKJ � � � ���� �� !KNKHH=NU�� 1UJ?DNKJEV=PEKJ� =J@� 1=ILHEJC� KB�"ECEP=H� 1 ECJ=HO ���� �� !KNKHH=NU��.D=OA�* K?G EJC ���

�� ^1KHQPEKJO_� PK� PDA�.04�.NK>HAI ' H H�� 4=HQA�=J@�2EIA�3J?ANP=EJPU ' H H

�LLAJ@ET�"��4ANEBE?=PEKJ ���

�� 4ANEBE?=PEKJ� KB�3JOUJ?DNKJKQO�+=?DEJAO ���� �� 2 UL AO ���� �� 0 Q HA O ���� �� 4=HQA�1=BAPU� KB�5AHH�$KNIA@�3JOUJ?DNKJKQO� 1UOPAI O ���

�� 'J?KILHAPAJAOO� KB�4ANEBE?=PEKJ� BKN�#- O ���� �� 4ANEBE?=PEKJ� KB�5AHH�$KNIA@�#-� ! EN ? Q EP O ���

�� ! KJ ? HQ O EK J ���

�LLAJ@ET�#��+KNA�#O?=LAIAJP�- L PEI EV= PEKJ O ���

�� $H=C�+ ANC EJ C � ����� 1PNAP?D�+ANCEJC ����� 0ALH=?EJC� 1MQECCHAO� >U�� N?O ���

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 16: Globally asynchronous locally synchronous systems

6 $ECQNAO� =J@�2=>HAO

$ECQNAO� =J@�2=>HAO.=CA

$ECQNA� � � +=GEJC� =� R=HE@� OECJ=H� O P=> HA � �$ECQNA� � � .NKL=C=PEKJ� KB�1ECJ=H� 2ULAO � �$ECQNA� � � #JANCU� KB�=�$ HEL �$ HKL � ��$ECQNA� � � 1UJ?DNKJEV=PEKJ� $ = EHQ NA � � ��$ECQNA� � � � �2=TKJKIU� =OA@� KJ� ! KI L HA P EK J � � ��$ECQNA� � � � �4=NE=>HA�1LAA@�� 1PKLL=>HA� !HK?G� � � ��$ECQNA� � � � � 1UJ?DNKJEVAN�SEPD� =�+AP=OP=>EHEPU�"APA?PKN� � � ��$ECQNA� � � HK?G�"E=CN=I� KB�=J�3JOUJ?DNKJKQO�1 PNQ ? PQ N A � ��$ECQNA� � � 5=EPEJC� >U� 1PNAP?DEJC� =�!HK?G�. D = O A � � � � � � ��$ECQNA� �� �� �OEJCHA� LQHOA� C AJ AN= PK N � ��$ECQNA� �� ���?HK?G�IK@QHA � ��$ECQNA� �� ���OPNAP?D=>HA� ?HK?G � ��$ECQNA� �� ���OUJ?DNKJEVAN�SEPD� IAP=OP=>EHEPU�@ A PA ? P EK J � ��$ECQNA� �� �� � =OE?�4=HQA�1=BA�3JOUJ?DNKJKQO� 1 U OPAI � ��$ECQNA� �� � .ANBKNI=J?A� =J@�0 A HE= > EHEPU � ��$ECQNA� �� � �J� QJOUJ?DNKJKQO�I=?DEJA�SEPD� >KQJ@A@� OPNAP?DEJC � ��$ECQNA� �� � KQJ@A@� RO�3J>KQJ@A@�+2 $ � ��$ECQNA� �� � 1LAA@�*KOO� BKN� 3JOUJ?DNKJKQO� 1UOPAIO � ��$ECQNA� �� � *EIEP� 1LAA@� BKN�3JOUJ?DNKJKQO� 1 U O PAI O � ��$ECQNA� �� � .D=OA�*K?GEJC� =� 1PNAP?D=>HA� ! HK?G � ��$ECQNA� �� � ��1EILHA�#-�+ =OPAN � ��$ECQNA� �� � #O?=LAIAJP�1PNAP?DEJC�� 1P=PA�" E=CN=I � ��$ECQNA� �� � #O?=LAIAJP�1PNAP?DEJC�� 'I LHAI AJP=PEKJ �� � ��$ECQNA� �� � #O?=LAIAJP� 1PNAP?DEJC�� 2 EI EJ C � ��$ECQNA� �� � 1PNAP?DEJC� EJ�3JOUJ?DNKJKQO� 1 U O P AI O � � � � ��$ECQNA� �� � 1PNAP?DEJC� EJ� #O?=LAIAJP� 1 U OPAI O � ��$ECQNA� �� � "EBBANAJ?A� APSAAJ� QOU�5=EP� =J@� 1PNAP?D�5 = EP � ��$ECQNA� �� � �� =OE?�+=OPAN�1H=RA�#- � ��$ECQNA� �� � 1P=PA�"E=CN=I� KB�=� =OE?�+=OPAN�*+ � ��$ECQNA� �� � #1"� BKN� =�+=OPAN�! H���� # - � ��$ECQNA� �� � +=OPAN�1H=RA�!����� !EN?QEP � ��$ECQNA� �� � #1"� KB�PDA�1 # + � ��$ECQNA� �� � #1"� BKN� =�1EILHA�! H� . EL A H EJ A � ��$ECQNA� �� � 1P=CA� KB�=�! H� 1EILHA�. EL A H EJ A � � � ��$ECQNA� �� � -LAN=PEKJ� 1?DA@QHA� KB�=�1EILHA�!H�KJHU� #O?=LAIAJP� . EL A H EJ A � ��$ECQNA� �� � 'ILNKRA@� 3PEHEV=PEKJ� 1?DA@QHA� KN�=� ! H�.ELAHEJA� SEPD� 'JPANOP=CA� QBBANO� � � ��$ECQNA� �� � 31"� BKN� =�+AOD� KB� 'JPAN?KJJA?PA@� *+O � ��$ECQNA� �� � ��NA?P=JCQH=N� CNE@� # - � ��$ECQNA� �� � +=OPANODEL�1SEP?D� >APSAAJ�* + O � ��$ECQNA� �� � � �!���# - � ��$ECQNA� �� � ��!���#-�SEPD� =�$ KNG � ��$ECQNA� �� � 1AP�'JDE>EP� 10� $ HEL �$ HKL � � ��$ECQNA� �� � +=OPAN�1AP�10�$ HEL �$ HKL � ��$ECQNA� �� � .=N=HHAH� !�� KN� !���# - � ��$ECQNA� �� � 0KHHEJC� PDA�!�� * K K L � ��$ECQNA� �� � .=?GEJC� $KNG� =J@�( K EJ � ��

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 17: Globally asynchronous locally synchronous systems

$ECQNAO� =J@�2=>HAO� 5)

$ECQNA� �� � #-�� I=OPAN� KJ�6 � ��$ECQNA� �� � .=N=HHAH� !H���� I=OPAN� KJ�6 � ��$ECQNA� �� � 1ECJ=H�.=?GA@� !��� I=OPAN� KJ�6 � ��$ECQNA� �� � 2DA� KNECEJ=H� 1.+� �BNKI� 8��:� � ��$ECQNA� �� � 1.+� 1LA?EBE?=PEKJ�SEPD� PDA�# - * � ��$ECQNA� �� � !KILEHA@� 1 .+ � ��$ECQNA� �� � � �@AH=U� A HAI A J P � � � ��$ECQNA� �� � � �@A?=U� A HAI AJ P � ��$ECQNA� �� � � �1EILHEBEA@� 1PNAP?D=>HA� ! HK ?G � ��$ECQNA� �� � !HA=NEJC� PDA� 1PKN=CA�, K @ A � ��$ECQNA� �� � ��.D=OA��4=NE=>HA� 1LAA@�� 1PNAP?D=>HA�! HK?G ���$ECQNA� �� � � �1UJ?DNKJEVAN�SEPD�+AP=OP=>EHEPU�" APA?PEKJ ���$ECQNA� �� � � �?KI>EJ=PEKJ=H� @A?EOEKJ� AHAIAJP ���$ECQNA� �� � 1PNAP?D� !KI>EJ=PEKJO � ���$ECQNA� �� � 1UJ?DNKJEVAN� 2ULAO ���$ECQNA� �� � $H=C�+ANCEJC ���$ECQNA� �� � 1PNAP?D�+ KREJC ���$ECQNA� �� � 1PNAP?D� !KJ?QNNAJ?U ���

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 18: Globally asynchronous locally synchronous systems

#G@OSDQ� �

'JPNK@Q?PEKJ

,DS� TR� R S@ Q S � AX� KNNJHMF� @ S � SG D � SNO � KDUDK� N QF@M HY@SHNM � NE�@ �C HF HS@ K� RXRSDL �� #NLOKDW�RXRSDL R� G@UD� L @MX� BNLONMDMSR� HM SD Q@B SHMF � V HSG � D@BG� N SGDQ� HM� CHEEDQDMS� V@XR�� )M�PVK@EOLKLRP � RXRSDL R � D@BG� NE� SGDRD� BNLONMDMSR� QDBDHUDR� @ � BNLLNM� ODQHNCHB� RHFM@K��@IL@H� SG @ S � HR� TRDC� SN � BNMSQNK� HSR� NODQ@SHNM� @MC � HSR� HM SDQ@B SHNM �V HSG � N SGDQ� BNLONMDMSR��(NVDUDQ � @ �SXOHB@K� BNL OTSDQ�VHKK�G@UD�BNLONMDMSR�RTBG� @R�#05R � CHRJR � SDQL HM@KR � @MC �BNLLTMHB@SHNM� KHMDR� SG @ S � BKD@QKX� B@MMNS� AD� @KK� SHDC � SN� SGD � R@LD� BKNBJ�� (DMBD � BNLOKDW�RXRSDL R� @QD� MN S� CDRHFMDC� @R� @ � RHMFKD� RXMBGQNMNTR� AKNBJ � A T S� @R� @M � DMRDLAKD� NE� KNB@KKX��RXMBGQNMNTR� BNLONMDMSR� HM SD Q@B SHMF �VHSG� D@BG� N SG D Q�V HSGNT S� @ �FKNA@K� BKNBJ�� 7 GDM�VD�O @ QSHSHN M � @ � RXRSDL � HMSN� RTA�BNLONMDMSR� SG @ S � CN� M N S� RG@QD� SGD � R@LD� BKNBJ � VD� R@X� SG @ S �SGDX� @QB � >PVK@EOLKLRP � QDRODBS� SN� D@BG� N SGDQ�

4 GDQD � HR� RSHKK� @MN SGDQ� @MN SGDQ� QD@RNM� SG @ S � RTFFDRSR� ET QSG D Q � O@QSHSHNM HMF � NE� SGD�BNLONMDMSR�� 7 GDM� RHFM@KR� @QB� SQ@M RL HSSDC � SGDX � S@JD � RNLD� SHL D� SN� @QQHUD� SN � SGDHQ�CDRSHM@ SHNM � O T SSHM F � @ � KHL HS� NM� GNV� E@Q� @ � C @ STL � B@M� SQ@UDK� V HSG HM � @ � BKNBJ� BXBKD�� )M �FDMDQ@K � SG D � RL@KKDQ� @ � RXMBGQNMNTR� BNLONMDMS� HR � SGD� E@RSDQ� HS� B@M � AD� BKNBJDC��

)M� BNMBKTRHNM � RXMBGQNMNTR� RXRSDL R� B@MMN S� FQNV� HM� BNLOKDWHSX� V HSGNT S� KHL HS� AD�B@TRD� SGDX� G@UD� SN � HM SD Q@B S�VHSG� N SGDQ�BNLONMDMSR� SG @ S �B@MMN S�RG@QD � SGD�R@LD� BKNBJHMF�BNMSQNKR � ADB@TRD� NE�CDK@XR� HM� SGD�BNLLTMHB@SHNM� @BQNRR� @ �RXRSDL � @MC � ADB@TRD� NE�BKNBJ�RJDVR�

���HOK�� SEPDEJ� =�OUJ?DNKJKQO� >HK?G�� ?HK?GEJC� OECJ=HO� SEHH� =NNERA� =P� PDA� OQ>�?KILKJAJPO� SEPD� LKOOE>HU�@EBBANAJP� @AH=UO� �PDEO� EO� ?=HHA@� ?HK?G� PHBT�� 2DA� H=NCAN� PDA� @AH=UO�� PDA� D=N@AN� EP� EO� PK� GAAL� PDA� OGAS�OI=HH�� =J@�=O�PDA�OGAS�>A?KIAO� H=NCAN��=LLNK=?DAO� PDA�@QN=PEKJ�KB�PDA�?HK?G�LANEK@��� PDA�OUJ?DNKJKQO�KLAN=PEKJ�>A?KIAO�IKNA�@EHHE?QHP � &AJ?A��OGAS�EO�=JKPDAN� HEIEP=PEKJ�PK� PDA�OEVA�KB�OUJ?DNKJKQO�>HK?GO

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 19: Globally asynchronous locally synchronous systems

� � � 'JPNK@Q?PEKJ

3HMBD� DUDQXSGHMF� ONHMSR� HM� SGD� C HQDBSHNM� NE� AQD@JHMF � RXMBGQNMNTR� RXRSDLR� HMSN�RL@KKDQ� RXRSDLR� HM SDQ@B SHMF � @RXMBGQNMNTRKX � @ � M @ ST Q@ K� PTDRSHNM� @QHRDR�� 7 GX� MNS� AQD@J �SGDL � @KK� SGD� V@X� CNVM� SN� SGDHQ� RL@KKDRS� BNLONMDMSR � 4GD� @MRVDQ� B@M� AD� ENTMC�AX� DW@L HMHMF� BNLLTMHB@SHNM� BNRSR�� 3TA�BNLONMDMSR� NE� @� RXMBGQNMNTR� RXRSDLR� B@M�BNLLTMHB@SD� HM� RHLOKD� V@XR� AX� @FQDDHMF� NM� SGD� SHL D� VHMCNVR� HM� VGHBG� NMD�VHKK� RDMC�RNLD� C @ STL � SN� SGD� N SGDQ � A T S� HE� SGDRD� RTA�BNLONMDMSR� CN� MNS� RG@QD� @ � BNLLNM� BKNBJ �SG DX �G@UD�SN�QDRN QS�SN �LNQD�BNLOKDW�HM� SHLD�@MC�@QD@�LDBG@MHRLR� SN� SQ@MREDQ�SGD �R@LD�C @ STL �� 5 KSHL @SDKX � HE�VD�O@QSHSHNMDC �@ �RXRSDL �@KK� SGD �V@X�CNVM� SN � SGD� RHLOKDRS�ONRRHAKD�RTA�BNLONMDMSR� @KK� HM SDQ@B SHMF � @RXMBGQNMNTRKX� V HSG � D@BG� NSGDQ � SG D � BNLLTMHB@SHNM�L DBG@MHRL R� ADSVDDM� DKDLDMSR� VNTKC� CNL HM@SD� SGD� RO@BD� @MC� SHLD�TRDC� ENQ� SGD� @BST@K�BNL OTS@ SHNM �

!R�@ �BNMRDPTDMBD�NE�SGDRD� SVN�NOONRHMF�E@BSNQR � SGDQD �HR� @M�NOSHL TL �LHCCKD�FQNTMC�ENQ� SGD� R SQT B ST QD � NE� @ � RXRSDL �VGDQD�VD� CN� MN S� G@UD� @ �LNMNKHSGHB� RXMBGQNMNTR� RXRSDL �A T S� @KRN�VB�CN� MN S� O @ QSHSHN M � SGD� RXRSDL �@KK� SGD�V@X�CNVM� HMSN� HSR� RHL OKDRS� BNL ONMDM SR���4 GD � RXMSGDRHR� @MC � @M@KXRHR� NE� RTBG� DIL?>IIV >PVK@EOLKLRP�� IL@>IIV PVK@EOLKLRP�RXRSDLR�HR� SGD � ENBTR� NE� SG HR� SGDRHR�� 4GD� O@QSHBT K@Q� @FFQDF@SHNM� KDUDK� @ S� VGHBG� VD� VHKK� RSNO � SGD�O@QSHSHNM HMF � HR� SDBGMNKNFX�@MC� @OOKHB@SHNM�CDODMCDMS�� .NMDSGDKDRR � SN �FHUD� @ �EDDKHMF� ENQ�SG D � JHMC� NE� R SQT B ST QD R � VD�VHKK� RSTCX � VD� B@M� FHUD� RNLD� KNNRD� ANTMCR�� @RRTLD� SG @ S � SGD �RXMBGQNMNTR� BNLONMDMSR�L@X� Q@MFD� HM� RHYD� EQNL� @ANT S�@ �SGNTR@MC �SQ@MRHRSN QR �ONRRHAKD�@ � O @ Q S � NE�@ �BGHO� TO� SN � V G@ S�L HFGS� EHS� HM� @ � Q@BJ�

7 HSG � SGD� @CU@MBD� NE� CDUHBD� SDBGMNKNFHDR � E@RSDQ� @MC � AHFFDQ� BNLOTSDQR� @QD� ADHMF�AT HKS � @MC� SGD� BNRSR� @QB� RGHESHMF� EQNL� SGD� @BSHUD� DKDLDMSR� SN � SGD� BNLLTMHB@SHNM� KHMDR��#NMRDPTDMSKX � QDRD@QBGDQR�G@UD� @ SSDL O SDC � SN� O@QSHSHNM � RXRSDLR� HM�V@XR� SG @ S �@KKNV�D@BG�BNLONMDMS� SN� QTM � @ S � RODDCR� KHL HSDC� NMKX� AX � SGDHQ� HM SDQM@K� R SQTB ST QD � @MC� MNS� AX� SGD�NUDQ@KK� RXRSDL � RHYD� ;�� � ��=�� - D@RTQDC� AX� SGDHQ� @BBDOS@MBD� HM� HMCTRSQX � LNRS� NE� SGDRD�@ SSDL O SR �G@UD�E@HKDC � @MC�NMKX�O @ QS�NE�SGHR�E@HKTQD�B@M� AD�@ SSQ HA T SDC � SN � HMCTRSQX hR� HMDQSH@ �NQ� SN � SGD � eMNS� HMUDMSDC� GDQDf� RXMCQNLD� \Q

7B� VHKK� M N S�@ SSDL O S� @ �BQHSHB@K� RTQUDX� GDQD � A T S� SN� TMCDQRS@MC � RNLD� NE� SGD� QD@RNMR�ADGHMC� OQDU@KDMS� CDRHFM� OQ@BSHBDR � HS � HR� VNQSG� BHSHMF� @ � EDV� OQNAKDLR� HM� OQDUHNTR� @O �OQN@BGDR�

` � /UDQKX� QDRSQHB SHUD � @RXMBGQNMNTR� CDRHFM� L DSGNCR � HM� VGHBG� SGD� QDRSQHBSHNMR� SG @ S �@QD� O T S� NM� GNV� NQ� GNV� L@MX� RHFM@KR� L@X� BG@MFD� L@JDR� SGD� CDRHFM� NE� BNLOKDW�RXRSDL R� U HQST@KKX � HLONRRHAKD� @MC� DWSQDLDKX� BTLADQRNLD� ;�� � ��=�

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 20: Globally asynchronous locally synchronous systems

� � � 1?KLA�=J@�-QPHEJA �

\ � ,@BJ� NE�@ � TMHEHDC� FDMDQ@K� @OOQN@BG � VGHBG� HR� DUHCDMS� HM � ATFR� HM� RNLD� OTAKHRGDC�BHQBT HSR� ;��=� @MC � HM� RNLD� HM SD QDRSHMF � A T S� G@QC � SN � LNCHEX� KNB@KKX�RXMBGQNMNTR �FKNA@KKX�@RXMBGQNMNTR� L @BGHMDR� ;��=�

` � ! QD@ �HMDEEHBHDMBX� HM�BNLOKDSDKX�RDKE�SHL DC�@OOQN@BGDR �V HSG �SGD�BNMRDPTDMS�RODDC�ODM@KSHDR�

` � /UDQKX� QDRSQHBSHUD� CDRHFM� CHRBHOKHMDR� SG @ S �QDPTHQD� RNLD� J HMC �NE�ETMBSHNM@K�LNCTKD�ENQ� @MX� NODQ@SHNM � MN� L @SSD Q� GNV� RHLOKD� HS � L@X� AD�

4GDQDENQD � @M� @ SSDL O S� HR�L @CD�GDQD� SN � RNKUD�@ S � KD@RS�O @ Q S �NE�SGNRD� OQNAKDL R� AX� CDUDKNO�HMF�@ �OQ@B SHB@ K � TMHEXHMF� SGDN QX � SG @ S �HR� EKDWHAKD�@MC �FDMDQ@K � @KKNVHMF� @ �LNQD� RXRSDL @SHB�CDRHFM� NE� QDKH@AKD� GHFG�ODQENQL @MBD� L@BGHMDR�

Z� �� 1?KLA� =J@�-QPHEJA

4GHR� SGDRHR� OQDRDMSR� @ �TMHEXHMF� SGDNQX � SG @ S � KD@CR� SN� @ �A D SSD Q � TMCDQRS@MC HMF � NE�ONR�RHAHKHSHDR� @MC � KHL HS@SHNMR� HM� SGD � CDRHFM� NE� CHF HS@K� L @BGHMDR�� 4GD� BNQD� NE� SGD � SGDRHR� HR� @ �MDV� RD S� NE�FDMDQ@K� NQF@MHY@SHNMR� ENQ� QDKH@AKD � GHFG�ODQENQL@MBD � FKNA@KKX�@RXMBGQNMNTR �KNB@KKX�RXMBGQNMNTR�L@BGHMDR � @MC �L DSGNCR�ENQ�@M@KXRHR�@MC� RXMSGDRHR�NE�SGDRD�L@BGHMDR��! � OQNA@AHKHRSHB � LNCDK� @MC� B@KBT K@SHNMR� ENQ� RODDC� @MC � QDKH@A HKHSX � BNLO@QD� SGDL � V HSG �BNMUDMSHNM@K� L@BGHMDR�� .DV� @KFNQHSGL R� @KKNV� TR� SN� SQ@M REN QL � GHFG�KDUDK� RODBHEHB@SHNMR�NE� SGDRD� L@BGHMDR� HMSN� @QB@�BEHHBHBMS� @MC � SHLD�DEEHBHDMS� BHQBT HSR� SG @ S � B@M� MDUDQ� G@UD�HMB S@R S@A HKHKX � OQNAKDLR�

# G@O SD Q� �� OQNUHCDR� A@BJFQNTMC � NM� C HF HS@K� CDRHFM � NM� RXMBGQNM HY@SHNM � @MC � L DS@R�S@A HKHSX � NM� RDKE�SHLDC� L@BGHMDR � NM� @RXMBGQNMNTR� BNLLTMHB@SHNM� OQNSNBNKR � @MC� NM�L @BGHMDR�V HSG � RSQD SBG@A KD � BKNBJR�

# G@O SD Q���DWOKNQDR� CHFHS@K�BNLLTMHB@SHNMR � CHRBTRRDR�SG D � QD@RNMR�ENQ�SGD �R SQT B ST QDR �VB� VHKK� RSTCX � K@XR� CNVM� SGD� A@RHB� @RRTLOSHNMR � HM SQNCTBDR� SGD� eU@KTB�R@EBSXf� @MC �eSHL B�R@EDSXf� BNMBDOSR � @MC� CDUDKNOR� @ � MDV� BG@Q@BSDQHY@ SHNM � ENQ� BNL OTSHMF � L@BGHMDR�SG @ S � NODMR� SVN� A@RHB� O@ SG R� SG @ S � @ QB � DWOKNQDC� HM� # G@O SDQR � �� @MC � ��

# G@O SD Q� �� DWOKNQDR� SGD � BK@RR� NE� eTMRXMBGQNMNTRf� L@BGHMDR � DWOK@HMR� GNV� SGDX� @QD�BNMRSQTB SDC � @MC�VGX� SGDX�@ SS@ HM �U@KTD�R@EBSX �� 4GDM � HS� @M@KXYDR� SGD HQ� ODQENQL @MBD�@MC �QDKH@AHKHSX � @MC � BNLO@QDR� HS�V HSG � SG @ S � NE�BNMUDMSHNM@K� L@BGHMDR�

# G@O SD Q� �� CDRBQHADR� SGD� BK@RR� NE� eDRB@ODLDMS�f� L @BGHMDR � CHRBTRRDR� SGDHQ� ODQENQ�L@MBD � @M@KXYDR� NOSHL HY@SHNMR � @MC � OQDRDMSR� @KFNQHSGL R� SN�UDQHEX� SGDHQ�U@KTD�R@EBSX�@MC

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 21: Globally asynchronous locally synchronous systems

� � � 1?KLA�=J@� -QPHEJA

SN � BNLOHKD� SGDL � HMSN� BHQBTHSR�

7D�BGNRD� SN �OT S�@KK� SGD �CDSNTQR � MN�L @ SSD Q �GNV� HMSDQDRSHMF�NQ�RTASKD � HM� @OODMCHBDR �RN� SG @ S � SGD� BNQD� NE� SGD � HCD@R� HR� MN S� eGHCCDM� AX� SGD � SQDDRf �� 'DMDQ@KKX � SGD � @OODMCHBDR�CDUDKNO� RNLD� BDMSQ@K� HCD@R� HM� FQD@SDQ� CDO SG � AT S� @QD� MN S� MDBDRR@QX� SN� FD S� SGD � NUDQ@KK�O HBSTQD � NQ� SN � TMCDQRS@MC � SGD�L @HM� ANCX� NE� SGD � SGDRHR�

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 22: Globally asynchronous locally synchronous systems

#G@OSDQ� �

=?GCNKQJ@� =J@� .NAREKQO� 5KNG

4GHR� BG@O SD Q� OQNUHCDR� SGD� MDBDRR@QX� A@BJFQNTMC� ENQ� TMCDQRS@MC HMF � SGD � HRRTDR�CHRBTRRDC� HM� SG HR� C HRRDQS@ SHNM � L@JHMF� HS� LNQD� RDKE�BNMS@HMDC�� ) S � HR� @RRTLDC� SG @ S � SGD �QD@CDQ� @KQD@CX � G@R� RNLD� E@L HKH@QHSX �V HSG � CHFHS@K� RXRSDL � CDRHFM�

4GDQD � G@UD� ADDM� MTLDQNTR� @OOQN@BGDR� SN� SGD � CDRHFM� NE� C HF HS@K� L @BGHMDR � D@BG�ENBTRHMF�NM�RNLD�O@ QSHBT K@ Q�OQNAKDL �� 7D�VHKK�R S@ Q S �AX�CHRBTRRHMF�@ �RXMBGQNMNTR�BKNBJHMF�CHRBHOKHMD� SG @ S � VD� B@M� TRD� ENQ� NTQ� KNB@KKX�RXMBGQNMNTR� BNLONMDMSR�� 4 GDM � VD� VHKK�RDD� VGX� SGD � BK@RRHB@K� @OOQN@BG � SN� @RXMBGQNMNTR� CDRHFM� HR� M N S� TRDETK� ENQ� NTQ� FKNA@KKX��@RXMBGQNMNTR� RSQTB ST QDR �� 3TARDPTDMSKX� VD� VHKK� CHRBTRR� HRRTDR� QDKDU@MS� SN � HM SDQ@B SHNM �ADSVDDM� L@BGHMDR� SG @ S � CN� MN S� RG@QD� @ � BNLLNM� BKNBJ�� SGDRD� HRRTDR� @QD� RDKE�SHL HMF �RXMBGQNMHY@SHNM� E@HKTQD � @MC �RNLD�@RXMBGQNMNTR�BNLLTMHB@SHNM�OQNSNBNKR�� 4GD�BG@O SD Q�BNMBKTCDR� V HSG� @ � QDUHDV� NE� RNLD� OQNONR@KR� ENQ� SGD� TRD� NE� RSQD SBG@A KD � BKNBJR� ENQ� SGD �HL OKDL DMS@SHNM� NE� RDKE�SHLDC� L@BGHMDR � VGHBG� @UNHC� RXMBGQNMHY@SHNM� E@HKTQDR�

Z� �� ��1UJ?DNKJKQO�"AOECJ�+APDK@KHKCU

4GD� OQNAKDLR� NE� RXMBGQNMNTR� CDRHFM� @QD � HM� FDMDQ@K � VDKK� TMCDQRSNNC�� &NQ� NTQ�KNB@KKX�RXMBGQNMNTR� LNCTKDR � HS� HR� BNMUDMHDMS� SN� ANQQNV� SG D � R SQT B ST QD � @MC� MN S@SHNM �NE� RNLD� RXMBGQNMNTR� CHRBHOKHMD�� 7B� VHKK� TRD� SGD� R SQ HB S � SVN�OG@RD� BKNBJHMF� CHRBHOKHMD�NE� .NHBD� ;��=� @KSGNTFG� VD� BNTKC� @R� D@RHKX� TRD� @MX� N SGDQ� QD@RNM@AKD� RBGDLD� ADB@TRD�@KSGNTFG � VB� VHKK� ENBTR� LNQD� NM� SGD� FKNA@K� MNM�RXMBGQNMNTR� HM SDQ@BSHNM � VD� VHKK� RSHKK�MDDC� @ � BNMRHRSDM S� MN S@ SHNM � SN � CDRBQHAD� SGD� HM SDQ@BSHNMR� ADSVDDM� SGD� MNM�RXMBGQNMNTR�L @BGHMDQX � @MC � SGD � RXMBGQNMNTR� BNLONMDMSR � @MC� @LNMF� SGD � RXMBGQNMNTR� BNLONMDMSR�SGDLRDKUDR�

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 23: Globally asynchronous locally synchronous systems

� � � � � �1UJ?DNKJKQO�"AOECJ�+APDK@KHKCU

� �� �� � "@RHB� 3 SQHB S�4XODR

!RRTLD�SG @ S �SGDQD �HR�@ �SVN�OG@RD���M�[� @MC��M�� �� MNM�NUDQK@OOHMF�BKNBJ �@R� HR�BNLLNMHM� -/3� CDRHFMR� ;��=�� &NQ� AQDUHSX � SGD � CDEHMHSHNMR� NE� SGD� RHFM@K� SXODR� QDEDQ� IT R S � SN � FM:� AT S� NE� BNTQRD� SGD� R@LD� GNKCR� ENQ� �M��� !HK� RHFM@K� SXODR� @QD� QDEDQQDC � SN � SGD� QHRHMF� @MCE@KKHMF� DCFDR� NE� SGD� BKNBJ� OG@RDR� ��M:�� �M:�� XI�>@MC� �M� � �� 4 GD � SXODR� NE� HM SDQDRS� @QD�

` � !�RHFM@K�8 �HR�U@KHCX �K�8 UO�� � HE�HS �RDSSKDR�HM�@ �ANTMCDC�ODQHNC�@ ESD Q��M<@ M C �QDL@HMR�TMBG@MFDC�@ S �KD@RS�TMSHK��M:�� )E�VD�HMBQD@RDC�SGD �KDMFSG�NE�SG D �OG@RD��M:� �8 hR�RDSSKHMF �VNTKC� RS@X� @MBGNQDC� SN � �M:�

` � ! � RHFM@K� 9 � HR� R S@ A KD R S �9 R > H � HE� HS� RDSSKDR� HM� @ � ANTMCDC� ODQHNC� @ ESDQ� _�� @MBK�QDL@HMR� TMBG@MFDC� @ S � KD@RS� TMSHK� SGD� MDWS� �M< �� )E�VB� HMBQD@RDC� SGD� KDMFSG� NE� SGD ��.�F Q.:�F@0��9 hR� RDSSKHMF �VNTKC� QDL@HM� @MBGNQDC� SN��M��

` � ! �RHFM@K�:� HR�PT@KHEHDC>��� :P>H� � HE�HS�B@M�NMKX�AD�@RRDQSDC� MN�K@ SD Q� SG@M �@ �ANTMCDC�ODQHNC� @ QNTMC � _�=@MC� HR� BKD@QDC� MN� K@ SDQ� SG @M � @ � ANTMCDC� ODQHNC� @QNTMC ��M:XB�D���HS�B@M� AD� FDMDQ@SDC � !.$HMF� @ � R S @ A K D > � RHFM@K� V HSG ��M:� � HM� VGHBG� B@RD� HS� VHKK� ENKKNV�SGD� QHRHMF�@MC � E@KKHMF� DCFDR� NE�SGD� BKNBJ�V HSG � @ �CDK@X�ANTMCDC� AX� SGD� SHLD� HS� S@JDR�SN�!.$� SGD� BKNBJ� @MC� SGD� RS@AKD� RHFM@K�

` � !�RHFM@K�7 �HR�U@KHC�PT@KHEHDC>��� 7 UP> H� � HE�HS�HR�FDMDQ@SDC� AX�!.$HMF�@ �U @ KHC > H� RHFM@K�VHSG� �M��� �� 7 UP > H� HR� KHJD� 7PX H� � V HSG� SGD� DWBDOSHNM� SG @ S� HS� L @X� FKHSBG� CTQHMF � @ �ANTMCDC� ODQHNC� @ QNTMC � �M< �

.NSD� SG @ S � SGDRD� QDK@SHNMR� L TRS� GNKC� HMCDODMCDMS� NE� SGD� KDMFSG� NE�BKNBJ� OG@RDR�

� �� �� � 3NLD� 0 QNODQSHDR � @MC � #NLONRHSHNM� 2TKDR

,DS� @ � �MH �- EA D � @ � L DLNQX� BKDLDMS� SG @ S � QDBDHUDR� HSR� HMOT S� CTQHMF � �M:� �� ) SR � HMOT S�LTRS�AD�@ S � KD@RS�NE�SXOD�S �M:� HS�B@M� AD�R�X H� �@MC� SGD�R@LOKHMF�BNMSQNK�RHFM@K�L TRS�AD�@ S�KD@RS�N �M:� HS� B@M� AD� X H� �� ! ��M:� +1�VHKK�G@UD�@ �R QMW�N T SOT S�� ! �CXM@L HB� ��-/3� LDLNQX�DKDLDMS� @OOD@QR� HM� SGD� EHFTQD� ADKNV � VGDQD� @ � O@RR� SQ@M RHRSN Q� R@LOKDR� @ � S �M��� RHFM@K� @MC�KN@CR� @ � B@O@BHSHUD� RSNQ@FD� MNCD� CTQHMF � FM � �� 4GD � N T SO T S� NE� SGD� HMUDQSDQ� VHKK� AD� R� > � ���@MC �VHKK� BG@MFD� @F@HM� NMKX�V HSG � SGD� QHRHMF� DCFD� NE� SGD� ENKKNVHMF��M�� �

$KN� >NAREPU�� >KPD� PDA� JKP=PEKJ� =J@� PDA� NAOQHPO� KB� 8��:� =N?� LNAOAJPA@� DANA� EJ� =�OHECDPHU� @EBBANAJP� =J@�OEILHEBEA@� S=U

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 24: Globally asynchronous locally synchronous systems

� � � !H=OOE?=H��LLNK=?DAO� PK��OUJ?DNKJKQO�"AOECJ �

U�OGH� R�OGH�

O G HK

$FDROB� ��� -@JHMF� @ �U@KHC� RHFM@K� RS@AKD

)E�@KK� SGD� HMOT SR� SN�@ �BNLAHM@SHNM@K� KNFHB� AKNBJ� @QD�R�X H� � SG D �NT SOT SR �@QB� @KRN� R �> H � ��)E�RNLD� NQ� @KK� SGD� HMOTSR� @QD� U�_�H�@MC� SGD� QDR S�NE� SGD� HMOTSR� @QD� R�X H � SGD � NT SOT SR � @QD�S Q M F �� 4N� FDMDQ@SD� @ � P�XIH� RHFM@K � !.$� @ �R�XOI�RHFM@K� @MC��M�H� �

U�OGHK� k� Q W � R �O G HK� d �� � ;] . � U�OGH�

R � O G j � D E� 6 8 � � � 9 , � O G � � E F � � 8 � \S�� � � � : � � = � ;

$FDROB� ��� 0 QNO@F@SHNM � NE�3HFM@K�4XODR

Z� �� !H=OOE?=H��LLNK=?DAO� PK��OUJ?DNKJKQO�"AOECJ

) S �VNTKC� AD�UDQX� MHBD� HE�VD� BNTKC� RS@X�V HSG HM � SGD� QDK@SHUDKX� RHLOKD�VNQKC� NE�RXMBG�QNMNTR�RXRSDLR � AT S�@R�VB�R@V� HM� SGD� HMSQNCTBSHNM � VB�B@MMNS� QTM� CHRJR �BNLLTMHB@SHNM�KHMDR � SDQL HM@KR � BNMSQNKKDQR � DSB� � @KK� EQNL� SGD� R@LD� BKNBJ�� )M� BNMRDPTDMBD � VD� LTRS�@M@KXYD� GNV� BNLONMDMSR� S@KJ � SN� D@BG� N SGDQ� VGDM� SGDX� @QB� LTST@KKX � @RXMBGQNMNTR�H�D � �VGDM� SGDX� G@UD� HMCDODMCDMS� BKNBJR�

#K@RRHB@K� @RXMBGQNMNTR� CDRHFM� ENBTRDR� NM� DWSDMCHMF� SGD� L DSGNCR� SG @ S � @QD� TRDC�ENQ� RXMBGQNMNTR� L@BGHMDR� SN� SGD � @RXMBGQNMNTR� CNL@HM�� 4GD� QDRT KSR� HM� SGHR� KHDKC� @QD�@ATMC@M S� @MC� UDQX� HMSDQDRSHMF � @MC � @� SGNQNTFG� BNUDQ@FD� B@M� AD� ENTMC� HM� 5MFDQhR� ;��=��.NMDSGDKDRR � SGDX�FDMDQ@KKX� ENBTR� NM� CDRHFM� OQNAKDLR� @ S� @ �UDQX� KNV� KDUDK� NE� HMSDFQ@SHNM �@MC� O T S� RDUDQD� QDRSQHBSHNMR� NM� SGD� JHMC� NE� @RXMBGQNMNTR� RHFM@KR� SGDX� G@MCKD�� &NQ

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 25: Globally asynchronous locally synchronous systems

� � � � 1AHB�2EIA@�+=?DEJAO

DW@LOKD � HS � HR� ONRRHAKD� SN � @UNHC� RNLD� JHMCR� NE� G@Y@QC R�� HE� VD� B@M� FT@Q@M SDD � SG @ S � MN�LNQD� SG @M � NMD� HM OT S� B@M� BG@MFD� @RXMBGQNMNTRKX� ADENQD� SGD� RXRSDL � G@R� RD SSKDC � ;��= � NQ�HE� RDUDQ@K� L@X� BG@MFD � HE� SGDX � R@SHREX � L HMHLTL �CDK@X�BNMRSQ@ HM SR� ;�� � ��=� ADSVDDM� D@BG�RHFM@K�BG@MFD�� )M�FDMDQ@K �@ �L @BGHMD� BNMMDBSDC�SN �RDUDQ@K� N SGDQ�@RXMBGQNMNTR�L @BGHMDR�L TRS�M N S� QDPTHQD� RTBG� FT@Q@M SDDR�ADB@TRD� HS�B@MMN S�JMNV� HM�@CU@MBD� SGD � SHLDR�@ S �VGHBG�N SGDQ� L @BGHMDR�L @X� @ SSDL O S� SN� HM SD Q@B S�V HSG � HS�

)M�FDMDQ@K �ADB@TRD� SGD�QDRSQHB SHNMR�VD�ONHMSDC�@ANUD�B@MMNS�AD�R@SHREHDC� HM�O Q@BSHBD �SGDRD� BK@RRHB@K�L DSGNCR� @QD� M N S� @OOKHB@AKD� SN� SGD� CDRHFM� NE�FKNA@KKX�@RXMBGQNMNTR� BNL �OTSDQR�� )MRSD@C � CDRHFMR�G@UD�SDMCDC �L NRSKX �SN�QDL @HM �RXMBGQNMNTR � TRHMF� eRXMBGQNMHYDQRf�@ S � RXRSDL � ANTMC@QHDR � NQ� G@UD� FNMD� HM� SGD � eRDKE�SHL DCf� CHQDBSHNM�� 7D�VHKK� CHRBTRR� SGDRD�SVN� @OOQN@BGDR� HM� SGD� ENKKNVHMF� RDBSHNMR�

Z� �� 1AHB�2EIA@�+=?DEJAO

4GD� KHSD Q@ ST QD � NM� RDKE�SHL DC�L @BGHMDR� @ANTMCR�V HSG � HM SDQDRSHMF� BNMBDOSR�� )S�V@R�QDBNFMHYDC� UDQX� D@QKX � SG @ S � HS �L HFG S� AD� @CU@MS@FDNTR� SN � G@UD� D@BG� BNLONMDMS�BNLOTSD�@ S �HSR�NVM�RODDC�@MC �DL HS�@ �BNLOKDSHNM�RHFM@K�NM�EHMHRGHMF�VG@SDUDQ�S@ RJ � HS�V@R�@RRHFMDC��!MX� BNLONMDMS� B@QQX HMF �NT S� RNLD� S@RJ � MDDCR� RNLD� SHL D� SN� BNLOKDSD� HS � @MC � NAUHNTRKX�VD� B@MMN S� @RJ� ENQ� SGD� QDRT KSR� ADENQD� SG HR� SHLD� G@R� DK@ORDC�� )M� RXMBGQNMNTR� RXRSDL R � @�VNQRS�B@RD� @RRTL OSHNM � HR�L @CD� @ANT S� GNV� KNMF� HS�L HFGS� S@JD� SN� BNLOKDSD� SGD � S@RJ � @MC �SG HR � SHL D� HR� L D@RTQDC� AX� @ �BDM SQ@KHYDC � BKNBJ�

)M� BNM SQ@RS � HM� @ � RDKE�SHLDC� R SQT B ST QD � SGD� BNLONMDMS� SG @ S� ODQENQL R� SGD � S@RJ � @KRN�HMCHB@SDR� VGDM� HS� G@R� EHMHRGDC � SGDQDAX � @KKNVHMF� N SGDQ� BNLONMDMSR� SN � TRD� SGD� QDRTKSR�QHFG S�@V@X � HMRSD@C �NE�@KV@XR�V @HSHMF � ENQ� SGD�VNQRS�B@RD� SHL D�� 4GD�@CU@MS@FD� HR�NAUHNTR��RDKE�SHLDC�L @BGHMDR�B@M � QTM �@ S �@ �RODDC�QD K@ SDC � SN� SGD �@UDQ@FD�B@RD � HM RSD@C � NE�SG D �VNQRS�B@RD�� 4 GD �C HR@CU@MS@FD� HR� SG @ S �D@BG�BNLONMDMS�L TRS�G@UD�DW SQ@ �B HQBT HSQX �@� SN�BNLOTSD�HSR� NVM� BNLOKDSHNM� RHFM@KR � @MC� A� SN � BGDBJ� ENQ� BNLOKDSHNM� NE� QDPTDRSR� HS � L @X� L@JD�SN � N SGDQ� BNLONMDMSR�� 4GDRD� BNLOKDSHNM� RHFM@KR � VGHBG� @QB� DWBG@MFDC� SN� BNMSQNK� SGD�RDPTDMBHMF� NE� NODQ@SHNMR � @QB� B@KKDC� E>KAPE>HFKD� PFDK>IP�

-NRS� L @BGHMDR� SG @ S � G@UD� ADDM� CDRHFMDC� V HSG � SGHR� @OOQN@BG � G@UD� E@HKDC� SN � QD@KHYD�SGD � DWODBSDC� HLOQNUDLDMSR � ADB@TRD� SGD� BHQBTHSR� QDPTHQDC� SN � BNLOTSD� @MC � G@MCKD� SG D

M5DAJ�=�OECJ=H�PD=P�ODKQH@�I=EJP=EJ�=�?KJOP=JP�R=HQA�CHEP?DAO�>NE?@U��SA�O=U�PDANA�EO�=� OP=PE?�D=V=N@���=J@�SDAJ�=�OECJ=H� PD=P�ODKQH@�D=RA�I=@A�=�OEJCHA� PN=JOEPEKJ� >KQJ?AO� >ABKNA�OAPPHEJC� PK� EPO� JAS�R=HQA��S?�O=U� PDANA� EO�=� ^@UJ=IE?� D=V=N@_� 8��:

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 26: Globally asynchronous locally synchronous systems

� � � 1UJ?DNKJEVANO��+AP=OP=>EHEPU�=J@� 1UJ?DNKJEV=PEKJ� $=EHQNA �

BNLOKDSHNM� RHFM@KR� G@UD� RKNVDC� SGD� NQHFHM@K� CDRHFMR� @R� L TBG� @R� SG D � RDKE�SHL HMF� G@R�RODDCDC� SGDL � V HSG � MN� RHFMHEHB@MS�MD S� F@HM� ;�=�

.NMDSGDKDRR � SGD� RDKE�SHLDC�CDRHFM� O@Q@CHFL �G@R� ADDM� HMEKTDMSH@K� HM�L @MX� CHEEDQDMS�V@XR �@R�DWDLOKHEHDC�AX�0DSQH�MDSR� ;�= �C@S@�EKNV �L@BGHMDR� ;�� � ��= �U@QH@AKD�ROBDC�@CCDQR �RDKE�SHLDC� LNCTKDR� ;��= �- TKKDQhR� # �DKDLDMS�A@RDC�LNCTKDR � 3DHSY�hR� RDKE�SHLDC� LNCTKDR�;��= � @MC �0DBGNTBDJhR� eETMC@L DMS@K� RNKTSHNMRf� ;��= � SN � M@LD� IT R S�@ �EDV�� )M � @KK� NE� SGDRD �SGD �BNLLNM�ED@STQD � HR� SGD �@AHKHSX� SN�FDMDQ@SD �BNLOKDSHNM�RHFM@KR�@MC� SN �TRD�SGDRD�RHFM@KR�@OOQNOQH@ SD KX � SN � BNMSQNK� SGD� RDPTDMBHMF� NE� BNL OTS@SHNMR� SG @ S � S@JD� @M � @L NTM S� NE�SHLD�SG @ S � L@X� MN S� AD� JMNVM� HM� @CU@MBD�

3DKE�SHLDC� R SQTB ST QDR � @QD�PTHSD� CHUDQRD � A T S �ENQ�NTQ�OTQONRDR � SGDX �B@M� AD� BK@RRHEHDC�@KNMF� NMD� HL ONQS@M S� CHLDMRHNM � VGNRD� QDKDU@MBD� VHKK� ADBNLD� @OO@ QDM S� K@SDQ�� SGNRD�RBGDLDR� SG @ S � TRD� @ QA HSDQR�� NQ� DPTHU@KDMS�LDBG@MHRLR � @MC � SGNRD� SG @ S � C NM hS�� &QNL � SGD�KHRS� HM� SGD� OQDUHNTR� O@Q@F Q@OG � ENQ� DW@LOKD � 0 D SQH� MDSR� B@M� QDOQDRDM S�L @BGHMDR� SG @ S � CN�G@UD�@QA HSDQR � @MC �C@S@�EKNV�L@BGHMDR�MDDC�@ QA HSQ@ SHN M �LDBG@MHRLR � A T S�3DHSYhR�OHODKHMD�RDKE�SHLDC� LNCTKDR� 30-R� CNMhS � TRD� SGDL �

Z� �� 1UJ?DNKJEVANO��+AP=OP=>EHEPU� =J@�1UJ?DNKJEV=PEKJ�$=EHQNA�

4GNRD� RDKE�SHLDC� L@BGHMDR� SG @ S� TRD� @QA HSDQR � RXMBGQNMHYDQR � NQ� N SG DQ� DPTHU@KDMS�LDBG@MHRL R� E@BD� @� RTARS@M SH@KKX � CHEEDQDMS� OQNAKDL � EQNL� SGD� NMDR� SG @ S � CNM hS�� 3HLHK@Q�@RXMBGQNMNTR�HM SDQ@BSHNMR�@KRN�NBBTQ�VGDM�RXMBGQNMNTR�BNLONMDMSR�R@LOKD�@RXMBGQNMNTR�C @ S@ � NQ� QDPTHQD� @M � @ QA HSQ@ SHNM � SN� FDS� @BBDRR� SN� RNLD� QDRNTQBD�� )M� SGHR� RDBSHNM � VD� VHKK�CHRBTRR�V G@ S� SGD� OQNAKDL � HR� @MC� SGD� HL O@BS� HS � G@R� NM� L @BGHMD� NQF@MHY@SHNM�

7 GDM� SVN� RXMBGQNMNTR� RXRSDLR� @QD� QTM � EQNL� HMCDODMCDMS� BKNBJR� @MC� G@UD� SN�BNLLTMHB@SD� V HSG � D@BG� N SGDQ � SGDX� MDDC� SN� S@JD� RODBH@K� B@QD� HM� G@MCKHMF � SGD� RHFM@KR�QDBDHUDC� EQNL� D@BG� N SGDQ�� 4GD� QD@RNM� HR� SG @ S � RHMBD� SGDX � CN� MN S� RG@QD � @ � BNLLNM�SHLD� QDEDQDMBD � SGD� QDBDHUDQ� L@X� R@LOKD� V G@S� SGD� RDMCDQ� RDMS� OQDBHRDKX� VGDM� SGD�BNQQDRONMCHMF� RHFM@K� HR� BG@MFHMF�� 4GD� QDBDHUDQ� L@X� FDS� @M� HM SDQL DCH@SD � U@KTD � VGHBG�HR� CHFHS@KKX � TMCDEHMDC�� )E� HS� VDQD� SN� TRD� SG @ S � U@KTD� V HSGNT S� ET QSGDQ� @CN � CHEEDQDMS�BNLONMDMSR�NE�SGD �QDBDHUDQ�L HFGS�L @JD� HMBNMRHRSDMS�C HF HS@K� HM SD QO QD S@ SHNMR�NE�SGD �U@KTD �V HSG � SGD� ONRRHAKD� BNMRDPTDMS� E@HKTQD� NE� SGD� QDBDHUDQ� �B�D���HS � L HFGS� @CU@MBD� @ � ATEEDQ

/�J�=N>EPAN� EO�=�@ARE?A�?=L=>HA�KB�NA?AEREJC� NAMQAOPO� BKN� =�QJEMQA� NAOKQN?A�� BNKI�IQHPELHA�OKQN?AO��=J@�=OOECJEJC� PDA� NAOKQN?A� EJ� PDA� KN@AN� EJ� SDE?D� PDA� NAMQAOPO� =NNERA@ � +KOP� EILKNP=JP�� EP� ?=J� PAHH�SDK�=NNERA@� BENOP

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 27: Globally asynchronous locally synchronous systems

� � � 1UJ?DNKJEVANO��+AP=OP=>EHEPU� =J@� 1UJ?DNKJEV=PEKJ� $=EHQNA

ONHM SDQ� AT S� MN S� QD@C� @ � BG@Q@BSDQ � NQ� QD@C � @ � BG@Q@B SD Q� A T S� M N S� @CU@MBD� SGD� ONHMSDQ � NQ�FHUD� @ � FQDDM� KHFGS� SN � SVN� HMSDQRDBSHMF� R SQDD SR � NQ� NODM� SGD � @HQ� BNLOQDRRNQ� HMS@JD� A T S�BKNRD� SGD� JDQNRDMD� U@KUD� NE�@�ID S � DMFHMD�

4N� @UNHC�RTBG�OQNAKDLR � @RXMBGQNMNTR�RHFM@KR� @ QD �MDUDQ� TRDC� CHQDBSKX � A T S�@QD� EHQRS�EDC� SN� @ � RXMBGQNMHYDQ � VGHBG� HR� SXOHB@KKX � @ � $� EKHO�EKNO� NQ� @M� DPTHU@KDMS� QDFDMDQ@SHUD�BHQBT HS� SG @ S � HR� MN S� RS@A KD� @ S� HM SDQL DCH@SD � CHFHS@KKX� TMCDEHMDC� U@KTDR�� 4GD� DWSDQM@K�RHFM@K� HR� R@LOKDC � GDKC� ENQ� @�VGHKD� HM� SGD � EKHO�EKNO � @MC � K@ SD Q� TRDC� AX� SGD� QDBDHUDQ�

4GD� OQNAKDL � HR� SG @ S �@� EKHO�EKNO � KHJD� @KK� AHRS@AKD� DKDLDMSR � G@R� SVN� ON SDM SH@ K�DMDQFX�L HMHL@B� SGD � RS@A KD � RS@SDR� @MC� @ �L @WHLTL � RDO@Q@ SHMF � SGD � KNB@K�L HMHL@D � @R� B@M� AD�RDDM� HM� SGD� EHFTQD� ADKNV�

%MDQFX

LDS@RS@AKD

CHFHS@KKX�TMCDEHMDCE@KRD SQTD

$FDROB� ��� %MDQFX� NE�@� & KHO�&KNO

! KSGNTFG� @MX� RXRSDL � VHKK� AD� RS@AKD� NMKX� @ S � SGD � DMDQFX� L HMHL@B � HS� B@M� AD� L DS@RS@A KB��@ S � SGD� DMDQFX� HMEKDBSHNM� ONHMSR�� 4N� L@JD� @M � @M@KNFX � HL@FHMD� @� ODMBHK� eODQEDBSKXf�A@K@MBDC� NM� HSR� SHO � NQ� @ �A@KK� OQDBHRDKX� KNB@SDC� NM� SNO � NE� @� GHKK�� )E�MN SG HMF � C HRST QADC � HS �HS� L HFGS� RS@X � SGDQD � ENQ� @ � KNMF�VGHKD�� !R� KNMF� @R� SGD� A@KK� QDL@HMR� NM� SNO� NE� SGD� GHKK � NQ

�5D?J� =� �UOPAI� E=� IAP=OP=>H?� EPO� OP=PA� NAI=EJO�OP=PEKJ=NU�� >QP� =JU� OHECDP� LANPQN>=PEKJ� I=U� LQOD� EP�=S=U� BNKI� PDEO�OP=PA

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 28: Globally asynchronous locally synchronous systems

� � � 1UJ?DNKJEVANO��+AP=OP=>EHEPU�=J@� 1UJ?DNKJEV=PEKJ� $=EHQNA

SG D � EKHO�EKNO� QDL @HMR� TMCDBHCDC � SGDX � @QD � HM� @ �L DS@RS@A KD � R S@ SD �

7 GX� CN�VD� B@QD� @ANT S� SG HR� RHST@SHNM � )E�VD� R@LOKD� @ �RHFM@K � @R� HM� SGD� EHFTQD� ADKNV �VD� BDQS@HM KX � V @M S� SN � TRD� HS� RNLD� SHLD� @ESDQV @QCR� �B�D���HM� SGD � MDW S� BKNBJ� BXBKD�� "TS �AX� SGD � SHLD�VD�V @M S� SN� TRD� HS � SG DQD � HR� MN� FT@Q@MSDD� SG @ S � SG D � EKHO�EKNO�VHKK� MN� KNMFDQ� AD�L DS@RS@A KD �

O

R@LOKHMF�BKNBJ�

QDBDHUDC�RHFM@K�

�RDDM��RHFM@K

< �

S ]

������������������ � � - 1 b

&!),52%

$FDROB� � � 3XMBGQNMHY@SHNM� &@HKTQD

7 GDM� @ � EKHO�EKNO� DMSDQR� @ � L DS@RS@A KD � R S@ SD � SGD� O QNA@A HKHSX � NE� DWHS� SN� RNLD� N SGDQ�R S@ SD � HM� @ � EHWDC� SHL D� HMSDQU@K� HR� UDQX� GHFG � A T S� MNS� ��� 4 GD � OQNA@A HKHSX � NE� R@LOKHMF� @�RHFM@K� @MC� OK@BHMF� @ � EKHO�EKNO� HM� @ � L DS@RS@A KB � R S@ SD � HR� UDQX� RL@KK � A T S� HR� @ � OQ@BSHB@K�BNMBDQM� ;��=�� )M� @B ST@ K� CHF HS@K� RXRSDL R � @RXMBGQNMNTR� RHFM@KR� L@X� AD� R@LOKDC� @ S � RTBG�@ �GHFG� Q@ SD � FHUHMF�RN� KHSSKD � SHLD� ENQ� SGD� RXMBGQNMHYDQ� SN� DUNKUD� N T S� NE� SGD�L DS@RS@A HKHSX �QDFHNM � SG @ S�@ �RHFMHEHB@MS�EQ@BSHNM �NE�SGD�RXMBGQNMHY@SHNMR�L@X� MNS� AD�BNLOKDSDC � KD@UHMF�SGD� EKHO�EKNO� HM� @ �L DS@RS@A KB � R S@ SD �� 4GTR � SGD� RXRSDL� HR� RSHKK� DWONRDC� SN� SGD� R@LD� JHMC�NE� HMBNMRHRSDMS� HM SD QO QD S@ SHNMR � NE� SGD� HMOT S� C @ S@ �@R� @ � RXRSDL � V HSGNT S� RXMBGQNMHYDQR�

4GDQD� HR� @ATMC@M S� OGXRHB@K� DUHCDMBD� OQNCTBDC� @ S � SGD� 7@RGHMFSNM� 5MHUDQRHSX� NE�3 S�� ,NTHR� @MC� DKRDVGDQD� ;�� � �� � �� � �� � �� � ��=� SG @ S� RGNVR� SG @ S � L DS@RS@A HKHSX � HR� @ � QD@K�

OQNAKDL � @MC� SGDQD � HR� @KRN� L @SGDL @SHB@ K� DUHCDMBD� ;��=� SG @ S � RTFFDRSR� SG @ S �L DS@RS@A HKHSX �HR� @M� HMDRB@O@AKD� ETMC@L DMS@K� OQNAKDL � ENQ� @MX� RXMBGQNMNTR� RDPTDMSH@K� RXRSDL � V HSG�@RXMBGQNMNTR� HMOTSR�

! �MTLADQ�NE�QDRD@QBGDQR�G@UD�BNMSQHAT SDC � SN� SGD� QDK@ SDC � KHSD Q@ ST QD �VGHBG�FNDR�A@BJ�SN� SGD� ��R � VGDM�L DS@RS@A HKHSX �V@R� MNSDC� @R� @ � ONRRHAKD� B@TRD� NE� SQ@M R HDM S�L @KETMBSHNMR��SGD� ��R� R@V� @ � RO T QS� NE� @B SHU HSX � HM� SG HR� @QD@ � AT S� BTQQDM SKX � HS� HR� CN QL @M S� @RHCD� EQNL

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 29: Globally asynchronous locally synchronous systems

� � � � � /Q=JPEBUEJC� 1UJ?DNKJEV=PEKJ�$=EHQNA

QDONQSR� NE�-4"&R� NE� RXMBGQNMHYDQR� AT HKS� TRHMF� MDVDQ� SDBGMNKNFHDR� ;��=�� 4GD� ENKKNVHMF�QDEDQDMBDR�VDQD�BGNRDM�A@RDC�NM�SGDHQ�QD@C@AHKHSX �� # @ SS �;��=� @M@KXYDC� SGD�CDK@XR�HMUNKUDC�HM� SGD� TRD� NE�AHRS@AKDR� ENQ� RXMBGQNMHY@SHNM� OTQONRDR�� #G@MDX� BQ� >I�� ;� � =� @MC � 0DBGNTBDJ�;��=� ONHMSDC�NT S�SGD� QHRJ� HMUNKUDC� HM� SGD �L DS@RS@A KD � NODQ@SHNM�NE�EKHO�EKNOR�� ( TQS@CN � @MC�%KKHNS� ;��=� G@UD� RGNVM� SG @ S � L DS@RS@A HKHSX � NE� EKHO�EKNOR� HR� TM@UNHC@AKD� TMCDQ� QD@RNM@AKD�AT S� QDRSQHB SDC� BNMCHSHNMR�� "@QQNR� @MC � *NGMRNM� ;�=� G@UD� RGNVM� SG @ S � FHUDM� @ � ODQEDBS�RXMBGQNMHYDQ�NMD�SG @ S �VHKK�MDUDQ�DM SDQ�@ �L DS@RS@A KD �BNMCHSHNM�NMD�BNTKC�L @JD�@ �ODQEDBS�@ QA HSDQ� NMD� SG @ S �VHKK� @KV@XR� OQNCTBD� @M� @ QA HSQ@ SHNM � HM� @�ANTMCDC� @L NTM S�NE�SHLD� @MC�UHBD� UDQR@�� 6DBMCQHBJ� G@R� RGNVM� SG @ S � MNHRD� CNDR� MN S� CDBQD@RD� L DS@RS@A HKHSX � QHRJR� ;��=��#G@MBX� G@R� OQNUHCDC� RNLD� QDBDMS� DWSDMRHUD� L D@RTQDL DMSR� NE� EKHO�EKNO� QDRONMRD� TMCDQ�L @QFHM@K� SQHFFDQHMF� ;��=�� 4GD� OGDMNLDMNM� HMUNKUDC� HR� RTASKD � DMNTFG� SG @ S � HLONRRHAKD�CDUHBDR� SN� FDS�@ QNTMC�L DS@RS@A HKHSX � ;��=� @QB�RNLDSHLDR�OQNONRDC�� & HM@KKX � ENQ� AHRS@AKDR �- @QHMNhR� O@ODQ� ;��=� HR� BNMBKTRHUD�� ) S � QHFNQNTRKX� OQNUDR� TMCDQ�UDQX �VD@J� BNMCHSHNMR� SG @ S �RXMBGQNMNTR� RDPTDMSH@K� BHQBTHSR�DWONRDC� SN� HMOTSR� SG @ S �B@M�BG@MFD� @RXMBGQNMNTRKX �V HSG �QDRODBS� SN � SGD� BKNBJ� NE�SGD � BHQBT HS� B@MMN S� @UNHC� L DS@RS@A KD � BNMCHSHNMR�

4GD� BNMUDMSHNM@K� RNKTSHNM� SN� SGD� L DS@RS@A HKHSX � OQNAKDL � HR� SN � QTM � @ � RXMBGQNMNTR�RXRSDL � RKNVKX� DMNTFG � RN� SG @ S � SGD� O QNA@A HKHSX � NE� E@HKTQD� HR� @BBDOS@A KX � RL@KK�� )M� RNLD�B@RDR� HS� HR� ONRRHAKD� SN � OHODKHMD� RDUDQ@K� EKHO�EKNOR � NQ� TRD� @ KSD QM@ SD � RXMBGQNMHYDQR� @MC�LTKSHOKDWDQR � HMRSD@C�NE�QDCTBHMF�SGD�BKNBJ�RODDC � SN�NAS@HM �@M�@CDPT@SD �RXMBGQNMHY@SHNM�SHLD�� .NMDSGDKDRR � HE� SGD� QDRONMRD� SHLD� HR� BQHSHB@K � @R� HR� SGD� B@RD� ENQ� L NRS� @ QA HSQ@ SHNM �OQNAKDLR � OHODKHMHMF�VHKK� MNS� GDKO � @MC � SGD� RXRSDL � LTRS� AD� RKNVDC� CNVM�� )M�@MX� DUDMS �RTBG� RXRSDLR� VHKK� NBB@RHNM@KKX� E@KK� OQDX� SN� L DS@RS@A HKHSX � CTQHMF � RXMBGQNMHY@SHNM�

Z� �� /Q=JPEBUEJC� 1UJ?DNKJEV=PEKJ�$=EHQNA

4GD��SHLB� HS� S@JDR� @ � EKHO�EKNO� SN � DWHS� EQNL � SGD� L DS@RS@A KB� QDFHNM� HR� TMANTMCDC��.DUDQSGDKDRR � SGD� O QNA@AHKHSX � SG @ S� HS� QDL@HMR� L DS@RS@A KB � G@R� ADDM� ENTMC� AX� DLOHQHB@K�L DSGNCR� SN� CDBQD@RD� DWONMDMSH@KKX� VHSG� SGD� CTQ@SHNM � NE� SGD� OGDMNLDMNM�� 4GDQD � @QD�SGDNQDSHB@K� LNCDKR� SG @ S � DWOK@HM� SGHR� ADG@UHNQ� @R� ENKKNVR�� !RRTLD� SG @ S � @ � L BS@RS@AKD�EKHO�EKNO� G@R� MN�LDLNQX� @R� SN� GNV� KNMF� HS� G@R�ADDM� HM� @�L BS@RS@A KD � QDFHNM � @MC� SG @ S � SGD�OQNA@A HKHSX �NE�CDB@XHMF� SN � @ �RS@A KD� R S@ SD � HR� SHL D�HMU@QH@MS�� 4GD� NMKX�C HRSQHAT SHNM � SG @ S � HR�eLBHMNQXKDRRf� HR� @M � DWONMDMSH@K� C HR SQHAT SHNM � ��d�BZ6JQ� ;� � ��=�� (DMBD � SG D � OQNA@AHKHSX �SG @ S � @ � EKHO�EKNO� QDL@HMR� L BS@RS@A KD � ENQ� @� ODQHNC� NE� SHLD� Q� NQ� KNMFDQ � FHUDM� SG @ S � HS� V@R�L DS@RS@A KB � @ S � Q�� � � � HR

. �J B Q F :J @ Q Q �L� � �BZ6JQ�� � ��

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 30: Globally asynchronous locally synchronous systems

� � � /Q=JPEBUEJC� 1UJ?DNKJEV=PEKJ�$=EHQNA ��

VGDQD� 8L� HR� SG D � O QNA@A HKHSX � NE� DWHS� ODQ� T M HS � SHL D� CDB@X� Q@SD�� %WODQHL DMS@K� QDRTKSR�

BNMEHQL � SG @ S � SG HR�LNCDK� HR� PTHSD� @BBTQ@SD � ;�� �� � ��=�

!RRTLD� VD� @QD� R@LOKHMF� C @ S@ � SG @ S � L @X� L @JD� SQ@M RHSHNMR � @ S � Q@MCNL � SHLDR � @MC �SG @ S � SGD �O QNA@A HKHSX �SG @ S �@ �C @ S@ �SQ@M RHSHNM �VHKK�NBBTQ�V HSG HM � @ �FHUDM�BKNBJ�BXBKD�CDODMCR�NMKX� NM� SG D � CTQ@SHNM � NE� SGD � BKNBJ� BXBKD�� !RRTLD� SG @ S � @R� SG D � BKNBJ� ODQHNC� SDMCR� SN� YDQN �SGD� O QNA@A HKHSX � SG @ S � LNQD� SG @M � NMD� SQ@M RHSHNM � NBBTQR� V HSG HM � SGD� R@LD� OG@RD� SDMCR� SN�YDQN� E@R SD Q� SG @M � SGD� BKNBJ� ODQHNC�� &NQ� @MX� QD@K� @OOKHB@SHNM � VD� BNTKC� @RRTLD� SG @ S � HS�ADBNLDR� YDQN�@ KSNFDSGDQ�ADKNV�RNLD�BKNBJ�ODQHNC �� 4GDRD� SVN�@RRTLOSHNMR� @QD�MDBDRR@QX@MC� RTEEHBHDMS� BNMCHSHNMR�;� =� SN� JMNV � SG @ S � SGD � SQ@MRHSHNMR� @QD� FDMDQ@ SDC � AX � @ � 0NHRRNM

d�8 S

OQNBDRR� .K � : Q � ` � d MI� ] � �VGDQD� 8� � � CA � � VGHBG� HR� SG D � DWODBSDC� MTLADQ� NE� C @ S@ �SQ@M RHSHNM R � ODQ� T M HS� SHL D�

#@KK� 5 � SGD� VHMCNV� NE� SHL D� @ QNTMC � @� BKNBJ� DCFD� VGDQD� @ � C @ S@ � SQ@M RHSHNM � VNTKC�SQHFFDQ� @ �L BS@RS@A KD � BNMCHSHNM �� &NQ� @ �0NHRRNM� OQNBDRR�V HSG � Q@ SD � CA � � SG D � C HRSQHAT SHNM � NE�DUDMSR� NUDQ�@ �ANTMCDC� HM SDQU@K�5 � HR� TMHENQL � ;� = � @MC�SG D �DWODBSDC�MTLADQ� NE�@QQHU@KR� HM�RTBG� @M� HM SDQU@K� HR� CA�5 � � 4GDQDENQD � SGD �O QNA@A HKHSX � NE�DMSDQHMF� @ �L DS@RS@A KD � BNMCHSHNM�@ S � SG D � ADFHMMHMF� NE�D@BG� BKNBJ� BXBKD� HR�

. 9J B Q Q��L� � � C A 5 �� �� ��

&QNL � DPT@SHNMR� ���� @MC � ��� � SGD� OQNA@AHKHSX � SG @ S � @ � FHUDM� BKNBJ� BXBKD� VHKK� QDRT KS� HM�L DS@ R S@A HKHSX � SG @ S � K@RSR� @ S �L NRS� @� SHL D� Q� HR�

. �J B Q S � � � . �J B Q Q :JBQQ�L�. XJ B Q Q`N

� � C A5 BZ)K Q�� ���

&NQ� BNMUDMSHNM@K� RXRSDL R� V HSG � EHWDC� BKNBJR � HE� SGD� RXMBGQNMHYDQ� HR� RSHKK� L BS@RS@AKD�VGDM� SGD� SHLD� Q O� @ KKN SSDC � ENQ� RXMBGQNMHY@SHNM� HR� DWG@TRSDC � VD� R@X� SGDQD � G@R� ADDM�@ � RXMBGQNMHY@SHNM � E@HKTQD�� ,DS� C @� AD� SGD� R@LOKHMF� BKNBJ� EQDPTDMBX�� 4GD� OQNA@AHKHSX�NE� E@HKTQD� HM� @ � RHMFKD� BKNBJ� ODQHNC� HR� SGDM � 0 E@ HK� HM� )� BXBKD� � � 0 L D H S� S Q �� 3HMBD� VD�@RRTLDC� HMCDODMCDMS� C @ S@ � SQ@MRHSHNMR � SGD� MTLADQ� NE� E@HKTQDR� HM� M � BKNBJ� BXBKDR� VHKK�G@UD� @ � AHMNL H@K� C HRSQHAT SHNM �V HSG � @M� DWODBSDC� MTLADQ� NE� E@HKTQDR� M 0 �E@HK� HM� � � BXBKD��4GDQDENQD � SGD�-4��&� ENQ� @ � BNMUDMSHNM@K� L @BGHMD� V HSG� @� EHWDC� BKNBJ� ODQHNC� HR�

-4"&� � � � �� ;MTLADQ� NE� E@HKTQDR� ODQ� TM HS� SHLD==� � � � ���(@(A4

!R� HM SDFQ@SHNM � @MC � NODQ@ SHMF � RODDCR� HMBQD@RD � SGHR� E@HKTQD� OQNAKDL � ADBNLDR� LNQD�QDKDU@MS�� ,DS� > � CDMNSD� SGD � RB@KHMF� E@BSNQ� ;��=�� 7 HSGHM� @� QD@RNM@AKD� Q@MFD � C @� @MC� CA

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 31: Globally asynchronous locally synchronous systems

3 � � � *KS�*ARAH��OUJ?DNKJKQO� !KIIQJE?=PEKJ� .NKPK?KHO

B@M� FQNV� KHMD@QKX �V HSG � @ � ;��= � VGHKD� � �8L� @MC�5 � CDBQD@RD� @OOQNWHL @SDKX � KHMD@QKX �V HSG �

> � ;�� � ��=�� )E�VD�L @HM S@ HM � SG D � RHYD� N E� SGD� BGHO � @MC � SGD � MTLADQ� NE�RXMBGQNMHYDQR�FQNVR�@OOQNWHL @SDKX � @R� SGD � MTLADQ� NE� CDUHBDR� @KNMF� SG D � ODQHOGDQX � NE� SGD� RXRSDL � SG D � @EFM�QDKH@A HKHSX � CDBQD@RDR� @OOQNWHL @SDKX �V HSG � SGD � PNR>OB� NE� SGD � RB@KHMF� E@BSNQ�

Z� �� *KS�*ARAH��OUJ?DNKJKQO� !KIIQJE?=PEKJ�.NKPK?KHO

7GDM� SVN� C HF HS@K� L@BGHMDR� MDDC� SN� BNLLTMHB@SD � VGHBG� ENQLR� NE�BNLLTMHB@SHNM�@QD� ONRRHAKD� CDODMCR� TONM� SG D � @RRTL OSHNMR� SGD� CDRHFMDQ� B@M� L @JD� @ANT S� CDK@XR�� &NQ�DW@LOKD � HE�VD� JMNV� MNSG HMF � @ S � @KK� @ANT S� SGD� SHL D� HS� L @X� S@JD� ENQ� @MN SGDQ� RXRSDL � SN �QDRONMC� SN�@ �QDPTDRS � BKD@QKX�VD�B@MMN S�TRD�SGD� @OOQN@BG �TRDC�HM SDQM@KKX � SN� RXMBGQNMNTR�RXRSDL R � VGDQD� @ � V NQRS� B@RD� CDK@X� HR� @RRTLDC � @MC � @ ESD Q� SG HR� SHL D� G@R� DK@ORDC� HS� HR�HLOKHBHSKX � JMNVM� SG @ S � V G@SDUDQ� SG D � RXRSDL � G@C � SN � CN� HR� @B ST@KKX � CNMD�� )MRSD@C � SG D �RXRSDL R� L TRS� DWBG@MFD� RHFM@KR� SN � QDPTDRS� S@RJR� SN � AD� CNMD � SN � HMC HB@SD � SG @ S � S@RJR�@QD� BNLOKDSDC � @MC � @KRN� ONRRHAKX� SN � @BJMNVKDCFD� SG D � QDBDOSHNM� NE� RNLD� NE� SGD � RHFM@KR�SGDLRDKUDR�� 4GD�O@ QSHBT K@ Q�V@X� HM�VGHBG� SG HR� DWBG@MFD�NE�RHFM@KR�L @X�OQNBDDC� HR�JMNVM�@R� @ � BNLLTMHB@SHNM� OQNSNBNK�

)M� @ � BNLLNMKX� TRDC� RD S� NE� @RXMBGQNMNTR� OQNSNBNKR � SGD� BNLLTMHB@SHMF� O@QSHDR �DWBG@MFD� V G@S� B@M� AD� KNNJDC� TONM� @R� @ � ONKHSD� G@MCRG@JD�� &NQ� NTQ� OTQONRDR� VD�@QD� L @HMKX� BNMBDQMDC� VHSG� ��BXBKD� SQ@MRHSHNM�RDMRHSHUD� @MC� ��BXBKB� KDUDK�RDMRHSHUD�G@MCRG@JDR�� )M� AN SG � SGDQD� HR� @ � OBNRBPQ� �0@N � RHFM@K� SN� QDPTDRS� RNLD� @BSHNM � @MC � @M�>@HKLTIBADB� � @ H � ENQ� SGD� QDPTDRS�

7 G@ S� CHRSHMFTHRGDR� SGD� OQNSNBNKR� @ANUD� HR� SGD � V@X� HM� VGHBG� SGD� RHFM@K� SQ@MRHSHNMR�@QB� TRDC�� 4GD� @B ST@ K�LD@MHMF� NE� SGD � IFBN �@MC ��@H � RHFM@KR� HR� MN S� FHUDM� AX� SGD�OQNSNBNK��4GD� QDPTDRS�L@X� HM� E@BS� AD� @ � BNLL@MC � NQ�L @XAD� DUDM� @ � QDPTDRS� ENQ� @ � MDV� BNLL@MC��SGD � @BJMNVKDCFD� L@X� HMCHB@SD� SG @ S � SGD � QDPTDRS� G@R� ADDM� R@SHREHDC � NQ� SG @ S � SGD� QDPTDRS�G@R� ADDM� QDBDHUDC�� D SB �� 4GD� OQN SNBNK� NMKX� DRS@AKHRGDR� SGD� SDL ONQ@K� N QCDQ� NE� � DP@MC��@H � � HQQDRODBSHUD� NE� SGD� HM SD QO QD S@ SHNM � @ � QDPTDRS� @KV@XR� OQDBDCDR� @M� @BJMNVKDCFD�

&NQ� AN SG � ��BXBKB� @MC� ��BXBKB� RHFM@KHMF � SGD� ��DQ�@MC� �@H �RHFM@KR� L@JD� SGD � R@LD�SQ@M RHSHNM R �HM�SGD�R@LD�NQCDQ�SN �BNLOKDSD�@ �4TKK�BXBKD��0BN<� ��@H<����0@N�� ���@H<��VGDQD�SGD� @QQNV R� CDMNSD� QHRHMF�NQ� E@KKHMF� DCFDR� NE�RHFM@KR�� 4GDHQ� NMKX� CHEEDQDMBD� QDRHCDR� HM� SGD �E@B S� SG @ S � � �BXBKB� RHFM@KHMF� TRDR� SGD � QHRHMF� DCFDR� SN� @BBNLOKHRG� NMD� SQ@MR@BSHNM � �B�D���>��C @ S@ � SQ@MREDQ � @MC� SGD � 4@HKHMF� DCFDR� SN � @BBNLOKHRG� @ �RDBNMC� NMD �VGHKD� ��BXBKB� RHFM@KHMF�L@JDR� @ �RHMFKD� SQ@MR@BSHNM �V HSG � SGD� BNLOKDSD� BXBKD�� 4GD� @CU@MS@FD� NE���BXBKD� RHFM@KHMF�

HR� SG @ S � HS � TRDR� EDVDQ� RHFM@K� SQ@M R HSHN M R � ;��= � @MC� HR� SGDQDENQD� E@RSDQ�� ��BXBKB� RHFM@KHMF� HR

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 32: Globally asynchronous locally synchronous systems

� � � +=?DEJAO�SEPD� 1PNAP?D=>HA� !HK?GO �

A D SSD Q � HM� SG @ S � SGD � DW SQ@ � DCFDR� L @X� AD� MDDCDC� @MXV@X� SN� OQNUHCD� SHLD� QDEDQDMBDR� ENQ�RD S�TO � @MC � GNKC � SHL DR � CD�RJDVHMF � @MC � N SGDQ� OTQONRDR� D�F� �RDMCHMF� @CCQDRRDR� ADENQD�C @ S@ �NM�@ �V QHSD �NODQ@SHNM � @MC � H S �QDPTHQDR� KDRR� KNFHB� HM� SGD �BNLLTMHB@SHNMR�L DBG@MHRL �

&NQ� @ �LNQD� DWSDMRHUD� SQD @ SL DM S� NE�BNLLTMHB@SHNM�OQNAKDL R � SGD� QD@CDQ� HR� QDEDQQDC �SN � ;��=�

Z� �� +=?DEJAO�SEPD�1PNAP?D=>HA� !HK?GO

4GD� L @HM � L NSHU@SHNM� ADGHMC� L @BGHMDR� V HSG � RSQD SBG@A KD � BKNBJR� G@R� ADDM� SN� @UNHC�SGD �L DS@ R S@A HKHSX � OQNAKDLR�VD� G@UD� CHRBTRRDC� @MC� SN � HLOKDL DMS� RDKE�SHLDC� R SQT B ST QDR ��3 SQD SBG@A KD � BKNBJR� B@M� RSQD SBG � @ � BKNBJ� OG@RD� ENQ� @M � TMANTMCDC� ODQHNC� NE� SHL D � A T S�MNMDSGDKDRR� BNMSHMTD� V HSG � @ � MNQL @K� F@O� @MC� MNQL @K� BXBKDR� HLL DCH@SDKX � @ ESD Q � SGD �R SQD SBG HMF � H�D� �BKNBJ� BXBKDR� RTBBDDCHMF� @� R SQD SBGDC � BXBKD� @QD� NMKX� CHROK@BDC� HM� SHL D �A T S� M N S� @EEDBSDC� NSGDQV HRD�� 3 SQD SBG@A KD � BKNBJR� @QD� CDRBQHADC� HM�LNQD� CDS@ HK� HM� ;��= � @MC �@KRN� K@ SD Q� HM� # G@O SD Q� �� @MC � HM� SGD� @OODMCHBDR�

0DBGNTB�DJ� OQNONRDR� RSNOO HMF � SG D � BKNBJ� @R� KNMF� @R� @ � EKHO�EKNO� QDL @HMR� L DS@RS@A KD �;��= � NQ� RSNOOHMF � SGD� BKNBJ� TMSHK� @M� DW SDQM@K� DUDMS� NBBTQR�� 3 STBJH� ;��=� RGNVR� HM� LNQD�CD S@ HK� GNV� @RXMBGQNMNTR� RHFM@KR� B@M� AD� R@LOKDC� V HSG� @ � RXMBGQNMHYDQ� SG @ S � CDSDBSR�L DS@RS@A HKHSX � @MC �GNV� SN�TRD� SG HR� HM ENQL @SHNM � SN�RSQD SBG � @ �BKNBJ�BXBKD� @R� KNMF�@R�L@X�AD�MDBDRR@QX�ENQ�SGD �L BS@RS@A KD �R S@ SD �SN�RTARHCD�� )M� SGHR�V@X � 3STBJH�@UNHCR�RXMBGQNMHY@SHNM�E@HKTQDR� @ S � SGD� DWODMRD� NE� HMEQDPTDMSKX � @KKNVHMF� BKNBJ� OG@RDR� SN� RSQD SBG � ENQ� TMANTMCDC�ODQHNCR� NE� SHL D�� ! SSDL O SR � SN� ANTMC� SGD� RSQD SBG HMF � ODQHNC� CN� M N S� VNQJ� RDB� # G@O SDQR ��� @MC � ��� ENQ� DW@LOKD � SGD � RTFFDRSHNM� HM� ;��=� @ANT S� TRHMF� @� SHL D�NTS� QD�HM SQNCTBDR�RXMBGQNMHY@SHNM � OQNAKDL R� SG @ S � HS� G@C � OQDUHNTRKX� DKHL HM@SDC � LNUHMF� SGD� E@HKTQD� EQNL �NMD� OK@BD� HM� SGD� B HQBT HS� SGD � @RXMBGQNMNTR� R@LOKHMF� SN� @MN SGDQ� NMD� SGD � CDBHRHNM� SN�QD�R@LOKD� SGD� C @ S@ �VGDM� SGD� SHL D�NT S� @QQHUDR�

3DHSY� 0HODKHMD� -NCTKDR� ;��=� @QB� O@QSHBT K@QKX � HM SDQDRSHMF � HM� SG @ S � SGDX � BNMRHRS� NE�KNB@KKX�RXMBGQN�MN�TR� L@BGHMDR� BNLLTMHB@SHMF� @RXMBGQNMNTRKX� HM� RTBG� @ �V@X� SG @ S � SGDX�CN�M N S�MDDC�RXMBGQNMHYDQR� SN�G@MCKD� SG @ S �HM SDQ@BSHNM � AT S�RSHKK�CN� MNS�G@UD� RXMBGQNMHY@�SHNM�OQNAKDL R�� 4GDX �TRD�@���BXBKB�G@MCRG@JHMF �OQNSNBNK� SN�BNLLTMHB@SD�@RXMBGQNMNTRKX�

V HSG � N SGDQ� L @BGHMDR�� 4GD� G@MCRG@J HMF � RHFM@KR� HM SD Q@B S� V HSG � @ � R SQD SBG@A KD � BKNBJ� @MC �L@X� RSNO � @ � KNB@K� L@BGHMD� NM� @ � O @ QSHBT K@ Q� OG@RD� VGDM� V G@S� HS� MDDCR� EQNL� HSR� MDHFGANQ�OQNBDRRNQR� HR� MN S� @U@HK@AKD � KDSSHMF � SGD� BKNBJ� BNMSHMTD�VGDM� SGD� QDRNTQBD� ADBNLDR� @U@HK�@AKD�� 5 MEN QSTM@SDKX � SGD � NMKX� V@X� NE� ETKKX� TMCDQRS@MCHMF � VGX� SGD� 30-� VNQJR� HR� SN

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 33: Globally asynchronous locally synchronous systems

� � � � +=?DEJAO�SEPD� 1PNAP?D=>HA�!HK?GO

R S@QD � @ S � SG D � B HQBT HS� @MC � CQ@V � SHL HMF � C H@FQ@L R�� ! �B@QDETK� CDK@X� @M@KXRHR� HR� QDPTHQDC� SN �HL OKDL DMS� SGHR� L @BGHMD�

4GDRD�L@BGHMDR�V HSG � RSQD SBG@A KD � BKNBJR� HL OKDL DMS�0DBGNTBDJhR� SVN� eETMC@LDMS@K�RNKTSHNMRf� ;��= � @MC � B@M� AD� KNNJDC� TONM� @R� SVN� ON HM SR� HM� @ � CDRHFM� RO@BD� SG @ S � VD� VHKK�DWOKNQD� HM� C DO SG � HM� # G@O SDQR � �� @MC � ��

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 34: Globally asynchronous locally synchronous systems

#G@OSDQ� �

+=?DEJA� -NC=JEV=PEKJ

)M� SG D � HM SQNCTBSHNM �VD� CHRBTRRDC� SGD � QD@RNMR� ENQ� NTQ� ENBTR� HM� L @BGHMDR� SG @ S � G@UD�@ � FKNA@KKX�@RXMBGQNMNTR � KNB@KKX� RXMBGQNMNTR � '!�,3� R SQT B ST QD �� (DQD� VD� CHRBTRR�SVN� O@QSHBT K@ Q� JHMCR� NE� QDKH@AHKHSX � U@KTB�R@EDSX� @MC� SHL D�R@EDSX �� 4 GDM � VD� OQNONRD� @ �S@WNMNLX� NE� L @BGHMDR� SG @ S � HR� A@RDC� L @HMKX � NM� GNV� SGD� BNL OKDSHNM � NE� @BSHU HSHDR� HR�G@MCKDC �� 4GD� S@WNMNLX�OQNUHCDR� @�EQ@L DVNQJ� ENQ� SGD � @M@KXRHR� NE�'!�,3� @QBG HSDB ST QDR �VGHBG� HR� TRDETK� ENQ� TMCDQRS@MC HMF � @MC � CDRHFMHMF� G HFG�ODQENQL @MBD� '!�,3� L@BGHMDR�

7B� R@V� HM� SGD � HM SQNCTBSHNM � SG @ S � SGDQD � @QD� R SQNMF � QD@RNMR� ENQ� O @ QSHSHN M HMF � GHFG�ODQENQL@MBD� L@BGHMDR� HMSN� RXMBGQNMNTR� BKTRSDQR� HM SDQ@B SHMF � @RXMBGQNMNTRKX �V HSG � D@BG�N SGDQ�� 4GD� @OO QNO QH@ SD � RHYD� ENQ� D@BG� RXMBGQNMNTR� BKTRSDQ� HR� SDBGMNKNFX�CDODMCDMS� @MC �OQNAKDL �CDODMCDMS � @MC� RGNTKC� AD� CDSDQL HMDC � AX� SGD� @ QBG HSD B S� NE� SGD� L @BGHMD� ENQ�D@BG� RODBHEHB� B@RD�� )M� SGD� HM SQNCTBSHNM � VD� OQNONRDC� QD@RNM@AKD� TOODQ� @MC � KNVDQ� KHL HSR �A T S� NTQ� @M@KXRHR� HR� HMCDODMCDMS� NE� F Q@MT K@QHSX � @MC � CDS@HKR� NE� RXRSDL � O@QSHSHNM HMF �� 7D�RHLOKX� OQNUHCD� V@XR� SN � L @JD� SGDRD� L @BGHMDR� BNLLTMHB@SD� PTHBJKX� @MC � QDKH@AKX � V HSG �D@BG� N SGDQ�

)M� SG HR�# G@O SD Q�VB� CDEHMD� SGD � JHMC� NE�RXMBGQNMHY@SHNM� OQNAKDL R� SG @ S �VD�L TRS� E@BD�VGDM� CDRHFMHMF� G@QCV @QD � SN� FT@Q@M SDD � SG @ S � SGD� MDWS� GHFGDQ� @A RSQ@B SHNM � KDUDK� ;C�K=� VHKK�NODQ@SD � V HSG� "NNKD@M� U@KTDR� CDEHMDC� NUDQ� @ � CHRBQDSHYDC� SHLD�� . NSD� SG @ S � SQ@C HSHNM@ K�RNESV@QD� RXMBGQNMHY@SHNM� OQNAKDL R� ;��=� >PPRJB � @ � BNLOKDSDKX� C HF HS@ K� TMHUDQRD� @MC � @ �CHRBQDSHYDC� SHLD � VGHBG� HR� HM@CDPT@SD � ENQ�G@QCV @QD � @MC � �� SG D HQ� RN KTSHNMR� CN� MN S� DWSDMC�SN� G@QCV @QD� RXMBGQNMHY@SHNM�

7B�@M@KXYD�GNV�CHFHS@K�L@BGHMDR�G@MC KD �BNLOKDSHNM�RHFM@KR � @MC �CDUDKNO�@�S@WNMNLX�A@RDC� NM� SGD� @RRTL OSHNMR� SGD� CDRHFMDQ� L@JDR� @ANT S� SGDRD� BNLOKDSHNM� RHFM@KR�� 7B

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 35: Globally asynchronous locally synchronous systems

� � � � !KILHAPEKJ� &=J@HEJC

OQDRDMS� SG D � U@KTD�R@EDSX� @MC � SHL D�R@EDSX � BNMBDOSR � @MC� SVN� MDV� SGDNQDL R� SG @ S � ENBTR�NTQ� QDRD@QBG� NM� '!�,3� L@BGHMDR� NM� �� BK@RRDR� NE�'!�L@BGHMDR�� 4GDRD� BK@RRDR� DWOKNQDC�HM� # G@O SDQR � �� @MC � ��

Z� �� !KILHAPEKJ�&=J@HEJC

7 G@S� ENKKNVR� CDRBQHADR� SGD� G@QCV @QD� CDRHFM� OQNAKDL � SG @ S � VB� BNMRHCDQ� @MC� SGD�A@RHB� @RRTL OSHNMR�VD�L@JD�� 7D�VHKK�TRD� SGHR� BNMBDOST@K� EQ@LDVNQJ� SNFDSGDQ�V HSG � SGD�U@KTD�R@EDSX� @MC � SHL D�R@EDSX� BNMBDOSR� SN � @M@KXYD� SGD � V@XR� HM� VGHBG� SGD � @RXMBGQNMNTR�HM SDQ@BSHNMR� B@M� S@JD� OK@BD�

� �� �� � # NL OTS@SHNM �-NCDK

7D� V @MS� @ � FDMDQ@K� LNCDK� @OOKHB@AKD� SN� @MX� JHMC� NE� L @BGHMD � HMCDODMCDM S� NE� HSR�O@QSHBT K@ Q� @QBG HSDBST QD �� # KD@QKX �VD� RGNTKC� AD� R@SHREHDC� SN� AD� @AKD� SN� BNLOTSD� @MXSG HMF �SG @ S � B@M� AD� BNL OTSDC � V HSG � @ � 4TQHMF� -@BGHMD� ;��=�� 0@QSH@ K� QDBTQRHUD� ETMBSHNMR� B@M�BNLOTSD� @MX SG HMF � SG @ S � HR� 4TQHMF� BNLOTS@AKD�� 7D� BGNNRD� SGHR� ENQL@KHRL � ADB@TRD� HS� HR�QHBG� DMNTFG� SN � BNLOTSD� @MX SG HMF � NTQ� G@QCV @QD� B@M� BNLOTSD� V HSGNT S� @MX� MDBDRR@QX�RHL HK@QHSX �V HSG� SGD� @B ST@ K� G@QCV @QD� R SQTB ST QD � @MC� @KKNVR� TR� SN � QD@BG� FDMDQ@K� BNMBKT�RHNMR�V HSGNT S� ADHMF�C HRSQ@B SDC � AX� SGD� CDS@HKR� NE�GNV� BNLOTS@SHNM � LDLNQX � @MC� SHL HMF�@QD� QDK@ SDC � HM� SGD � G@QCV@QD� HL OKDL DMS@SHNM�

!RRTLD� VD� LNCDK� NTQ� BNL OTS@SHNMR� V HSG� RTBG� ETMBSHNMR � L @OOHMF� DKDL DMSR� 6 �EQNL� @M� @ KOG@AD S� 3 � � � Z� � �T\ � NMSN� HSRDKE � VGDQD� �� @MC� �� @QD � ANNKD@M� U@KTDR� @MC � S �HR� @ � U@KTD� SG @ S � HR� C HF HS@KKX � TMCDEHMDC�� 3HMBD� NTQ� BNMBDQM� HR� ENQ� QD@K� L@BGHMDR � MN S� NMKX�KNFHB@K� BNMRSQTBSR � VD� L TRS� RODBHEX� GNV� U@QH@AKDR� @QD� QDOQDRDMSDC� OGXRHB@KKX�� !RRTLD�SG @ S �U@QH@AKDR� @QB� QDOQDRDMSDC� AX�RNLD�BNMSHMTNTR�OGXRHB@K� O@Q@L DSDQ� 4� � &TQSGDQL NQD �@RRTLD� SG @ S � SG HR� O@Q@L DSDQ� HR� @ � ETMBSHNM� NE�BNMSHMTNTR� SHLD� Q�� )S� HR� MDBDRR@QX� SN� G@UD�@� OGXRHB@KKX� QD@KHY@AKD�L @OOHMF � EQNL � SGD� U@QH@AKDR� QDOQDRDMS@SHNM � NMSN� NTQ� BNLOTSHMF�

@KOG@ADS � @MC� SGDQD � @QD� L @MX� NAUHNTR� ONRRHAHKHSHDR� ENQ� SGHR� �B�D���4 � � � 4EFDEJ:K� ���� ,

4 � > � 4ILT�I=T� �kf���� @HKC� 4ILT�I=T� ���4 �� � IEJ� ��l����

&NQ� SG D � R@JD� NE�CDRHFM� BNMUDMHDMBD � @RRTLD� SG @ S � NTQ� BNLOTSHMF�L@BGHMD� HR� AQNJDM�HMSN�@�MTLADQ�NE�ETMBSHNMR�C F � 6 � � @MC� SG @ S �SGDRD�ETMBSHNMR� S@JD� QDBTQRHUDKX�NQ�HSDQ@SHUDKX �QDRTKSR� EQNL �OQDUHNTR� HMUNB@SHNMR�� !RRTLD� SG @ S �@MX�RTBG� HMUNB@SHNM� S@JDR�@�SHL D��� � � ����� CDODMCR� OQHL @QHKX � NM� SGD� ETMBSHNM� ��� SG @ S � VB� @QD� BNLOTSHMF � AT S� L@X� @KRN� CDODMC

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 36: Globally asynchronous locally synchronous systems

� � �� 3OAO�KB�!KILHAPEKJ�)JKSHA@CA �

NM� SG D �U@KTDR� NE� SG D � @QFTL DMSR � NQ� DUDM� NM� SGD� R S@ SD � NE�SG D �VGNKD�L@BGHMD�� 4 G HR� SHL D �V GHBG�VD� B@KK� SG D � @LJMIBQFLK� QFJB�� L @X� NQ� L @X�MN S� AD� JMNVM� SN � RNLD� FHUDM� OQDBHRHNM �@MC � L @X� NQ� L @X� MN S� AD� ANTMCDC �� )E �VD� @ SSDL O S� SN � TRD� SG D � QDRT KS� NE� @� BNL OTS@ SHNM �ADENQD� HS� HR� BNLOKDSDC � VD� @RRTLD� SG @ S � SGD � QDRT KS� L @X� MN S� AD� CDEHMDC � @MC � VD� @RRHFM�H S � SG D � BNMUDMSHNM@K� U@KTD� NE� S � ;��=�� . NSD� SG @ S � @ KSGNTFG � AX � TRHMF� SGHR� LNCDK� VD� CN�MN S� MDDC� SN � S@ KJ � @ANT S� L DLNQX� @MC� SHL HMF � HM� SGD � RDMRD� TRDC� AX � BKNBJHMF� CHRBHOKHMDR�;��= � VD� G@UD� HM SQNCTBDC � SHL HMF � HM� @� QDR SQHB SDC � RDMRD�VGDM�VD�O@QSHSHNMDC � SGD �L@BGHMD�HMSN� L @MX� ETMBSHNMR � D@BG� NE� VGHBG� OQNCTBDR� QDRT KSR � TRDC� @ S � @ � K@ SSD Q � SHL D� AX � N SGDQ�

ETMBSHNMR�

� �� �� � 5RDR� NE�#NLOKDSHNM� +MNVKDCFD

!RRTLD� SG @ S �VD� @QD� HM SD QDRSDC � NMKX� HM� EHM@K� QDRT KSR � CDEHMDC� NUDQ� SGD� RTA �@ KOG@ADS�4� � � Z� �\�� 4 GD � A@RHB� OQNAKDL � HR� SG @ S � DUDM� HE�VD� RTOOKX� CHFHS@KKX � CDEHMDC� HMOTSR � VD�MDDC� SN � JMNV� VGDM� D@BG� BNL OT S@ SHNM � G@R� ADDM� BNLOKDSDC� RN� @R� SN� OQNBDDC� V HSG � SGD �MDW S� NMD�� 4GD� V@X� HM� VGHBG� VD� @QD� FNHMF� SN � NA S@ HM � BNLOKDSHNM� HMENQL @SHNM� NODMR� @ �MTLADQ� NE�CDRHFM�@ KSDQM@SHUDR�SG @ S �CDODMC� NM�V G@ S�VD�JMNV�@ANT S�SGD �CDK@XR�@MC �V G@S�TRD�VD� V @MS� SN � L@JD� NE� SG HR � JMNVKDCFD�

@�)E�VB�JMNV �SGD�U@KTDR�NE�@KK�CDK@XR �VD�L @X�BGNNRD� SN�CDEHMD� HMSDQU@KR�NE�SHL D�NUDQ�VGHBG� VD� FT@Q@M SDD � SG @ S � SG D � HMOT SR � SN � RTBBDDCHMF� ETMBSHNMR� ADBNLD� CHFHS@KKX� CDEHMDC��5RHMF� SGHR� HM EN QL @SHNM � SNFDSGDQ�V HSG � SGD� R SQT B ST QD � NE� SGD� L @BGHMD�VB�B@M� B@KBTK@SD�SG D �SHL DR�@ S �VGHBG� SGD�BNL OTS@ SHNMR�VHKK�AD�BNLOKDSDC � @MC� BNMSQNK� SGD� EKNV�NE�HM SDQL DCH@SD �QDRT KSR � SG QNTFG � SGD� L @BGHMD�� .NSD� SG @ S � SG HR� JMNVKDCFD� NE� SGD � CDK@XR� @KKNVR� ENQ� SGD �SHF G SD R S� SHL HMF � A T S � @ � SHL HMF� RBGDLD� SG @ S � SNNJ � @CU@MS@FD� NE� @KK� SGHR� HMENQL @SHNM� BNTKC�AD� UDQX � BNLOKDW�

A� )E� SG D � CDK@XR� @QD� M N S� OQDBHRDKX� JMNVM � A T S�VB� G@UD� ANTMCR� NM� SGD� SHL D� HS� L@X�S@JD � SN � BNL OTSD� D@BG� ETMBSHNM � VD� L @X� BGNNRD� SN � FHUD� DUDQX� BNL OTS@SHNM � SGD � SHL D�MDDCDC� HM� SGD � VNQRS� B@RD� AX� SGD� RKNVDRS� ETMBSHNM�� # KD@QKX � @ � RXMBGQNMNTR� L@BGHMD� B@M�OQNUHCD� SG HR� J HMC � NE�BNMSQNK � @MC � HSR� BKNBJ� HLOKHBHSKX � FDMDQ@SDR� BNLOKDSHNM� RHFM@KR�

B�7D�L @X�M N S�G@UD�@MX �ANTMCR� NM�SGD �CDK@XR � AT S�RSHKK�MDDC� SN�OQNUHCD� BNLOKDSHNM�RHFM@KR�SG @ S �HMC HB@SD �VGDM� SGD�HMOT SR� SN � ETMBSHNMR�@QD�@U@HK@AKD� ;� =�� 4GHR�K@RS�B@RD�CHUHCDR�HMSN� RDUDQ@K� RTA�@ KSDQM@SHUDR�

B �K �% @BG � ETMBSHNM�AKNBJ�L @X�OQNUHCD� @M�DWOKHBHS�N T SO T S�RHFM@K� HMCHB@SHMF�VGDM� HSR�NVM� BNL OT S@ SHNM � G@R� ADDM� BNLOKDSDC�� - NRS� SXOHB@KKX � SG HR� JHMC� NE�LDBG@MHRL � @OOD@QR

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 37: Globally asynchronous locally synchronous systems

� � � � � 4=HQA�1=B?PU� =J@�2EIA�1=BAPU

HM� RDKE�SHL DC�L@BGHMDR�

B���7D�L @X�G@UD� MN�ANTMCR� NM� SGD� CDK@XR � MNQ� @ �BNLOKDSHNM� RHFM@K�� 4GD� BNMUDM�SHNM@K� @OOQN@BG � SN� SG HR� OQNAKDL � HR� SN � @RRTLD� @ � RODBH@K� ETMBSHNM � @� RXMBGQNMHYDQ � SG @ S �B@M� S@JD� @ � CHFHS@KKX � TMCDEHMDC� U@KTD� @MC� TRT@KKX� OQNCTBD� @ � C HF HS@KKX � CDEHMDC� U@KTD� HM�@ � ANTMCDC� @L NTM S� NE� SHLD�� &NQ� CHFHS@KKX � CDEHMDC� U@KTDR� HS� HR� @M � HCDMSHSX � ETMBSHNM��NSGDQV HRD� HS � @RRHFMR� Q@MCNL KX � @� � � NQ� @� � � NQ� V HSG � @ � LTBG� RL@KKDQ� O QNA@AHKHSX � @ � S � �4GD� R SQT B ST QD � B@M� AD� CDRHFMDC� RN� SG @ S � SGD � QDRTKSR� @QD� M N S� @EEDBSDC� AX� SGD� NBB@RHNM@K�Q@MCNL � CHF HS@K� � � NQ� � � @RRHFMLDMSR� AX� TRHMF� @OOQNOQH@ SD � QDCTMC@M S� HMENQL @SHNM� HM�SGD � BNLLTMHB@SHNMR� OQNSNBNKR � @MC �VD�VHKK�FDS�LNRSKX�BNQQDBS� C HF HS@K� QDRTKSR�� 4GHR� @O�OQN@BG� O T SR � SG HR� R SQT B ST QD � VHSGHM� SG D � BK@RR� NE� SGNRD� RXMBGQNMNTR� L @BGHMDR� SG @ S �G@MCKD�@RXMBGQNMNTR� HMOT SR�V HSG � BNMUDMSHNM@K� RXMBGQNMHYDQR�

B��� 5MCDQ� SGD � R@LD� BNMCHSHNMR� @R� HM� B�� � VD� L@X� TRD� @MN SG D Q� RODBH@K� ETMBSHNM�SG @ S � HR� @KRN� @ � RXMBGQNMHYDQ � A T S� HR� CHEEDQDMS� EQNL � SGD� OQDUHNTR� NMD� HM� SG @ S � HMRSD@C�NE� OQNA@AHKHRSHB@KKX � @RRTL HMF� SGD� BNLOKDSHNM� NE� SGD � RXMBGQNMHY@SHNM � HS � FDMDQ@SDR� @M�DWOKHBHS� BNLOKDSHNM� RHFM@K� ;�� � K = �� 4GHR� @OOQN@BG� OT SR � SGHR� R SQT B ST QD �V HSG HM � SGD � BK@RR� NE�RDKE�SHL DC� L@BGHMDR�

.NMD� NE� SGDRD� NQF@MHY@SHNMR�CNL HM@SDR� SGD� N SGDQR� HM� DUDQX� @RODBS� @MC � @OOKHB@SHNM��4GHR� ADHMF� SGD � B@RD � SGD �AHF�PTDRSHNM� HR�� (NV� @MC� VGDM� B@M�VD� BNLAHMD� SGDRD� NQF@MHY@�SHNMR � V G @ S� @QD� SGD� KHL HS@SHNMR� NE� RTBG� GXAQHCR � V G@S� R SQT B ST QDR � @QB� @OOQNOQH@ SD � SN�HL OKDL DMS� SGDL � GNV� B@M� VD� FT@Q@MSDD� SGDHQ� BNQQDBS� NODQ@SHNM � @MC � V G@S� @CU@MS@FDR�B@M�VD�FDS� EQNL� SGDL � "DENQD� @MRVDQHMF�SG HR� PTDRSHNM � VB�VHKK� ENBTR� HS�LNQD�AX�CDRBQHA�HMF� ETMC@L DMS@K� OQNAKDLR� HM� @RXMBGQNMNTR� BNLLTMHB@SHNM�� 7D� BNMRSQ@ HM � SGD� ONRRHAKD�@MRVDQR�AX � HM SQNCTBHMF� SVN�MDV� SGDNQDLR� @MC� @ � S@WNMNLX� SG @ S �VHKK�FTHCD�NTQ� @MRVDQR�

Z� �� 7=HQA�1=H APU� =J@�2EIA�1=BAPU

)S� G@R� ADDM� RGNVM� TMCDQ� UDQX� FDMDQ@K� BNMCHSHNMR� SG @ S � @MX� RDPTDMSH@K� RXMBGQNMNTR�RXRSDL � RTA IDB S� SN� @RXMBGQNMNTR� HMOTSR� HR� KH@AKD� SN� DM SDQ� L DS@RS@A KD � R S@ SDR � ;��= � VGHBG�L@X� KD@C� SN � TM@UNHC@AKD� RXRSDL � E@HKTQD�� ) S � HR� HL ON QS@M S� SN� MNSD � SG @ S � SG HR� HR� MN S� NMKX�@M� HM SDQDRSHMF � SGDN QD SHB@K� OQNAKDL � A T S� @KRN� @ � UDQX� OQ@BSHB@K� BNMBDQM � @MC� E@HKTQDR� HM�CDRHFM� NE� HMSDQE@BDR � @R�VDKK� @R� DWODQHLDMS@K� QDRTKSR � @ SSD R S � SN� SG HR� E@BS� ;�� � �� � �� � ��=��-NQD� FDMDQ@KKX �VB� BG@Q@BSDQHYD� SGD � OQNAKDL � ENQL@KKX� AX�R S@ SHMF � SGD� ENKKNVHMF� SGDNQDL �

VGHBG� HR� OQNUDC� HM� @M� @OODMCHW�

"84�4GDNQDL �� 'Q� FP� FJMLPPF?IB� QL� J>HB� >� LLIB>K� AB@FPFLK� >?LRQ� >� @LKQFKRLRP

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 38: Globally asynchronous locally synchronous systems

� � � ��2=TKJKIU� =OA@�-J�!KILHAPEKJ � �

S>IRB� TFQE� >�CFK FQB � MOB@FPFLK� FKPQORJBKQ� FK� >� ?LRKABA� >JLRKQ� L C �Q FJ B �

4GHR� SGDNQDL � RTFFDRSR� BK@RRHEXHMF� @ � BNL OTSHMF � L@BGHMD� @KNMF� �� CHLDMRHNMR�� @�VGDSGDQ�H S �@KV@XR�L@M@FDR�SN�L@JD�"NNKD@M�CDBHRHNMR � @MC �A�V GDSGDQ�HS � S@JDR�ANTMCDC�@LNTMSR� N E� SHLD� SN � OQNCTBD� HSR� QDRTKSR�� 7D� B@KK� SGD � L@BGHMDR� SG @ S � B@M� FT@Q@M SDD� SGDHQ�QDRTKSR� SN� AD� CHFHS@KKX� CDEHMDC� S>IRB P>CB�� @MC � SGD� L @BGHMDR� SG @ S � B@M� FT@Q@M SDD � SGD�ANTMCDCMDRR� NE� SGDHQ� BNLOKDSHNM� SHLD� QFJB P>CB�

Z� �� ��2=TKJKIU� =OA@�-J�!KILHAPEKJ

4GD� MNSHNM � NE�BNLOKDSHNM� @MC � GNV�VD� G@MCKD � HS � HR� BDM SQ@K� SN � NTQ� @OOQN@BG�� 4GDQD�@QD� SVN�JDX�ED@STQDR� SG @ S�VD�L@X�NQ�L@X�MN S�JMNV�NQ�BGNNRD� SN�TRD�@ANT S�@ �BNLOKDSHNM�RHFM@K � @�7D� L @X� MN S� JMNV� TEBK� FQ� E>MMBKP� HM� QDK@ SHNM � SN� NTQ� KNB@K� MNSHNM� NE� SHL D��&NQ� DW@LOKD � ENQ� RHFM@KR� HMSDQM@K� SN� @ � RXMBGQNMNTR� L @BGHMD � VD� JMNV�VGDM� SGDX � L@X�BG@MFD� QDRODBS� SN � SGD � KNB@K� BKNBJ � A T S�VD� B@MMN S� JMNV� @ S �V G@ S� SHL D� HM� QDK@SHNM� SN � NTQ�BKNBJ� @M� HM SD QQT O S� L@X� BNLD � A�7D� L@X� MNS� JMNV� TE>Q� E>MMBKP� @ S � BNLOKDSHNM�� &NQ�DW@LOKD � ENQ� @M� @RXMBGQNMNTR� QDPTDRS� ENKKNVHMF� @� � �BXBKB� BNLLTMHB@SHNM� OQNSNBNK�VD�JMNV� HM� @CU@MBD� SG @ S �VGDM� HS� @QQHUDR � HSR� BNQQDRONMCHMF� KHMD� VHKK� ADBNLD� @RRDQSDC � @MC�VHKK� MNS� AD� CD�@RRDQSBC � TMSHK� HS� HR� @BJMNVKDCFDC�� 7 GDM� R@LOKHMF� @ � RHFM@K� SG @ S� BNLDR�EQNL� @M� TMCNBJDC �! �$ � BNMUDQSDQ � VD� CNMhS�JMNV� HM� @CU@MBD�V G@S�U@KTD� HS�VHKK� G@UD� @ S�SGD� BNLOKDSHNM� NE�@ �R@LOKHMF� HMSDQU@K� MNQ�VGDM� HS�VHKK� BG@MFD� @F@HM�� 4GDRD� ONRRHAHKHSHDR�FHUD� QHRD� SN � ENTQ� JHMCR� NE�L@BGHMDR � RGNVM� HM� SGD � EHFTQD� ADKNV�

7 G@S

MN XDR

MN 5 M RX M BG QN M N T R> >

)

)> % R B @ O D L D M S � <

7GDM� �

� ����

X DR 3XMBGQNMNTR ) 5 M HM SDQDRSHMF

���)

���

$FDROB� ��� !�4@WNMNLX� "@RDC� NM� #NLOKDSHNM�

#K@RR� � �� BNMS@HMR�@KK�FKNA@KKX� RXMBGQNMNTR�L@BGHMDR�� #K@RR� � �� BNMS@HMR� @LNMF

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 39: Globally asynchronous locally synchronous systems

� � � � � 1QII=NU

NSGDQR� SGD � L @BGHMDR� BNMRHCDQDC� AX � @RXMBGQNMNTR� CDRHFM� HM � ;�� � ��= � @ QA HSD QR � ;� � ��=�@MC � RXMBGQNMHYDQR� ;� � �� � ��=�� #K@RR� � �� HR� BKD@QKX� TM HM SDQDRSHMF � RHMBD� SG D � BNLOKDSHNM�RHFM@K� B@QQHDR� MN� HMENQL @SHNM � VD� JMNV � HM� @CU@MBD� AN SG � VGDM� VHKK� HS� @QQHUD� @MC �V G@ S�HSR�U@KTD�VHKK�AD�� # K@RR� � �� BNMS@HMR� RNLD�JHMCR� NE�RDKE�SHLDC� L @BGHMDR � A T S� M N S� SGNRD�BNMS@HM HMF� @ QA HSD QR � ;��= � VGHBG� @QD� O@QSH@ KKX � HM� BK@RR� � ��� 7D� @QB � FNHMF� SN � ENBTR� NM�U@KTD�R@ED� L @BGHMDR� NE� BK@RR� � � � @MC � BK@RR� � � � VGHBG� VD� B@KK� RKPVK@EOLKLRP � @MC�BP@>MBJBKQ�L @BGHMDR� QDRODBSHUDKX�

.NSD� SG @ S � SG HR � S@WNMNLX� CNDR� KLQ � DRS@AKHRG � BK@RRDR� @KNMF� SQ@C HSHNM@ K� RXMBGQN�MNTR�@RXMBGQNMNTR� NQ� GD SD QN �SHL DC �RD KE�SHL DC � KHMDR�� .N� DWHRSHMF� SDQL R� DW@BSKX� L @SBG�SGD � S@WNMNLX � VGHBG� @CCQDRRDR� LNQD� ETMC@L DMS@ K� @RODBSR� NE� BNLLTMHB@SHNM� SG @M �SQ@C HSHNM@ K� S@WNMNL HDR�� -NQDNUDQ � VNQCR� KHJD� e@RXMBGQNMNTRf� @MC � eRDKE�SHL DCf� G@UD�@KQD@CX� @BPTHQDC�L @MX� L D@MHMFR� �

! S� SG HR� ON HM S� VD� HM SQNCTBD� @ � BNQNKK@QX � NE� SGD � 5 MBDQS@ HM SX � 4GDNQDL � SG @ S � ET QSGDQ�BNMRSQ@HMR�NTQ�RNKTSHNMR� @�ENQL@K�O QNNE�NE�SG HR�MDV�SGDNQDL �@OOD@QR�HM� SGD �@OODMCHBDR��,L� RKPVK@EOLKLRP� PVPQBJ� @>K� ?B� ?LQE� S>IRB� >KA� QFJB� P>CB�� 2E>Q� FP�� F C � FQ� HKLTP� TFQE�@BOQ>FKQV� QEB� S>IRBP� TFQE�TEF@E� FQ� LMBO>QBP�� QEBK� FQ� @>KKLQ� HKLT� SKQE� @BOQ>FKQV� QEB� QFJB�

#KD@QKX� @M � TMRXMBGQNMNTR� L @BGHMD� SG @ S � G@R� ANSG � OQNODQSHDR� HR� OQDBKTCDC� AX� SGD�SGDNQDL � @ANUD � A T S� L @BGHMDR� SG @ S � R@SHREX� NMD� LO� SGD � N SGDQ� O QNODQSX � @ S � KD@RS� @QD� MNS�OQDBKTCDC�� 7D� @QB � HM SDQDRSDC � HM� SGNRD� L @BGHMDR� SG @ S � @QD� U@KTD�R@ED � NQ� SG @ S � @QD� @ S�KD@RS� DWSQDLDKX�U@KTD� @MC � SHL D� QDKH@AKD� H�D� �LNRSKX� R@ED � A T S� E@HKHMF�V HSG� @�JMNVM� KNV�OQNA@AHKHSX�

4GD� HL ONQS@MBD� NE� SGDRD� C HRSHMBSHNMR� @MC� NE� RSTCX HMF � D@BG� BK@RR� RDO@Q@SDKX � VHKK�ADBNLD� @OO@QDM S� K@ SD Q � VGDM� VD� OQNONRD� @ � OQ@BSHB@K� CDRHFM� L DSGNCNKNFX� ENQ� GHFG��ODQENQL@MBD� L@BGHMDR� HM� SG D � TMRXMBGQNMNTR� @MC � DRB@ODLDMS� BK@RRDR�� # TQQDM SKX � SGDQD�@QD� EDV� OQNONR@KR� @MC� EDVDQ� CDRHFMR� HM� D@BG� NE� SGDRD� SVN� BK@RRDR� ;�� � �� � ��= � @MC� SGDX�@QB�BKD@QKX�NTSRHCD� SGD� SDBGMNKNFHB@K�L @HMRSQD@L � HM�O @ QS �CTD� SN �ODQENQL@MBD�@MC �CDRHFM�OQNAKDLR� SG @ S � VD� @ SSDL O S� SN � RNKUD�

Z� �� 1QII=NU

7D� G@UD� @M@KXYDC� RNLD� OQNAKDL R� QDK@ SDC � SN � SGD � BNLLTMHB@SHNM� NE� C HF HS@K� HMENQ�

;KN � AT=ILHA�� =OUJ?DNKJKQO� @AOECJ�� NABANNEJC� PK� @AOECJO� SEPDKQP� =� ?HK?G�� =OUJ?DNKJKQO� LNK?AOOAO� EJ�OUJ?DNKJKQO�I=?DEJAO�8��:�� =OUJ?DNKJKQO�OECJ=HO�AJPANEJC�=�OUJ?DNKJKQO�OUOPAI��=OUJ?DNKJKQO�IA=JP�=O�OAHB�PEIA@� EJ� 8�:�� OAHB�PEIA@� EJ� PDA� NAOPNE?PA@� OAJOA�KB�8��:� =J@� OAHB�PEIA@� EJ� CAJAN=H��AP?

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 40: Globally asynchronous locally synchronous systems

� � � 1QII=NU ��

L @SHNM � @MC � OQDRDMSDC � @ � S@WNMNLX� ENQ� C HF HS@K� L@BGHMDR�� 4GHR� S@WNMNLX� L@JDR� QDE�DQDMBD� SN � SG D � V@X� HM� VGHBG� @ � RXRSDL � DWBG@MFDR� HMENQL @SHNM�� )M � O @ QSHBT K@ Q � HE� RTBG�DWBG@MFDR� @QD� @RXMBGQNMNTR � VD� B@M� G@UD� CHEEDQDMS� @L NTMSR� NE� HM ENQL @SHNM � @ANT S� SGD�@RXMBGQNMNTR� RHFM@KR�� 3KPVK@EOLKLRP � L @BGHMDR� @QD� U@KTD�R@ED� L@BGHMDR� SG @ S � CNMhS �JMNV� HM� @CU@MBD� @MXSG HMF � @ANT S� SGD� U@KTDR� NE� SGD� RHFM@KR� SGDX � QDBDHUD�� #P@>MBJBKQ �L @BGHMDR�@QD�U@KTD�R@ED�L @BGHMDR�SG @ S � JMNV� HM� @CU@MBD� SGD�U@KTDR�NE�SG D � @RXMBGQNMNTR�RHFM@KR� SGDX � QDBDHUD � @MC� @KRN� JMNV� SG @ S � SGDRD� RHFM@KR� VHKK� M N S� BG@MFD� TMSHK� @BJMNVK�DCFDC�� 4GD� 5 MBDQS@ HM SX � 4GDNQDL � OQDBKTCDR� TMRXMBGQNMNTR� L @BGHMDR� SG @ S � @QD� ANSG �S>IRB P>CB� CN�M N S�FDS�BNMETRDC�V HSG � SGD �U@KTDR�V HSG �VGHBG� SGDX �NODQ@SD� @MC� QFJB P>CB�JMNV� SHL D�V HSG � @ � ANTMCDC� DQQNQ � @MC � RSHKK� G@UD� @ QA HSQ@ QX � @RXMBGQNMNTR� HMOTSR�

4 GD � MDW S� SVN� BG@O SDQR� CD@K� V HSG � TMRXMBGQNMNTR� @MC � DRB@ODLDMS� L@BGHMDR�� 7D� VHKK� TRD� SGD� EQ@LDVNQJ� OQDRDMSDC � HM� SG HR� # G@O SDQ� SN� CDUDKNO� @MC � @M@KXYD� CHEEDQDMS

NQF@MHY@SHNMR� ENQ�U@KTD�R@ED� '!�,3� L@BGHMDR�

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 41: Globally asynchronous locally synchronous systems

#KVOSBQ� �

3JOUJ?DNKJKQO� 1UOPAIO

)M� SGD� OQDUHNTR� BG@O SDQ�VD� CDEHMDC� TMRXMBGQNMNTR� RXRSDL R� @R� U@KTD�R@ED � FKNA@KKX��@RXMBGQNMNTR � KNB@KKX�RXMBGQNMNTR� '!�,3� L@BGHMDR� SG @ S � HM SD Q@B S� @ S � SGD � FKNA@K� KDUDK�AX� DWBG@MFHMF� @RXMBGQNMNTR� RHFM@KR� VGNRD� U@KTDR� SGD � QDBHO HDM S� CNDR� MN S� JMNV� HM� @C�U@MBD � @MC �VGNRD� SQ@MRHSHNMR� L@X� NBBTQ� @ S� @ QA HSQ@ QX � SHLDR� HM� QDK@ SHNM � SN� SGD � QDBHO HDM ShR�BKNBJ�� 7B� R STCX � TMRXMBGQNMNTR� L@BGHMDR� ADENQD� DRB@ODLDMS� L@BGHMDR� ADB@TRD� SGDX�@QD� R SQT B ST Q@ KKX � RHLOKDQ� @MC� ADB@TRD� SGD� OQNODQSHDR� NE� SGD� @RXMBGQNMNTR� RHFM@KR� SGDX�DWBG@MFD� @QD� RHLOKDQ�

4GHR� BG@O SD Q�R S@ Q SR � AX� CHRBTRRHMF�GNV� SN� CDRHFM� TMRXMBGQNMNTR � '!�,3 � U@KTD�R@ED�L@BGHMDR�� 4N� L@JD� SGD� CHRBTRRHNM� BKD@Q � VB� HMSQNCTBD� @ � O@ HQ� NE� ATHKCHMF� AKNBJR�� @�RSQD SBG@A KD � BKNBJ� @MC� @ � RXMBGQNMHYDQ� VHSG� @� L DS@RS@A HKHSX � CDSDBSN Q�� 7D� CDRBQHAD� SGDL �ETMBSHNM@KKX � GDQD�� CDS@HKDC � BHQBTHSR� @OOD@Q� HM� SGD� @OODMCHBDR�� 4GDRD� AKNBJR� @QB� TRDC� SN�ATHKC � TMRXMBGQNMNTR� L@BGHMDR � VGHBG� @QB� OQNUDC� SN � AD�U@KTD�R@ED�� & HM@KKX � VB� CDUDKNO�LNCDKR� SN� B@KBTK@SD� SGD� ODQENQL@MBD� NE� TMRXMBGQNMNTR� L@BGHMDR�

Z�H E� 2DA�3JOUJ?DNKJKQO�+A?D=JEOI

5MRXMBGQNMNTR�L@BGHMDR�L TRS�AD�@AKD� SN�CD@K�V HSG �DW SDQM@K�RHFM@KR� SG @ S �L@X�L@JD�SQ@M RHSHNMR � @ S � @ QA HSQ@ QX � SHL DR� HM� QDK@ SHNM � SN� SGD� KNB@K� BKNBJ�� 3TBG� @RXMBGQNMNTR� RHFM@KR�CN� MN S� MDDC� SN� R@SHREX� @MX� O@QSHBT K@ Q� OQNSNBNK � @MC� VD� VHKK� B@KK� SGDL � RKPVK@�EO�LKFWBA��PFDK>IP�� )M� BNM SQ@RS � @RXMBGQNMNTR�RHFM@KR�@KRN� HMBKTCD� SGNRD� @ANT S�VGHBG�VB�L @X�JMNV�HM�@CU@MBD� HM� VGHBG�CHQDBSHNM� SGDX� VHKK�L@JD�@ �SQ@MRHSHNM �� 7B�CDMNSD�@M� TMRXMBGQNMHYBC�RHFM@K� 8 � @R�6 RKeV�� !M� TMRXMBGQNMHYBC� RHFM@K� L @X� BG@MFD� U@KTD� @ S � @ QA HSQ@ QX � SHL DR � HM

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 42: Globally asynchronous locally synchronous systems

� � � QEH@EJC� HK?GO� BKN�4=HQA�1=BA�!EN?QEPO ��

@ QA HSQ@ QX � CHQDBSHNMR�� 3TBG� @ � RHFM@K�L @X � G@UD� @ � CHFHS@KKX � TMCDEHMDC� U@KTD� @ S � @MX� SHL D��4GDQDENQD � HE�VD�R@LOKD� HS �V HSGNT S�@MX �LNCHEHB@SHNM� D �D���V HSG � @ �L TKSHRS@A KD � K@SBG � SG @ S �RHLOKX� R@LOKDR� @ �U@KTD� @MC � GNKCR� HS � A T S� CNBR� M N S�LNCHEX� HS � @MC� SG DM � @ SSDL O S� SN � TRD�HS � RNLDSHLDR� VD� VHKK� TRD� @ � U@KTD� SG @ S � HR� CHFHS@KKX� TMCDEHMDC � L@JHMF� SGD � RXRSDL � KLQ �U@KTD�R@ED�

.NSD� SG @ S � RNLD� GHFGDQ� KDUDK� OQNSNBNK� L@X� QDPTHQD� SG @ S � 6 RK>V� M N S� AD� V HSGCQ@V M�TM SHK� RNLD�N SGDQ� DUDMS�G@OODMR�� 3TBG� QDRSQHBSHNMR� @QD� MN S�MDBDRR@QX� SN � FT@Q@M SDD �U@KTD�R@EDSX � ENQ� @M� TMRXMBGQNMNTR�L@BGHMD�

4N�B@O STQD �@M �TMRXMBGQNMHYDC�RHFM@K�@R�@ �CHFHS@KKX�CDEHMDC�U@KTD�QDPTHQDR�@ �RXMBGQNMHYDQ��F�B���@ � QDFDMDQ@SHUD� A HRS@AKD� B HQBT HS� SG @ S �VHKK� AD� RS@A KD� NMKX� ENQ� CHFHS@KKX� CDEHMDC� U@KTDR��5 MENQSTM@SDKX �@R�VD�R@V�HM�# G@O SDQ�� � RTBG�@ �CDUHBD�VHKK�XHDKC�CHFHS@KKX�TMCDEHMDC�U@KTDR�V HSG � MNM�YDQN� OQNA@A HKHSX �VGDM� FHUDM� @ � ANTMCDC� @L NTMS� NE� SHLD� ENQ� RXMBGQNMHY@SHNM �QDRT KSHMF � HM� CHEEDQDMS� C HF HS@K� BNLONMDMSR� NE� SGD� QDBDHUHMF� L@BGHMD� L @JHMF � HMBNMRHRSDMS�HM SD QO QD S@ SHNMR � NE� SGD� U@KTD � ONRRHAKX� KD@CHMF� SN� E@HKTQD� NE� SGD � RXRSDL �� 4GDQDENQD � VD�L TRS� DWOKNQD� @KSDQM@SHUDR�� 3HMBD�V G@ S�VB�V @MS� @QD�U@KTD�R@ED� '!�,3� L@BGHMDR �VD� @QD�ENQBDC� SN � @KKNV� @M � TMANTMCDC� @L NTM S� NE� SHLD� ENQ� SGD � RXMBGQNMHY@SHNM� @MC � SN � TRD� @�RXMBGQNMHYDQ� SG @ S �VHKK� HMCHB@SD� DWOKHBHSKX�VGDM� H S �G@R� BNLOKDSDC� SGD�RXMBGQNMHY@SHNM � @R�RTFFDRSDC� AX� 0DBGNTBDJ� ;��=� @MC � AX� 3 STBJH� @MC� #NW� ;��=�� 4GDQDENQD � VD� MDDC� @ � BHQBTHS�SG @ S �VHKK� AD� @AKD� SN �CDSDBS�L DS@RS@A HKHSX �@MC�@KRN�@ �LD@MR� ENQ�V@HSHMF� ENQ�SGD� BNLOKDSHNM�NE� SG D � RXMBGQNMHY@SHNM� V HSGNT S� QDHM SQNCTBHMF � @ � MDV� RXMBGQNMHY@SHNM� OQNAKDL �� )M� SGD�MDW S� RDBSHNM�VB� OQNUHCD� @ � ETMBSHNM@K� CDRBQHOSHNM� NE� RTBG� BHQBTHSR�

Z� �� QEH@EJC� HK?GO� BKN�4=HQA�1=BA� !EN?QEPO

"DENQD� VB� S@KJ � @ANT S� SGD� MN S@ SHNM � @MC� LDSGNCNKNFX� ENQ� CDRHFMHMF� TMRXMBGQNMNTR�RXRSDL R � VB� VHKK� CDRBQHAD� ETMBSHNM@KKX � RNLD� RHLOKD� AT S� TRDETK� A@RHB� AKNBJR�� @� U@QH@AKD��ROBDC � � � OG@RD � RSNOO@AKD� BKNBJ� @MC � @ � RXMBGQNMHYDQ� V HSG� @ � L DS@RS@A HKHSX � CDSDBSN Q��+MNV HMF� SGD� ETMBSHNM�NE�SGD �AKNBJR�L@JDR�HS�LTBG�RHLOKDQ� SN�DWOK@HM� SGD�TMRXMBGQNMNTR�L @BGHMDR � DUDM� HE� @ESDQV @QCR� NMD� CNBR� MN S� TRD� OQDBHRDKX� SGDRD� A@RHB� AKNBJR�� -NQD�CDS@HKDC � HMENQL @SHNM � @R�VDKK� @R� @M� M-/3� HLOKDL DMS@SHNM � B@M� AD� ENTMC� HM� SGD� @OODM�CHBDR�� .NSD� SG @ S �NMBD� SGD� AKNBJR�@QB� CDRHFMDC�@MC� SGDHQ� SHL HMF�UDQHEHDC �VB�B@M�OQNUHCD�@ �GHFGDQ�KDUDK� ETMBSHNM@K� CDRBQHOSHNM� NE� SGD� BNQQDRONMCHMF� BHQBTHSR � VGHBG� MDDC� M N S� QDEDQ�SN � @MX � HM SDQM@K� NQ� DWSDQM@K� CDK@XR�

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 43: Globally asynchronous locally synchronous systems

�� � � � QEH@EJC� HK?GO�BKN�4=HQA�1=BA�!EN?QEPO

� �� �� � ! �6@QH@AKD�3ODDC � ��OG@RD � 3SNOO@AKD� #KNBJ

$DRHFMR� ENQ� BKNBJR� SG @ S �VHKK� R SQD SBG � @ � OG@RD� ENQ� TMANTMCDC� ODQHNCR� NE� SHL D� G@UD�ADDM� OQNONRDC� AX � 3DHSY� ;��=�� 4GD� RSQD SBG HMF � RHFM@K� HR� @RRDQSDC � RXMBGQNMNTRKX� V HSG � @�OG@RD � @MC � CD�@RRDQSDC� @M� @ QA HSQ@ QX � ODQHNC� NE� SHLD� K@ SD Q�� . DWS�VD� OQNUHCD� @�ETMBSHNM@K�@A RSQ@B SHNM � ENQ� NMD� O@QSHBT K@ Q� CDRHFM�

4GD� BKNBJ�FDMDQ@SDR� SVN�MNM�NUDQK@OOHMF� OG@RDR� �OH�@MC � �M� c� @MC � G@R� HM� @CC HSHNM �SVN� HMOT SR� �P?OBQ@E�.I� @MC� P Q O B Q @ E V � � ENQ� RSQD SBG HMF � SGD� �MF� @MC � QMWOG@RDR� QDRODBSHUDKX��)M� SGD � @ARDMBD� NE� RSQD SBG HMF � OG@RDR� G@UD� @� KDMFSG� CDSDQL HMDC � AX� @M� DW SDQM@K� @M@KNF�BNMSQNK�

R SQD SBG �OG H�

R SQD SBG �O G HK#,/#+

4OGH�

4OGH�

RO DDC

$FDROB� � �� ! �6@QH@AKD�3ODDC � 3 SNOO@AKD� #KNBJ

4GD� R SQD SBG � KHMDR� RGNTKC� AD� @RRDQSDC� RXMBGQNMNTRKX� V HSG� SGD� OG@RDR� NE� SGD � BKNBJ�@MC � BKD@QDC� @RXMBGQNMNTRKX� AX� RNLD� N SGDQ� OQNBDRR�� 3 SQD SBG � RHFM@KR�L TRS� QHRD�V HSG HM � @ �ANTMCDC�ODQHNC�@QNTMC�SGD� QHRHMF�DCFD�NE�SGD�OG@RD� SGDX�VHKK�R SQD SBG ��B�D���@ �P?OB?@ES� I� L @X�QHRD� @R� @ � P�X H� RHFM@K� NQ� @R� @ � UP �> H�RHFM@K�� 4GD� E@KKHMF� DCFD� NE� @ � R SQD SBG � RHFM@K � VGHBG�HMCHB@SDR� SG @ S � SGDQD � HR� MN� KNMFDQ� @ �MDDC� ENQ� RSQD SBG HMF � SGD � OG@RD � G@R� MN� QDRSQHBSHNMR� @R�SN �VGDM� HS� L@X� BNLD�

!R� KNMF� @R� SGD � BNQQDRONMCHMF� RSQD SBG � RHFM@K� HR� @RRDQSDC � SGD� BNQQDRONMCHMF� OG@RD�VHKK� MN S� SDQL HM@SD �� !� RSQD SBG � RHFM@K� CNBR� MNS� BG@MFD� SGD� KDMFSG� NE� DMRTHMF� F@OR� @MC�OG@RDR�� HS� IT R S � CHROK@BDR� )GBHM� SN� SGD� QHFGS� NM� SGD� SHLD� @WHR�� !� R SQD SBG � RHFM@K� SG @ S � E@KKR�ADENQD� SGD� OG@RD� VNTKC� G@UD� MNQL@KKX� DMCDC� OQNCTBDR� MN� R SQD SBG HMF �

� �� �� � ! �3XMBGQNMHYDQ� V HSG � @�- DS@RS@A HKHSX �$DSDBSNQ

4GD� RXMBGQNMHYDQ� RGNVM� HM� SGD� MDWS� EHFTQD� FDMDQ@SDR� @M� DWOKHBHS� BNLOKDSHNM� RHFM@K�VGDM� HS� G@R� EHMHRGDC� SGD�RXMBGQNMHY@SHNM�� ) S�NODQ@SDR� TMCDQ� SGD � R@LD� OQHMBHOKDR� @R�3DHSY

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 44: Globally asynchronous locally synchronous systems

� � � 1PNQ?PQNAO� BKN�3JOUJ?DNKJKQO� 1UOPAIO ��

@ QA HSD Q � ;�� � ��=�� ) S � QDBDHUDR� SVN� HMOT SR�� @RXMBGQNMNTR� C @ S@ � TONM � VGHBG� SG D QD � @QD� MN�SHL HMF � QDRSQHB SHNMR� VG@SRNDUDQ � @MC � @ � R@LOKHMF� RHFM@K�� ) S � OQNCTBDR� SVN� NT SOT SR��@ � RXMBGQNMHYDC� C @ S@ � RHFM@K� VGHBG� HR� R���M�H�@MC � @ � R S Q D S B G � > �RHFM@K�� 4 G D � C @ S@ � ADBNLDR�@U@HK@AKD� NM� SGD� BKNBJ� BXBKD� ENKKNVHMF� SGD � NMD� HM�VGHBG� HS� HR� R@LOKDC�

! RXMBG QNMNTR�)MOTS

3 @L O KD �P�OGH�

3XMBGQNMHYDQ3XMBG QNM HYDC �/ T SOT S�R�OGH�

3 SQD SB G �/ T SOT S

$FDROB� ��� ! � 3XMBGQNMHYDQ�V HSG � @ �- DS@RS@A HKHSX �$ DSDBSN Q

4GD� R SQD SBG � N T SO T S� L @X� F KHSBG � G@QL KDRRKX� CTQHMF � FM:� VD� VHKK� MDUDQ� TRD� H S � CTQHMF��.F� � VGHKD� @ � U@KTD� HR� ADHMF� R@LOKDC�� 4GD� R SQD SBG � RHFM@K� L@X� RS@X � GHFG� CT QHMF � �M��� � �

KNMF� @R� SGD � RXMBGQNMHY@SHNM� HR� MN S� BNLOKDSD� XDS�� 4GD� R SQD SBG � RHFM@K� HR� FT@Q@M SDDC � MN S�SN� QHRD � CTQHMF� FM�� �� HS� B@M� AD� GHFG� EQNL � ADENQD��M< � @MC� E@KK� ADENQD� NQ� @ ESD Q ��M:�� A T S � NMBD�HS � E@KKR � HS � RS@XR� KNV� SG QNTFGNT S� @MC� TO� SN � SGD � MDWS��M:�� 4GD� R SQD SBG ��M���N T SO T S� EQNL�SGD� RXMBGQNMHYDQ�L TRS� AD� @AKD� SN � R SQD SBG � SGD� > �OG@RD� ENQ� @M � TMANTMCDC� ODQHNC� NE�SHLD�SN � FT@Q@M SDD � SG @ S � SGD � RXMBGQNMHYDC� C @ S@ � AD� CHFHS@KKX�CDEHMDC� ;�� � � � ��=� @ S � SGD� DMC� NE�SGD� RXMBGQNMHY@SHNM� ODQHNC�

Z� �� 1PNQ?PQNAO� BKN�3JOUJ?DNKJKQO� 1UOPAIO

4GD�FDMDQ@K�R SQT B ST QD �NE�TMRXMBGQNMNTR�RXRSDL R� HR�@ �FKNA@K� DMRDLAKD�NE�KNB@KKX�RXM�BGQNMNTR�L@BGHMDR�,-R � HM SD Q@B SHMF �@RXMBGQNMNTRKX�VHSG� D@BG�N SGDQ� SG QNTFG�RXMBGQNMHYDQR�SG @ S � OQNUHCD� BNLOKDSHNM� HMENQL @SHNM�� 3HMBD� SGD � L @BGHMDR� @QB� KNB@KKX� RXMBGQNMNTR � @�ONRRHAKD�V@X�NE�FHUHMF� @M� TMANTMCDC� RXMBGQNMHY@SHNM� SHLD� HR� SN� G@UD� SGD �L @BGHMD� K@SBG �@ � U@KTD� HM� NMD� BKNBJ� BXBKD � @MC � TRD� HS� HM� SGD � ENKKNVHMF� BXBKD � V HSG � SGD � ENKKNVHMF� BXBKD�e@QQHU HMFf� NMKX� VGDM� SGD� QDBDHUDC� RHFM@K� ADBNLDR� RS@AKD � @R� RGNVM� HM� SGD� MDWS� EHFTQD��# NMMDBSHMF � SGD� N T SO T S� NE� SGD� L DS@RS@A HKHSX � CD SDB SN Q� SN� SGD � eR SQD SB G f� BNMSQNK� NE� SGD�

BKNBJ� @RRTQDR� SG @ S �VGDM� SGD� OTQDKX� RXMBGQNMNTR� O@QS� NE� SGD � L@BGHMD� @ SSDL O SR � SN� TRD� @ �U@KTD � AX� BNMRSQTBSHNM � HS� L TRS� AD� C HF HS@KKX � CDEHMDC�

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 45: Globally asynchronous locally synchronous systems

� � � 1PNQ?PQNAO� BKN� 3JOUJ?DNKJKQO� 1UOPAIO

LDS@RS@AHKHSXQDBDHUDCRHFM@K

RXMBGQNMHYDCRHFM@K

#KNBJ3XMBGQNMHYDQ

0TQDKX�3XMBGQNMNTR�-@BGHMD

$FDROB� � �� "KNBJ�$ H@FQ@L � NE�@M � 5MRXMBGQNMNTR� 3 SQTB ST QD

R@L OKHMF �B KNBJ

QDBDHUDC �RHFM@ K

RHFM@K�R D D M �HMSDQM@KKX

R SQD SBG HMF

$FDROB� ��� 7 @HSHMF� AX � 3 SQD SBG HMF � @� #KNBJ� 0G@RD

)S� HR� HL ON QS@M S� SN � MNSD� SG @ S � SGDQD � @QB� SGDNQDL R� SG @ S � OQDBKTCD� SGD� CDRHFM� NE� TM�RXMBGQNMNTR� L @BGHMDR� SG @ S� @QD� U@KTD�R@ED� >KA � SHL D�R@ED�� )S� HR� SDL OSHMF � SN� eHLOQNUDf�SGD �R SQT B ST QD R �VD�OQNONRD�HM� eG@QL KDRRf� V@XR� RN�@R� SN�@UNHC� SGD � ONRRHAHKHSX� NE�RSQD SBG HMF �SGD� CNBJ � ENQ� TMANTMCDC� ODQHNCR�� .NMDSGDKDRR � RTBG� LNCHEHB@SHNMR� HMU@QH@AKX� HMUNKUD�RTA SKD � ATFR � RHMBD� RTBG� L@BGHMDR � TM EN QSTM@SD KX � @ QD � HSR� HLONRRHAKD� @R� ODQODST@K� LNSHNM�L @BGHMDR�

! KSGNTFG� SGDQD � @QB� MN� SGDNQDL R� SG @ S � OQDBKTCD� SGD� U@KTD�R@EDSX� NE� TMRXMBGQNMNTR�L @BGHMDR � MN SG HMF � R@XR� SG @ S� C QNOOHMF� SGD � SHL D�R@EDSX� QDPTHQDL DMS� @BST@KKX � OQNCTBDR�U@KTD�R@EDSX�� 4GDQDENQD � HS� HR� HL ON QS@M S� SN � RGNV� SG @ S � VB� G@UD� MN S� RNLDGNV� GHCCDM�@ � RXMBGQNMHY@SHNM� OQNAKDL � HM� SGD� L DS@RS@A HKHSX � CDSDBSHNM � NQ� HM� SGD� RSQD SBG@A KD � BKNBJ��.DWS� HR� @ � BNMRSQTBSHUD� OQNNE� SG @ S � TMRXMBGQNMNTR� L@BGHMDR� @QB� U@KTD�R@ED�

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 46: Globally asynchronous locally synchronous systems

� � � 1PNQ?PQNAO� BKN�3JOUJ?DNKJKQO�1UOPAIO ��

@� !� OTKRD� FDMDQ@SNQ� 0'�� 4GD� 0' � DL HSR� @ � RHMFKD� OTKRD� NE� EHWDC� CT Q@ SHNM � VGDM�HSR� HMOT S�E@KKR�� 4GD�NT SOT S� HR� OQNCTBDC� AX �CDK@XHMF� SGD� HM OT S� @MC� HMG HA HSHMF � SGD � N T SOT S�VGHKD� SGD � HMOT S� HR� GHFG � @R� RGNVM� HM� SGD � MDWS� EHFTQD�

HMOTS

P NTSOT S

$FDROB� ���� ! �RHMFKD� OTKRD� FDMDQ@ SN Q

A� !� BKNBJ� LNCTKD� #-�� ! � #-� OQNCTBDR� @ � RHMFKD� N T SO T S� VGHBG� HR� SGD� /2� NE� @�RSQD SBG � HMOT S� RHFM@K� @MC� SGD� N T SOT S� NE� @ � OTKRD� FDMDQ@SN Q� 0' � @R� RGNVM� HM� SGD� MDWS�EHFTQD�

HMOTS

� �NT SOT S

R SQD SB G �O G @ R D

$FDROB� � � �� ! � BKNBJ� LNCTKD

B� !� RSQD SBG@A KD � BKNBJ�� 0 T S � �� #-R� HM� @ � QHMF � EDDCHMF� SGD � N T SOT S� NE�D@BG� NMD� SN� SGD�HMOTS� NE� SGD� N SGDQ � V HSG � @M� HMSDQUDMHMF� CDK@X� HM� ADSVDDM� D@BG� #-�� )E� SGD � R SQD SBG � KHMDR�QDL@HM� KNV � SGD� NT SOT S� NE� D@BG� LNCTKD� VHKK� SQHFFDQ� SGD� N SGDQ� NMD � @MC � SGDHQ� NT SOT SR �VHKK� AD� @ � RDPTDMBD� NE� MNM�NUDQK@OOHMF� @ KSD QM @ SHMF � OTKRDR� XO[� @MC� �M�W � 4N� R S@ Q S � SGD�NRBHKK@SHNM � OTKRD� BHSGDQ� NE� SGD� R SQD SBG � KHMDR�

� �C D K@X � > d [�������� * B - � ? G # �CDK@X

RSQ�OG H�R S Q O G H K

$FDROB� � � �� ! �RSQD SBG@A KD � BKNBJ

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 47: Globally asynchronous locally synchronous systems

1. � � � 1PNQ?PQNAO� BKN�3JOUJ?DNKJKQO�1UOPAIO

)E� @ � R SQD SBG � > � �HM OT S� HR� Q@HRDC� @R� @ � U � � � � �RHFM@K � MN SG HMF � G@OODMR� SN � �_���HE� RSQD SBG���M� � CQNOR� ADENQD� �M��� /M� SGD� N SGDQ� G@MC � HE� RSQDSBG�UR� � QDL @HMR� GHFG� @ESDQ� SGD� SHL D�VGDM� SGD � BNQQDRONMCHMF� &' � FNDR� KNV � H S �VHKK� O QDUDM S� �_���EQNL � E@KKHMF � @MC � VHKK� R SQD SBG �HS� ENQ� @R� KNMF� @R� SGD � R SQD SBG � QDL @HMR� @RRDQSDC�� -D@MVGHKD � �M��� HR� MN S� ADHMF� QDSQHFFDQDC �A T S� NMBD� M F �FNDR� KNV � @ � M F �OTKRD�VHKK� AD� DL HSSDC � @MC � SGD � BKNBJ� VHKK� OQNBDDC� MNQL@KKX��.NSHBD� SG @ S � @ � Q@BD� HM� ADSVDDM� SGD� E@KKHMF� NE�0 ' hR� N T SO T S� @MC � SG D � E@KKHMF� NE� @ � R SQD SBG �KHMD� OQNCTBDR� MN� FKHSBGDR�VG@SRNDUDQ� ADB@TRD� SGDX � @QD� ADHMF� /2DC � RN� SGD � N T SO T S�VHKK�BNMRHRS� RHLOKX� NE� SGD � NMD� E@KKHMF� K@RS�

C� !� RXMBGQNMHYDQ� V HSG � L DS@RS@A HKHSX � CDSDBSHNM � 3-$�� ! � �M:��BKNBJDC� $� EKHO�EKNO�R@LOKDR� SGD � HM OT S� C @ S@ � @MC� EDDCR� HSR �/ � @MC �/� N T SO T SR � SN � @M � @M@KNF� BNL O@Q@SN Q�VGNRD�N T SOT S�VHKK� AD� KNV� NMKX� HE�/ � @MC �/ � CHEEDQ� AX�LNQD� SG @M � @ �FHUDM� SGQDRGNKC �� 4GD� N T SOT S�NE� SGD � BNL O@Q@SN Q� HR� !.$DC�V HSG � @ ��M��BKNBJ�RHFM@K�

@RXMBG ��HMOTS

� $BNL O RSQ�OGH�

OGH��� OG H�

$FDROB� ���� !�RXMBGQNMHYDQ�V HSG� L DS@RS@A HKHSX � CDSDBSHNM

4GD� 3-$� R@LOKDR� C @ S@ � NM� �M��� NMKX � @MC� SGD� NMKX� V@X� HM� VGHBG� HSR� EKHO�EKNO� B@M�FN� L BS@RS@AKD� HR� HE� 8 � HR� BG@MFHMF� @ S � QM:�� )M� SG HR� B@RD � / � @Q�C� / � VHKK� AD� RHL HK@Q ��HMRSD@C� NE� G@UHMF� BNLOKDLDMS@QX � U@KTDR�� (DMBD � HE� SGD� L DS@RS@A HKHSX � CNBR� MNS� RTARHCD�TM SHK� RKQB SBG�X> �V HKK� AD�@RRDQSDC �@R�@ �S �M� RHFM@K�� )E�L DS@RS@A HKHSX �G@RM hS �RTARHCDC�AX�SGD� SHLD�SGD�0' �BNQQDRONMCHMF� SN��M� �FNDR� KNV � �.��VHKK�AD� R SQD SBGDC �@R� KNMF�@R�MDBDRR@QX��.NSD� SG @ S � VD� B@M� RD S� SGD� BNL O@Q@SN Q� RN� SG @ S � H S � ADFHMR� SN � CQNO � HSR� N T SO T S� VGDM�/ � @MC�/ � DWHS� EQNL� SGD �CHFHS@KKX�TMCDEHMDC� QDFHNM�� 7GDM� SGD� EKHO�EKNO� DUDMST@KKX� RS@AHKHYDR � SGD�BNL O@Q@SNQ� VHKK� L @JD� RSQBSBG�XI�I�)hRSKK � RN� VD� B@M� K@SBG� / � V HSG� U>HVHSG� SGD� BDQS@ HM SX � NE�K@SBGHMF� @ � CHFHS@KKX�CDEHMDC� U@KTD � @MC � SGD � QDRTKSHMF � L @BGHMD� HR� U@KTD�R@ED�

;2DKQCD� JKP� PNQA�KB�ARANU� @EL�BHKL�� KRAN�@=ILA@� OUIIAPNE?� BHEL�BHKLO� D=RA� PDEO�LNKLANPU � -J?A� PDAEN�KQPLQPO� @EBBAN� >U� IKNA� PD=J� =� CERAJ� R=HQA�� EP� EO� CQ=N=JPAA@� PD=P� SEPDEJ� =� >KQJ@A@� EJPANR=H�KB�PEIA�PDAU�SEHH� D=RA�OP=>EHEVA@� ?KILHAPAHU� PK� @ECEP=H�R=HQAO

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 48: Globally asynchronous locally synchronous systems

� � � �J�3JOUJ?DNKJKQO�+=?DEJA�SEPD�2SK�.D=OA�!HK?GEJC ��

Z� �� �EH�3JOUJ?DNKJKQO�+=?DEJA�SEPD�2SK�.D=OA� !HK?GEJC

&NQ� SGD � R@JD� NE� BNMBQDSDMDRR� VD�VHKK� RGNV� MDWS� @M � TMRXMBGQNMNTR� L @BGHMD� BNL�ONRDC� NE� RDUDQ@K� KNB@KKX�RXMBGQNMNTR� L@BGHMDR� ,-R�� %@BG � NE� SG D � ,-R� B@M� AD� @ �RXMBGQNMNTR � RSQHBS�SV N�OG@RD� L @BGHMD� DMB@ORTK@SDC � HM� @ � RGDKK� SG @ S � OQNUHCDR� @ � BKNBJ�@MC � @M� HMSDQE@BD� V HSG � N SGDQ� ,-R�� (DQD� VD� TRD� SGD � BKNBJ� @MC � RXMBGQNMHYDQ� SG @ S � V@R�CDRBQHADC� @ANUD�

%@BG �,-�L TRS� TRD� SGD � BKNBJHMF� RHFM@KR� OQNUHCDC� AX � HSR� NVM� RSQD SBG@A KD � BKNBJ�� !KK�@RXMBGQNMNTR� HMOT SR� SN � D@BG� ,-� @QD� RXMBGQNMHYDC�V HSG � 3-$R � @MC � SG D � BNQQDRONMCHMF�R SQD SBG � RHFM@KR� @QD� /2BC� SNFDSGDQ� @MC� EDC� SN � SGD � R SQD SBG � HM OT S� NE� SG D � KNB@K� BKNBJ�� )M �@M � @OODMCHW �VD� OQNUHCD� @� ENQL @KHY@SHNM� NE� SG HR� R SQT B ST QD � VGHBG� BNMRHRSR� NE�QTKDR� SG @ S �@KKNV� TR� SN� UDQHEX� SGD� U@KTD�R@EDSX� NE� @M � TMRXMBGQNMNTR� L @BGHMD�� 7 G@ S� ENKKNVR� HR� @ �RHLOKD� DW@LOKD� SG @ S � RGNVR�GNV�VD� B@M� SHD� SGD � BNLONMDMSR� SNFDSGDQ�

)M� SGD � TMRXMBGQNMNTR� RXRSDL � HM� SGD� MDWS� EHFTQD � VD� G@UD� SVN�,-R� DWBG@MFHMF�TM �RXMBGQNMHYDC� RHFM@KR�� 4GDX � @KRN� QDBDHUD� TMRXMBGQNMHYDC�RHFM@KR� EQNL � SGD � NTSRHCD�� %@BG�TMRXMBGQNMHYDC�RHFM@K�HR�EDC�SN�@ �RXMBGQNMHYDQ �VGHBG� SQ@MRENQL R�H S �HM SN �@ �PQ>?IBFM�H� RHFM@K��4 GD� /2� NE� SGD� L DS@RS@A HKHSX � CDSDBSHNM � KHMDR� BNLHMF� NT S� EQNL � @KK� SGD � RXMBGQNMHYDQR� HM�D@BG� ,-� HR� RDMS� SN� SG D � P Q O B Q @ E V � HMOT S� NE� SGD� KNB@K� R SQD SBG@A KD � BKNBJ�

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 49: Globally asynchronous locally synchronous systems

��� � � � �J� 3JOUJ?DNKJKQO�+=?DEJA�SEPD� 2SK�.D=OA� !HK?GEJC

!�LDS8TMRX

3 XMBG QNM HYDQ #KNBJ�!

&@KRD � �`d�� RSQ�OGH�

OG HK� OGH�

3 XM BG QNMNT R �- @BGHMD

RSQ�OGH�& @ KRD � `#KNBJ�"" K�L D S

O G HK � OGH�

9DWSTMRX 3XMBGQNM HYDQ

"�

"��LDS

9RXM

3XMBG QNM HYD Q:RXM

3@L OKD:3 XMBG QNMNT R �- @BGHMD

$FDROB� � � �� !� "MRHB� 6@KTD�3@ED� 5MRXMBGQNMNTR� 3XRSDL

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 50: Globally asynchronous locally synchronous systems

� � � �QPKI=PE?�4ANEBE?=PEKJ ��

)M �SGD� EHFTQD� @ANUD �RXRSDL �!�QDBDHUDR�8 TM@X �VGHBG�HS� R@LOKDR�CTQHMF � � M F �� ) S �MDUDQ�MDDCR� SN �R SQD SBG � �M� �� A T S�NBB@RHNM@KKX� H S �L @X �G@UD� SN� R SQD SBG ��M< �� ) S �OQNCTBDR� @M � NT SOT S�:� S G @ S � HR� RXMBGQNMNTR� ENQ�! � A T S� RHMBD� "� QTMR� EQNL � @M � HMCDODMCDMS� BKNBJ � HS� L TRS� FN�SG QNTFG � @ �RXMBGQNMHYDQ�ADENQD� "�B@M� TRD� HS�� "� TRDR� RNLD�N SGDQ� DW SDQM@K� RHFM@K�9 �VGHBG�HR� @KRN� RXMBGQNMHYDC�� 3HMBD�"� R@LOKDR� AN SG �9 � @MC � :� CTQHMF� �M F � HS�L @X�G@UD� SN � RSQD SBG ��.��HE� @MX� NE�" K� NQ� "�� FN� L DS@RS@A KD �� . NSD� SG @ S � HE�NMKX� NMD� NE�" � � NQ� "�� HR� L DS@RS@A KD �SGD � N SG D Q� NMD� JDDOR� SGD� U@KTD� HS� G@R� R@LOKDC� R@EDKX� TMSHK� ?LQE� @QD� QD@CX � SN � FN� NM��.NSD� SG @ S � HE� @M � ,-� G@C� ENQ� RNLD� QD@RNM� R@LOKDC� C @ S@ � A N SG � NM� �M:� @MC � NM� FM� � SGD �BNQQDRONMCHMF� BKNBJ�VNTKC�G@UD� G@C � R SQD SBG � HMOT SR � ENQ� AN SG � OG@RDR�

3HMBD� SGD� TMRXMBGQNMHYDC� RHFM@KR� G@UD� MN� RDL@MSHBR� @RRNBH@SDC� V HSG � SGDL � SGD�OQNFQ@L R� QTMM HMF � HM� D@BG�L @BGHMD� VHKK� CD SDQL HMD � SGDHQ�LD@MHMF�� &NQ�DW@LOKD � :�L HFGS�AD� @ � QDPTDRS� ENQ� RNLD� QDRNTQBD � @MC � 8 � HSR� BNQQDRONMCHMF� @BJMNVKDCFD � VGHKD� 9 �L HFGS�AD� SG D � NT SOT S� NE�@M�! �$ � BNMUDQSDQ � OQNUHCHMF� SG D � SDL ODQ@ ST QD � NE�@M� DMFHMD�� )M � RTBG� @�B@RD � SGD �8 �: � O @ HQ �L HFGS�ENKKNV�RNLD� O @ QSHBT K@ Q � OQNSNBNK �VGHKD� BKD@QKX �9 �VNTKC�MN S�� ) S �L HFG S�AD� SG @ S �! �HR� SGD�L @RSDQ� @MC �"�@ �RK@UD�NQ�UHBD�UDQR@ �NQ� ODQG@OR�" �HR�@M �@ QA HSD Q �@MC �: �9 � @QD � QDPTDRSR� ENQ� @ � QDRNTQBD�� . NSD� SG @ S � U@KTD� R@EDSX� CNDR� MN S� HLOKX� eBNQQDBSMDRRf ��&NQ� DW@LOKD � HE� ! � RDMCR� U@KTDR� SN� "� LTBG� E@ R SD Q � SG @M � "� B@M� QD@C � SGDL � "� VHKK� KNRD�U@KTDR�� (DMBD � @OOQNOQH@ SD � OQNSNBNKR� @ QD � MDBDRR@QX�� )M � @MX� DUDMS � SG D � RXRSDL � QDL@HMR�U@KTD�R@ED�

Z� �� �QPKI=PE?�4ANEBE?=PEKJ

7B� G@UD� CHRBTRRDC� @ � V@X� NE� ATHKCHMF� FKNA@K� R SQT B ST QD R � SG @ S � HHMJ� SNFDSGDQ� L@MX�KNB@KKX� RXMBGQNMNTR� L@BGHMDR�� ! RRTL HMF� SGD� BN QQDB S� NODQ@SHNM � NE� SGD� RXMBGQNMNTR�BNLONMDMSR � HS�VNTKC� AD� TRDETK� SN� OQNUHCD�FT@Q@M SDDR� @ANT S� SGD� NODQ@ SHNM � NE�SGD �FKNA@K�TMRXMBGQNMNTR� L@BGHMD� @R� @ �VGNKD�

)M �@ �RDMRD � TMRXMBGQNMNTR�L@BGHMDR�@QD� E@HQKX� RHLOKD �RHMBD� SGD�OTQDKX �RXMBGQNMNTR�O @ QS� NE� D@BG� ,-� QDL@HMR� TM@ KSD QDC � @MC � @RRTL HMF� SGD� BNQQDBSMDRR� NE�D@BG� BNLONMDMS�,- � VB� NMKX� MDDC� SN� L@JD� RTQD� SG @ S � DUDQX� DW SDQM@K� TMRXMBGQNMHYBC� RHFM@K� HR� O QNODQKX �RXMBGQNMHYDC�� 6DQHEHB@SHNM� B@M� AD� QDR SQHB SDC � SN� SGD � HMSDQE@BDR� ADSVDDM� ,-R� ADB@TRD� SGD�L NCT K@QHSX � NE�SG D � ,-R� HR� OQDRDQUDC� AX� SGD � RGHDKCHMF� RXMBGQNMHYDQR�� ) S � HR� NMKX�MDBDRR@QX�SN � BGDBJ� SG @ S � SG D � TMRXMBGQNMHYDC� RHFM@KR� @QD� RXMBGQNMHYDC� SN� SGD� @OO QNO QH@ SD � BKNBJ�OG@RD� @MC� SG @ S � @KK� SGD� RSQD SBG � RHFM@KR�F DMDQ@ SDC � AX� SGD� RXMBGQNMHYDQR� @QD� @OOQNOQH@ SD KX �BNMMDBSDC� SN� SGD � RSQD SBG � HMOT SR � NE� SGD � BKNBJ�

. NSD� SG @ S � QTKDR� B@M� OQNUHCD� @M� DEEHBHDMS� V@X� NE� R S@ SHMF � SGD� BNMRSQ@ HM SR � SG @ S � G@UD

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 51: Globally asynchronous locally synchronous systems

� � � /Q=JPEP=PERA�#R=HQ=PEKJ� KB�3JOUJ?DNKJKQO�+=?DEJAO

SN � AD� L DS� AX � TMRXMBGQNMNTR� L@BGHMDR � FT@Q@M SDDHMF � SG D � U@KTD�R@ED� NODQ@SHNM� NE� SGD �L @BGHMD� @R� @ � VGNKD � FHUDM� SGD� BNQQDBS� NODQ@SHNM� NE� SGD � ,-R�� )M� SGD � @OODMCHBDR� VD�OQNUHCD� RTBG� @ � QTKDR� RXRSDL � @RRTL HMF� RSQHBS�SV N�OG@RD� ,-R�� 4GD� RSQHBS�SV N�OG@RD�@RRTL OSHNM � HR� BNMUDMHDMS � SGNTFG�MN S� MDBDRR@QX�� VD� B@M� @BBNLLNC@SD� N SGDQ� NQF@MHYHMF�OQHMBHOKDR� ENQ� SGD � RXMBGQNMNTR� BNLONMDMSR� AX� L @JHMF�L HMNQ� BG@MFDR� HM� SGD � QTKDR�� 4GD�QTKDR� ENQ� CDRHFMHMF�U@KTD�R@ED� TMRXMBGQNMNTR� RXRSDL R� @QD � @BBNQCHMFKX� PTHSD� FDMDQ@K�

Z� �� /Q=JPEP=PERA�#R=HQ=PEKJ� KB�3JOUJ?DNKJKQO�+=?DEJAO

)M� OQDUHNTR� RDBSHNMR� VD� G@UD� QDUHDVDC� GNV� L BS@RS@A HKHSX � B@M� AD� @� OQNAKDL � ENQ�BNMUDMSHNM@K� RXMBGQNMNTR� RXRSDLR� @MC � GNV� TMRXMBGQNMNTR� RXRSDLR� B@M� NUDQBNLD� SG HR�OQNAKDL �� 4N� CDBHCD� V GDSGDQ� SGD� RNKTSHNM� HR� FNNC� VD� VHKK� BNLO@QD� SG D HQ� ODQENQL @MBD�@MC� QDKH@AHKHSX �V HSG� SG @ S �NE�BNMUDMSHNM@K�L@BGHMDR�V HSG � MNM�RSQB SBG@A KD � BKNBJR�� 7D�VHKK�RGNV� SG @ S � TMRXMBGQNMNTR� L @BGHMDR� B@M� AD� BKNBJDC� E@R SD Q� @MC � @QD � LTBG� LNQD� QDKH@AKD�SG @M � BNMUDMSHNM@K� RXMBGQNMNTR� L@BGHMDR�

4 G HR � RDBSHNM� OQDRDMSR� @ � PT@M SHS@ SHUD � @M@KXRHR� NE� SG D � SQ@CDNEER� ADSVDDM� SHL D� @MC �U@KTD� TMBDQS@ HM SX �� !R� DWSQDLD� B@RDR � VD�VHKK� NA S@HM � SGD � SHL D� TMBDQS@HM SX � NE�U@KTD�R@ED�RXRSDL R� @MC� SG D � RXMBGQNMHY@SHNM� E@HKTQD� Q@ SD � NE� BNMUDMSHNM@K� RXRSDL R�� 7D� VHKK� @KRN�DWOKNQD� RXRSDL R� V HSG � eANTMCDC� RSQD SBG HMFf� NE� SGD� BKNBJ�� RTBG� RXRSDL R� G@UD� OQNODQSHDR�SG @ S � @QD � L HCV@X� ADSVDDM� SGNRD� NE� EHWBC�BKNBJ� L@BGHMDR� @MC � SGNRD� NE� TMRXMBGQNMNTR�L @BGHMDR�� 4GDRD� LNCDKR� XHDKC� VNQRS�B@RD� @MC� @UDQ@FD�B@RD� LD@RTQDR� NE� ODQENQL@MBD�@MC � QDKH@AHKHSX �� 4GD� -4"&R� @MC� @ � MDV� MNQL@KHYDC� SG QNTFGOT S� LD@RTQD� OQNUD� SG @ S �TMRXMBGQNMNTR�L @BGHMDR�@QD� RTODQHNQ� SN�BNMUDMSHNM@K�RXMBGQNMNTR�NMDR� ENQ�L@MX� GHFG��ODQENQL @MBD� @OOKHB@SHNMR � HMBKTCHMF� RNLD� QD@K�SHL D� @OOKHB@SHNMR�

� �� �� � 2DKH@AHKHSX

4N� BNLO@QD� PT@M SHS@ SHUD KX � SGD� DEEDBSR� NE�L BS@RS@A HKHSX � NM� BNMUDMSHNM@K� @MC� TMRXM�BGQNMNTR�L@BGHMDR �VD� MDDC�QD@RNM@AKD�LNCDKR�ENQ� SGD�ADG@UHNQ�NE�QDFDMDQ@SHUD�DKDLDMSR��B�D��� EKHO�EKNOR� @MC�NE�SGD �BNLLTMHB@SHMF�RTARXRSDL R �� �&QNL �#G@O SDQ� � � SGD�O QNA@AHKHSX

�'H=IQN=>E� @EO?QOOA@�OKIA� NAHE=>EHEPU� EOOQAO�� 'B�=�DKQOA� BAHH� =J@� DEO�KSJAN� EO� @A=@� PDA�>QEH@AN� EO�PK� >A�@A=@�_� >QP� DA�OAAIO�JKP� PK�D=RA�?=NA@�=>KQP�OUJ?DNKJEV=PEKJ� B=EHQNAO

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 52: Globally asynchronous locally synchronous systems

� � �� .ANBKNI=J?A�� #TLA?PA@� 2DNKQCDLQP ��

SG @ S � @ � EKHO�EKNO�VHKK� QDL @HM �L DS@RS@A KD � ENQ� @ � SHL D� Q � NQ� KNMFDQ� HR� . �J B Q Q � � � CA5 BZ�IJQ��VGDQD� C> � HR� SGD� Q@ SD � NE� @RXMBGQNMNTR� C @ S@ � SQ@M RHSHNM R � @MC � : J� @MC�5 � @QD� SDBGMNKNFX��CDODMCDMS� O@Q@L DSDQR�� 4GD� L D@M� SHL D� ADSVDDM� RXMBGQNMHY@SHNM� E@HKTQDR� ENQ� @ � RXM�BGQNMNTR�L @BGHMD� HR�+ 2 $ >VK�� � D8h�_Q� � B� �7 �VGDQD� C @� HR� SGD� BKNBJ�EQDPTDMBX� NE�SGD�L@BGHMD�

7 HSG �RSQD SBG@A KD �BKNBJR � QD@BGHMF�SGD�DMC�NE�@ �BKNBJ�BXBKD�V HSG � SGD�RXMBGQNMHYDQ�RSHKK�L DS@RS@A KD � HLOKHDR� SG @ S � SGD� BXBKD� RSQD SBGDR � A T S� MNS� SG @ S � SG D � RXRSDL � E@HKR�� 4GDQDENQD �RHMBD� SGDQD � @QD� MN� RXMBGQNMHY@SHNM� E@HKTQDR � + 2 � $RK>V� � � NN�

� �� �� � 0DQENQL@MBD�� %WODBSDC� 4 G QNTFGOT S

5MRXMBGQNMNTR� RXRSDLR� @QD�LNQD� QDKH@AKD�� 7 G@ S�CN� SG DX � KNRD � 0DQENQL@MBD�� RNLD�BKNBJ� BXBKDR� VHKK� AD� RSQD SBGDC � RKNVHMF� SGD� L@BGHMD�� . DWS� VD� VHKK� RGNV� SG @ S � SG HR� KNRR�HR� MDFKHFHAKD�� )M� E@BS � VD� VHKK� RGNV� SG @ S � VD� B@M� BNLODMR@SD� ENQ� SGHR� RSQD SBG HMF � @MC�@BST@KKX � QTM � C>PQBO � SG @M �V HSG � BNMUDMSHNM@K�L@BGHMDR�

0DQENQL@MBD� KNRR� BNLDR� HM� SVN� ENQLR�� QDCTBDC� @UDQ@FD� RODDC� NQ� SG QNTFGOT S � @MC�TMANTMCDC� QDRONMRD� SHLD�� 4GD� ATKJ� NE� SG HR � @M@KXRHR� CD@KR� V HSG� SGD� @UDQ@FD� B@RD�� VD�VHKK� @M@KXYD� SGD� VNQRS� B@RD�VGDM� VD� CD@K� V HSG � QD@K�SHL D� RXRSDLR�

,DS� C K � AD� SG D � MNL HM@K� BKNBJ� EQDPTDMBX� @MC� C @� SGD � @BST@K� @UDQ@FD� EQDPTDMBX� @ S�VGHBG� SGD� RXRSDL � QTMR� Q>HFKD� FKQL� >@@LRKQ� QEB� L@@>PFLK>I� PQOBQ@EFKD� L C � @IL@H� @V@IBP��$BKHMD� SGD� MNQL@KHYDC� SG QNTFGOT S� @R� 2 �` � C A �CK � &NQ� @ � RXMBGQNMNTR� L@BGHMD � 2 >VK� � �� � A T S� ENQ� @M� TMRXMBGQNMNTR� L@BGHMD � @R� LNQD� BXBKDR� R SQD SBG � 2RK>V� ADBNLDR� RL@KKDQ��4N� B@KBTK@SD�2 RK>V� VD� G@UD� SN� S@JD� HMSN� @BBNTMS� SG @ S � RNLD� BKNBJ� BXBKDR�VHKK� MNS� QDRTKS�HM� L BS@RS@A HKHSX �� RNLD� VHKK � A T S�VHKK� QDRNKUD� V HSGHM� @ � MNQL @K� BKNBJ� KDMFSG�� @MC� EHM@KKX �RNLD� VHKK� R SQD SBG � @ � BKNBJ� OG@RD� ADXNMC� HSR� MNQL@K� KDMFSG�� 3NKUHMF� SGD � BNMCHSHNM@K�DWODBS@SHNMR � XHDKCR� SGD� DWODBSDC� BKNBJ� KDMFSG� @MC � SGD� SG QNTFGOT S�

, DS� AD� SGD� DWODBSDC� CT Q@ SHNM � NE� @M� DUDMS�U � � FHUDM� SG @ S � @� BNMCHSHNM� V � HRR@SHREHDC�� 3HMBD� SGD� QDRNKTSHNM� SHLD� HR� MN S� QDCTBDC� ADXNMC� Q O� DUDM� HE� SGD� RXMBGQNMHYDQ�RDSSKDR� RNNMDQ� SG @M � Q O �� VD� LTRS� RO KHS� SGD� B@KBTK@SHNM� NE� ;;BHEB==� HMSN� SVN� O@QSR�

# I D I E I + � Z � #IDQE<��IH:'IQO � Q O < . 9 � Q O � Q O � � � : I� S�K ; ; H�HEB [� SQ� HQ = = � � S Q � H E�

� � #IDQE<��Q H : F Q O � Q 2< . � � F I O � Q O � � � # F V F E : O � I H : > Q O �� P N : � � '� ] � . � > Q O � Q 2 � � � � � � �

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 53: Globally asynchronous locally synchronous systems

��� � � � /Q=JPEP=PERA�#R=HQ=PEKJ� KB�3JOUJ?DNKJKQO�+=?DEJAO

VGDQD�% �EESG;=DHEB==� HR� SG D � @UDQ@FD� KDMFSG �NE�@ �BKNBJ � @MC� P QO � � � Q2� HMCHB@SDR� @M� DUDMS�VGDQD�SG D � BKNBJ� RSQDSBGDR� KNMFDQ� SG @M � Q O �� 3HMBD� SGD� BKNBJ� RSQD SBGDR� @R� KNMF� @R� L DS@RS@A HKHSX �ODQRHRSR � .X>QO�Q2� � � .JBQXQ�QO�� #KD@QKX� %HISEBEKDHEBH@SQN �==� � � G � � RHMBD� SG @ S � HR� SGD�L HMHLTL � BKNBJ� ODQHNC� @MC� MN� RSQD SBG HMF � ADXNMC� Q O� NBBTQR�� &QNL � DPT@SHNM� ��� �0 R S Q� S Q� � � C A5 �De 8LS�

4GD� QDL@HMHMF� E@BSNQ� VD� RSHKK� CN� MN S� JMNV� HM� DPT@SHNM� ���� HR� Y E ��P �H 88?E��HO P N � P N '�\�

SG D � DWODBSDC� KDMFSG� NE� @� BKNBJ� BXBKD� VGDM� @ �L BS@RS@A HKHSX � DUDMS� HR� MN S� QDRNKUDC� V HSGHM�Q O �

�Y E � P � E W ' ? E B? HO P N � H N � � � � 2 � � � ' � . � � Q O � Q : > Q O � Q O A Q

( K � (�Q O

� � E �� �* � ���

� � � � � �( �C K

7D� BNTKC� @KRN� @QQHUD� @ S � DPT@SHNM� ���� AX� MNSHBHMF� SG @ S� HE�VD� R SQD SBG � SGD� QDFDMDQ@SHNM�ODQHNC �VN�@QD�RSQD SBG HMF � SGD�VGNKD� BKNBJ�BXBKD�AX� SGD�R@LD� @L NTMS�� &NQ�@M�DWONMDMSH@K�C HRSQHAT SHNM � SGD �QDRHCT@K� O QNA@AHKHSX � ;� � =� HR�@KRN�DWONMDMSH@KKX�C HRSQHAT SDC �V HSG� SGD�R@LD�O@Q@L DSD Q�� 3HMBD�SGD� DWODBSDC�U@KTD� NE�@M� DWONMDMSH@KKX� C HRSQHAT SDC �Q@MCNL �U@QH@AKD� HR� �8 �L�� SG D � QDRHCT@K�OQNA@AHKHSX � SG @ S � FDSR� @CCDC� SN� SGD�MNQL@K� BKNBJ� KDMFSG�� HR� ) �8 ����

5RHMF� DPT@SHNM� ���� HM� DPT@SHNM� ����

� � � � �� �Z C A 5 B Z ) d� QO� � � � I � K � � � C A5 BZ6JQ�( K � ( K

�� CA :4 BZU�KQ�� ���� � ] � � ����������

(K � !L

4G HR � DWOQDRRHNM�FHUDR� SGD� DWODBSDC� EQDPTDMBX� C B �� @MC� RNKUHMF� ENQ� SGD� SG QNTFGOT S�XHDKCR�

4 HW M @ I� � � � ������������������������������������� � � �K ��

!L

� �� �� � %WODBSDC� 4 HLD� % QQNQ

! KSGNTFG� SGD�VNQRS�B@RD� SHLD� DQQNQ� B@M� AD� PTHSD�GHFG � VD� JMNV� SG @ S � SGD� KHJDKHGNNC�NE� RTBG� @ � GHFG� DQQN Q� HR� RL@KK � RN� HS � HR� HM SDQDRSHMF� SN� JMNV� OQDBHRDKX� V G@S� SGD� @UDQ@FD

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 54: Globally asynchronous locally synchronous systems

� % �� � �1QII=NU�KB�.ANBKNI=J?A� =J@�0AHE=>EHEPU�+A=OQNAO� ��

@ARN KT SD � DQQNQ� VHKK� AD�� 3HMBD� VGDMDUDQ� @ � L@BGHMD� MDDCR� SN � JMNV� SGD � SHL D� HS� B@M� @RJ�RNLD� GHFG� OQDBHRHNM� RNTQBD � SGD � DQQN Q�V HSG �VGHBG� SGD�L @BGHMD� JMNVR� SGD � SHL D� MDDC�MN S�@BBTL TK@SD � KNMFDQ� SG @M � @ � BKNBJ� BXBKD�� 4GDQDENQD� SGD� DWODBSDC� DQQNQ� HM� SG D � L D@RTQD� NE�SHL D�VHKK� AD� FHUDM� AX� SGD� F Q@MT K@QHSX � NE� SGD � BKNBJ�� E ;=SHLD� DQQNQ==� � �# FDQE :@ FH : �� �

&NQ� @ � EHWDC�BKNBJ� RXRSDL � SGD� DWODBSDC� DQQNQ� HR� &NQ� RXRSDLR� V HSG � R SQD SBG@A KD �BKNBJR � HS � HR�

EQNL � DPT@SHNM� ����� "NSG� RXMBGQNMNTR� @MC� TMRXMBGQNMNTR� L@BGHMDR� B@M� @RJ �V G@ S�SG D � SHL D� HR� VGDMDUDQ� SGDX � MDDC� HS � RN� SGD� SN S@ K� D QQN Q� MDDC� MN S� AD� AHFFDQ� SG @M � SGD�D QQN Q� @BPTHQDC� HM� NMD� BKNBJ� BXBKD�� .NSD� SG @ S � @ KSGNTFG� SGD� VNQRS�B@RD� SHL D� DQQNQ� SG @ S �B@M � @BBTLTK@SD� HM� @ � RHMFKD� BKNBJ� BXBKD� HR� TMANTMCDC� ENQ� TMRXMBGQNMNTR�L @BGHMDR � SGD�DWODBSDC� SHL D� DQQNQ� B@M� AD�L @CD� U HQST@ KKX � @R� RL@KK� @R� SG @ S � NE� RXMBGQNMNTR� L@BGHMDR�

� �� �� � ! �3TLL@QX � NE�0DQENQL@MBD� @MC� 2DKH@AHKHSX�-D@RTQDR

)M � SGD� OQDUHNTR� RDBSHNMR�VD� G@UD� B@KBTK@SDC� @ � MTLADQ� NE� A@RHB� LD@RTQDR� NE�ODQENQ�L @MBD� @MC� QDKH@AHKHSX � ENQ� RXMBGQNMNTR� @MC� TMRXMBGQNMNTR� L@BGHMDR�� 4 GD� ENKKNVHMF�S@A KD � RTLL@QHYDR� SGNRD� QDRTKSR�� 4GDRD� QDRTKSR�VHKK� AD� TRDC� SN � CDQHUD� RSQNMF � BNMBKTRHNMR�@ANT S� SGD� QDK@SHUD�L DQHSR�NE�AN SG � JHMCR�NE�L@BGHMDR�VGDM�VD�CHRBTRR�RODDC� KNRR � KHL HSHMF�RODDC � @MC� QD@K�SHL D� @OOKHB@SHNMR�

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 55: Globally asynchronous locally synchronous systems

��� � � � /Q=JPEP=PERA�#R=HQ=PEKJ� KB�3JOUJ?DNKJKQO� +=?DEJAO

3XMBGQNMNTR 5MRXMBGQNMNTR

-4"& 1F�CK�5 NN

%WODBSDC4GQNTFGOT S

� I���+ K5 B=6JQ2

7NQRS� #@RD�4 G QNTFGOT S

� �

%WODBSDC�4 HLD� % QQNQ

�� �c

�� � � [K6 D?8LKQ� �@� < � � <j

7 NQRS� #@RD�4 HLD� % QQNQ

��M //

$FDROB� ���� 0DQENQL @MBD� @MC � 2DKH@AHKHSX

� �� �� � 5MRXMBGQNMNTR� 3XRSDLR� V HSG � "NTMCDC� 3 SQD SBG HMF � 5.39"

4 GDQD � @QD� @�U@QHD SX � NE� HCD@R� SG @ S �L@JD� HS� eU HQST@ KKX � HLONRRHAKD�� ENQ� SGD � RXRSDL � SN�E@HK � A T S � RSHKK� FHUD� @ �ANTMCDC� SHLD� DQQN Q�� (DQD� HR� NMD� RTBG� RXRSDL �� 4GD� OQ@BSHB@K�L DQHSR�NE� HS� @ QB � MN S� BKD@Q � A T S � HS� VHKK� @KKNV� TR� SN� @M@KXYD� @ � SXOHB@K� HLOQNUDLDMS�� 7D� VHKK� RDD�

SG @ S � RTBG� HLOQNUDLDMSR� @QB� MN S� VNQSGVGHKD� ADB@TRD� SGD� QDRTKSHMF� R SQTB ST QDR � @QD� LNQD�BNLOKHB@SDC � SG@M � TMRXMBGQNMNTR� L@BGHMDR � A T S� CN� MN S� G@UD� BKD@Q� RODDC� NQ� QDKH@AHKHSX

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 56: Globally asynchronous locally synchronous systems

� � �� 3JOUJ?DNKJKQO� 1UOPAIO� SEPD� KQJ@A@� 1PNAP?DEJC� �3,17 � ��

@CU@MS@FDR� NUDQ� SGDL �

� �� �� �� � ! �3XMBGQNMHYDQ� V HSG � @ � &DDCA@BJ� 4 HL DQ

3TOONRD�VD� @CC � SN� @ � A@RHB� U@KTD�R@ED� B HQBT HS� @ � SHL DNT S� L DBG@MHRL � SG @ S � KHL HSR� SGD �KDMFSG � NE� SHLD� SG @ S� @ � RXMBGQNMHY@SHNM� L@X� S@JD � ;��=�� )E� @ ESD Q � @� SHL D� 2LRQ� SGD� RHFM@K�ADHMF� RXMBGQNMHYDC� HR� RSHKK� L DS@RS@A KB � SGD� SHL DNT S� L DBG@MHRL � VHKK� @ SSDL O S� SN� ENQBD�SGD� U@KTD� ADHMF� QDRNKUDC� HMSN� @ � OQD�CDSBQL HMDC� U@KTD� �B�D���&@KRD�

LDS@RS@AHKHSX

TMRX

RXMB

SHL DNTS

4)-%2 HMHS

R@L O KD

39.#

BKD@Q OGHK

#,/#+

OGH�

$FDROB� ���� !M� TMRXMBGQNMNTR�L @BGHMD� V HSG� ANTMCDC� RSQD SBG HMF

4GD� RXMBGQNMHYDQ� G@R� @� L BS@RS@A HKHSX � CD SDB SN Q� @MC� @KRN� @M� NUDQQHCD� HMOT S� SG @ S � ENQBDR�SGD � R@LOKDC� U@KTD�SN � YDQN�� 4GD� SHL DQ� HR� @ �V@SBGCNF� SG @ S �DWODBSR� SN� QDBDHUD� HMOT S�OTKRDR�QDFTK@QKX� EQNL� SGD�BKNBJ�� )E �HS�CNDRMhS � QDBDHUD�@ �OTKRD� ENQ�@�BDQS@ HM � SHLD � R@X�RDUDQ@K�BKNBJ�ODQHNCR � HS � OQNCTBDR� @M� N T SO T S� OTKRD�� 4 G HR� OTKRD� HR� TRDC� SN� SD QL HM@ SD � SGD � L BS@RS@AKD�R S@ SD � AX� ENQBHMF� SGD� R@LOKDC� U@KTD� SN� YDQN�

&QNL� @M� DWSDQM@K� UHDVONHMS � SGD� 5.39"� G@R� RHL HK@Q� OQNODQSHDR� SN � SGNRD� NE� TMRXM�BGQNMNTR� L@BGHMDR� V HSG� TMANTMCDC� RSQD SBG HMF � 5.39 � DWBDOS� SG @ S � SGD� 5.39"� HR� MN�

KNMFDQ� @ARNKTSDKX� R@ED � @MC � HSR� VNQRS� B@RD� SHLD� DQQN Q� HR� ANTMCDC�� )M� ROHSD� NE� MN� KNMFDQ�G@UHMF� @ARNKTSD� QDKH@AHKHSX � HS�L@X� G@UD� @� FNNC� QDKH@AHKHSX�� &TQSGDQL NQD � MNSD� SG @ S � SGD�QDKH@AHKHSX � ONHMS� @ S� VGHBG� @ � RXRSDL � VNQJR� MDDC� MNS� AD� EHWDC� @ S � SGD� SHL D� SGD � G@QCV@QD�HR� ADHMF� CDRHFMDC � A T S� B@M� AD� RDKDBSDC� AX� RD SSHMF � SG D �KDMF SG � NE� SGD� SHL DNT S� VGHKD� SGD�RXRSDL � HR� @BST@KKX � QTMMHMF�

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 57: Globally asynchronous locally synchronous systems

� � � /Q=JPEP=PERA�#R=HQ=PEKJ� KB�3JOUJ?DNKJKQO�+=?DEJAO

7 HSG � @ � SHL DQ � SG D � 5.39"� HR� MN� KNMFDQ� U@KTD�R@ED� ADB@TRD� SGD � SHL DQhR� N T SO T S� HR�TMRXMBGQNMHYDC�V HSG � QDRODBS� SN� SGD� C HR@OOD@Q@MBD�NE�L DS@RS@A HKHSX � HM� SGD � RXMBGQNMHYDQ��4G HR� Q@BD� HR�C@MFDQNTR�� HE�SGD�RXMBGQNMHYDQ�QDL @HMR�L DS@RS@A KB � SG QNTFGNT S�SGD �ETKK�SHL D�N T S� ODQHNC � SGDM � ADFHMR� SN� QDRNKUD� SNV@QCR� 4 QTD� OQDBHRDKX�VGDM� SGD� SHL DNT S�LDBG@MHRL �HR� SQX HMF � SN� RSDDQ� SGD� QDRTKS� SN� @� KNFHB@KKX� CDEHMDC� U@KTD� &@KRD � SGD� RXRSDL � L @X� E@HK��.NSD� SG @ S � HE� SGD� RXMBGQNMHYDQ� QDRNKUDR� ADENQD� SG HR� BQHSHB@K�VHMCNV � SGDQD � HR� MN� OQNAKDL ��)E� HS� @ SSDL O SR � SN � QDL @HM � LDS@RS@AKD� KNMFDQ � SGD� U@KTD� HR� BKD@QDC� BKD@MKX� AX� SGD� SHL DNT S�L DBG@MHRL �� /MKX� HE� HS� SQHDR� SN� QDRNKUD� SNV@QCR�4 QTD� HM� @ �UDQX�M@QQNV�VHMCNV�5 � DW@BSKX�@ ESD Q� SGD � ETKK� SHL DNTS� ODQHNC�VHKK� SGDQD � AD� @ � RXMBGQNMHY@SHNM� E@HKTQD�

� � � �� � � � %U@KT@SHNM� NE�5MRXMBGQNMNTR�-@BGHMDR� V HSG � "NTMCDC� 3 SQDSBG HMF

7D� BNLO@QD� 5.39"R�V HSG� 5.39R� @MC �V HSG � BNMUDMSHNM@K� RXMBGQNMNTR� L @BGHMDR�39.�� 4GD�BNLO@QHRNM�V HSG� 39.R� HR� RSQ@ HFG SEN QV @QC �� 3TOONRD� SG @ S �@ �39.�QTMMHMF �@ S �@ �BKNBJ� RODDC� C @� R@LOKDR�@�C@STL � HM� D@BG� BKNBJ�BXBKD� @MC � OHODKHMDR� HSR� RXMBGQNMHY@SHNMR�SG QNTFG � H � RS@FDR� SN� HLOQNUD� QDKH@AHKHSX�� 3TOONRD� SG @ S � SGD� 5.39"� @KRN� QTMR� @ S � � B � A T S �G@R� MN� OHODKHMHMF� NE� RXMBGQNMHY@SHNMR � @MC� SG @ S � 2LRQ� � � N�C @f� "X� L @JHMF� N�d� H � AHF�DMNTFG � R@X� ��� BKNBJ� BXBKDR � SGD�5.39"�VHKK� AD� LTBG�LNQD� QDKH@AKD� SG @M � SGD� 39. � @MC �RHL OKDQ� SNN � RHMBD� HS� CNBR� MNS� TRD� OHODKHMHMF�� 4GD� CHR@CU@MS@FD� HR� SG @ S � SGD� 5.39"�VHKK�G@UD� @ �VNQRS�B@RD� SHL D� DQQNQ� N� SHLDR� SG @ S � NE� SGD� 39.�L@BGHMD�

! KSGNTFG�5.39"R� G@UD� @CU@MS@FDR�NUDQ�39.R � 5.39"R�CN� MNS�BNLO@QD�RN� E@UNQ�@AKX � V HSG� 5.39R�� )E�VD� TRD� @� SHL DNTS� L DBG@MHRL � HS � L TRS� AD� ADB@TRD� ENQ� SGD� FHUDM�@OO KHB@SHNM � HS � HR� BQHSHB@K� SN� @KV@XR� QDRONMC� V HSG HM � @ � ANTMCDC� ODQHNC� 2OK>U:� SGDQD � HR�MN� N SGDQ� TRD� ENQ� SGD� SHL DNTS�� 4GDQDENQD � VD� VHKK� R@X� SG @ S � 5.39� E@HKR� MNS� EQNL� RXM�BGQNMHY@SHNM� E@HKTQD � A T S� EQNL� MNS� LDDSHMF� N SGDQ� RXRSDL � BNMRSQ@HMSR� HE� HS� CNBR� MN S�QDRONMC� AX� 2J>U�� !M� 5.39"� G@R� @ � SHL DQ� SG @ S � HS� B@M� RD S� HS� SN� V@JD� HSRDKE� TO� D@QKX�DMNTFG� SN� FT@Q@MSDD� SG @ S �AX� 4L@H� HS� G@R� @KQD@CX � QDRONMCDC�

,DS� P� ` � 2J>U� � 2LRQ�� &QNL� DPT@SHNM� ��� � SGD� OQNA@AHKHSX � SG @ S � @ � FHUDM� BKNBJ�BXBKD� VHKK� QDRTKS� HM� @ � L BS@RS@AHKHSX � DUDMS� K@RSHMF� @ S � L NRS� @ � SHQMB� Q � HR� �C7 B�8LS�� 4GD�BNQQDRONMCHMF� CDMRHSX � ETMBSHNM� HR� "9Q� � � 8L�C7 D?8LS�� 4GD� E@HKTQD� Q@ SD � ENQ� 5.39R�VHKK� AD� FHUDM� AX� <>"�QAQ�� VGHKD� SGD� E@HKTQD� Q@ SD � ENQ� 5.39"�VHKK� AD� O QNONQSHNM@K

SN � 3HMBD� "�Q� HR� @ � UDQX� Q@O HC KX � CDBQD@RHMF� DWONMDMSH@K� BTQUD � SG DEHQRS� HM SDFQ@K� B@M� D@RHKX� AD� RL@KKDQ� SG@M � SGD� RDBNMC � @R� B@M� AD� RDDM� HM� SGD� ENKKNVHMF�EHFTQD�

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 58: Globally asynchronous locally synchronous systems

� � �� 1LAA@�*KOO R

$S

S4L@W4NTS

$FDROB� ���� "NTMCDC� UR�5MANTMCDC�-4"&

4GDQDENQD � SGD � OQNA@A HKHSX � NE� G@UHMF� SGD � 5.39� L@BGHMD� E@HK� SN � QDRONMC� PTHBJKX�DMNTFG� L@X� AD� RL@KKDQ� SG @M � SGD� O QNA@A HKHSX � N E� SGD� 5.39"� L@BGHMD� G@UHMF� @ � RXM�BGQNMHY@SHNM� E@HKTQD�� 3HMBD� ANTMCDC� RSQD SBG HMF � QDPTHQDR� LNQD� BNLOKHB@SDC� BHQBTHSR � VD�@QD� A D KSD Q � NEE� V HSG � @ � RHLOKD� TMRXMBGQNMNTR� L @BGHMD� SG @M � V HSG � SGD � GXAQHC � 5.39"�L@BGHMD � VGNRD� QDKH@A HKHSX � HR� M N S� BKD@QKX � RTODQHNQ�

� �� �� � 3ODDC�,NRR

4GD � SG QNTFGOT S� DPT@SHNM� ���� OQNUHCDR� @ � LD@RTQD� NE� SGD� RODDC� NE� @M� TMRXM�BGQNMNTR� L @BGHMD�� $DEHMD� SGD� KNRR� NE� SG QNTFGOT S� @R� * � � � ��d� 2 � � VGHBG� HR� YDQN� ENQ�RXMBGQNMNTR�RXRSDL R�� )E�VD� O KN S� C @�� SG D � @UDQ@FD� EQDPTDMBX� NE�SGD� BKNBJ � @R� @ �ETMBSHNM�NE�� j � SGD � MNL HM@K� EQDPTDMBX� NE� SGD � BKNBJ � VD� FDS� @ �R SQ@ HF G S� KHMD� @ S� ��^� ENQ� @ � RXMBGQNMNTR�RXRSDL �� &NQ� @M� TMRXMBGQNMNTR� NMD � SGD � E@RSDQ� VD� CQHUD� HS � SGD � GHFGDQ� SGD � ODQBDMS@FD�NQ� BXBKDR� SG @ S � VHKK� AD� R SQD SBGDC � @MC � SGD� GHFGDQ� SGD� SG QNTFGOT S� KNRR�� 4GD� PT@KHS@SHUD�ADG@UHNQ� HR� RGNVM� HM� SGD� EHFTQD� ADKNV�

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 59: Globally asynchronous locally synchronous systems

� � � /Q=JPEP=PERA�#R=HQ=PEKJ� KB�3JOUJ?DNKJKQO�+=?DEJAO

�488

!=3(-7434:8

� � #38=3(-7434:8

$FDROB� ���� 3ODDC� ,NRR� ENQ�5MRXMBGQNMNTR� 3XRSDLR�

. DWS�VD� CDQHUD� SGD� ETMBSHNM� * � CK � ENQ� SGD� TMRXMBGQNMNTR�L@BGHMD�� &QNL� DPT@SHNM����

$R�K>V� d� ��

�� �, � (�+�'�#<�20� �� � 8L D ��LSQk, � ] � B � � �� � � � �

��'

8�� U� ��> � E Q � T

.NSD� SG @ S � NMD� O @ QS� NE� SGHR� DPT@SHNM� HR� HCDMSHB@K� SN � SGD� - 4"&@XM� NE� @ � RXMBGQNMNTR�L @BGHMD� ADHMF� BKNBJDC� @ S � SGD� R@LD� EQDPTDMBX� � M � RN�

�3-$6 � �� � � 9 � � �� �� � [� [� Q QVK

���

3HMBD� ��8L� HR� SGD � DWODBSDC� SHL D� ENQ� @ �EKHO�EKNO� SN� DWHS� EQNL � @ � L DS@RS@AKD� R S@ SD �

+ 2 " $ >VK� c � K � < L � RN� >VK: J� _ � ��� 4GDQDENQD

*RK>V�+ 2" $ >VK� c � `�7

���

4GHR�DPT@SHNM�HR�UDQX�HM SDQDRSHMF�ADB@TRD�H S �KHMJR�SGD� QDKH@AHKHSX�NE�@ �RXMBGQNMNTR�L@BGHMD�V HSG � SGD� SG QNTFGOT S� NE� @M� TMRXMBGQNMNTR� NMD� SG @ S � ODQENQL R� SGD� R@LD� S@RJ � AN SG �BKNBJHMF� @ S � SGD� R@LD� RODDC � @MC � ADHMF� O D QST QADC � @RXMBGQNMNTRKX� @ S� SGD� R@LD� Q@SD �

4N� TMCDQRS@MC � SGD� HLOKHB@SHNMR� NE� SG HR � QDRTKS � @RRTLD� SG @ S �VD�VDQD� SN� ODQENQL � SGD�ENKKNVHMF� DWODQHLDMS�� 7D� ATHKC� @� RXMBGQNMNTR� L@BGHMD� HM� ���F� M-/3� SDBGMNKNFX � AT S

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 60: Globally asynchronous locally synchronous systems

� � �� 2DA�3JOUJ?DNKJKQO�*EIEPEJC� 1LAA@ �

VD� EHMC� SG @ S � @ S � SGD � QDPTHQDC� BKNBJ� Q@ SD � HSR�-4"&� HR� IT R S � ���� RDB�� )E�VD� TRD� @M � TMRXM�BGQNMNTR� L@BGHMD� HMRSD@C � VD� JMNV� SG @ S � SGD� - 4"&� VHKK� BKHLA� SN � NN�� 4GD� PTDRSHNM�HR � ENQ� RTBG� @ �GTFD� QDKH@AHKHSX� HMBQD@RD � V G@ S� ODQENQL@MBD� KNRR� HR� @BBDOS@AKD � 5RHMF� SGD�DPT@SHNM�@ANUD�@MC �@ � SXOHB@K�U@KTD�NE�< L� � � ���-(:� ENQ��CG��M-/3 �* �� � ��] ��� 4GTR �TMRXMBGQNMNTR� L@BGHMDR� B@M� VNQJ� V HSG � @ARNKTSD� QDKH@A HKHSX � @MC� V HSGNT S� @ � RODDC� KNRR�HM� BNMCHSHNMR� RN� RDUDQD� @R� SN � QDMCDQ� RXMBGQNMNTR� CDRHFMR� U HQST @ KKX � TRDKDRR�

� �� �� � 4GD� 5MRXMBGQNMNTR� , HL HSHMF� 3ODDC

3HMBD� TMRXMBGQNMNTR�L@BGHMDR� B@MMN S� RTEEDQ� RXMBGQNMHY@SHNM � E@HKTQDR � HS� HR� QD@RNM�@AKD� SN � @RJ� GNV� SGDX� QDRONMC� HE�VD� B Q@MJ � TO� SGD � BKNBJ�� 4GD� O QNO@F@SHNM � CDK@XR�V HSG HM �SGD� OTQDKX � RXMBGQNMNTR� O @ Q S � NE� @ � FHUDM� ,-� RD S� @ � KHL HS� SN � SGD � EQDPTDMBX� NE� SG D � BKNBJ��(NVDUDQ � RXMBGQNMHY@SHNM� DEEDDEBSQGMONRD� @MN SGDQ� KHL HS�� 3HMBD� HMBQD@RHMF� SGD� MNL HM@K�EQDPTDMBX� HMBQD@RDR� SGD� MTLADQ�NE�R SQD SBGDC �BXBKDR � SGDQD � HR� @ �KHL HS�SN � SGD �@UDQ@FD�RODDC�@ S �VGHBG� SGD� RXRSDL �VHKK� QTM�� 4GHR� KHL HS� HR� RGNVM� PT@KHS@ SHUDKX � HM� SGD � EHFTQD� ADKNV � @MC�VD�VHKK� MNV� CDQHUD� HS� PT@MSHS@SHUDKX �

�.2.9.3,�!5**)

#38=3(-7434:8

$FDROB� ���� , HL HS� 3ODDC� ENQ� 5MRXMBGQNMNTR� 3XRSDLR

, DS� A � AN� SGD� CT SX � BXBKD� NE�SGD � BKNBJ � C K� SGD� A@RD� Q@ SD � NE� SGD� RSQD SBG@A KD � BKNBJ� SG @ S �HR� EDC� SN � SGD � RXRSDL � @MC� C @� SGD�@BST@K� EQDPTDMBX� @ S �VGHBG� SGD � RXRSDL � HR� QTMMHMF � S@JHMF�HMSN� @BBNTMS� SGD� RSQDSBGHMF�� 4GDM�

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 61: Globally asynchronous locally synchronous systems

� � � � � /Q=JPEP=PERA�#R=HQ=PEKJ� KB�3JOUJ?DNKJKQO�+=?DEJAO

QO � � �A � C K �� ���

&QNL � DPT@SHNM� ��� � SGD� SG QNTFGOT S� NE�@M � TMRXMBGQNMNTR�L@BGHMD� HR�

2 �� �������������������������������������� � � � ����* � ?[?� CACK5=B� �: JQ2

OK

3HMBD�2 �� � C A C K �

H � � ���<� �����(K� !�J

@MC� VD� B@M� B@KBTK@SD� SGD� KHL HSHMF� RODDC� AX� S@J HMF � SGD� KHL HS� NE� C @� VGDM� � M� SDMCR� SN�HMEHMHSX�

C@ �L@W�d� AHM� 2ZJ�� )CKZ�//� ��� � *KH*67F�d< LSQ�!L

KHLCK LL� )� � � CR5B :e �A � CK� �� ����

CK� !L

8LE T

(DMBD

8J(@�JKUGA�L@W� d� VV� �

4GHR�DPT@SHNM� SDKKR� TR�SG @ S �ENQ�TMRXMBGQNMNTR�L@BGHMDR � SGD�O QNCTBS�NE�SGD�DEEDBSHUD�BKNBJ� EQDPTDMBX� @MC� SGD� EQDPTDMBX� NE� @RXMBGQNMNTR� O D QST QA@ SHNM � G@UD� @ � SDBGMNKNFX��CDODMCDM S� KHL HS�� )E�VD� @ SSDL O S� SN� CQHUD� @M� TMRXMBGQNMNTR� RXRSDL � SNN� E@RS � DUDMST@KKX�SGD � RXRSDL �VHKK� RDKE�@C ITRS� SN� @ � KHL HSHMF�RODDC� BNMSQNKKDC� AX� SGD� CDB@X� RODDC� NE� HSR� EKHO��EKNOR � @MC � MN S� AX� C K �� 4GDQDENQD � HS� HR� HL ONQS@M S� SN� JMNV� HE� SGHR� KHL HS� HR� GHFG� DMNTFG�

&NQ� SXOHB@K�U@KTDR� ENQ��CF� M-/3� SDBGMNKNFX �VB�FDS� SG @ S � C @�L@W�C�L@W� R�b��� ��-(:� �VGHBG� HR� RN� GHFG� ENQ� SG HR� SDBGMNKNFX� SG @ S � HS �CNDR� MN S� KHL HS�TR� HM� @MX�V@X�� )M� FDMDQ@K � ENQ�@MX � SDBGMNKNFX � VB� VHKK� QD@BG� N SGDQ� KHL HSR� VDKK� ADENQD� QD@BGHMF� @MX SG HMF � BKNRD� SN� SGD�TMRXMBGQNMNTR� KHL HS� RODDC�

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

DCH
(errata: ignore eq. 4.11, which is wrong. Instead, skip to eq. 4.12, which follows from eq. 4.10, and is correct)
DCH
Page 62: Globally asynchronous locally synchronous systems

������ 2D@K�4HLD� 3XRSDLR� >�

� � � � � � 2D@K�4 HLD� 3XRSDLR

&NQ� SGNRD�RXRSDLR�ENQ�VGHBG�VD�@QD�BNMBDQMDC�NMKX�@ANTS�SGD�QDKH@AHKHSX�@MC�@UDQ@FD�ODQENQL@MBD� NE� SGD� RXRSDL � CDK@XDC� QDRTKSR� @QD� BKD@QKX� A D SSD Q � SG@M � SHLDKX� F@QA@FD��(NVDUDQ � SGDQD � @QD� RNLD� QD@K�SHL D� RXRSDL R� ENQ�VGHBG� SGD� QDRONMRD� SHLD� HR� BQHSHB@K�� 4GD�JDX� HRRTD� HR� SG @ S � ENQ� CHEEDQDMS� ODNOKD� eQD@K�SHL Df� LD@MR� BNLOKDSDKX� CHEEDQDMS� SGHMFR�� @�A@MJDQ� MDDCR� QD@K�SHL D� OQNBDRRHMF� NE� SQ@MR@BSHNMR�� @ � RSDDK� LHKK� MDDCR� QD@K�SHLD� BNMSQNK�NE� SGD� QNKKDQ� ONRHSHNM� SN� OQNCTBD� @ � RGDDS� NE� TMHENQL � SGHBJMDRR�� @ � OK@MD� G@R� QD@K�SHL D�BNMSQNK� NE� HSR� STQAHMDR�� @� CXM@L HB� L DLNQX� G@R� SN � AD� QDEQDRGDC� HM� QD@K�SHLD � DSB �� 4N�CHEEDQDMSH@SD� @LNMF� @KK� SGDRD � CDEHMD� @ � BQHSHB@K� SHL D� Q @� @R� SGD � L@WHLTL � SHLD� @KKNV@AKD�ENQ� RXMBGQNMHY@SHNM�

%WBDOS� VGDM� VD� CHRBTRRDC� TMRXMBGQNMNTR� L@BGHMDR�V HSG � ANTMCDC� RSQD SBG HMF � VD�NMKX� BNMRHCDQDC� TMRXMBGQNMNTR� L@BGHMDR� V HSG � @ARNKTSD� QDKH@AHKHSX�� .NV� VD� G@UD� SN�BNMSDMC� PT@M SHS@ SHUDKX � V HSG� SGD� ONRRHAHKHSX� NE� E@HKTQD� CTD� SN� RKNV� QDRONMRD�� 5RHMF�DPT@SHNM� ����FHUDR� SGD �DWODBSDC� SHLD� TMSHK� @ �L DS@RS@A HKHSX � DUDMS� K@RSHMF�Q @�� EQNL �VGHBG�VB�CDQHUD� SGD� QDKH@AHKHSX�NE�@M� TMRXMBGQNMNTR�L @BGHMD� ENQ�@ �FHUDM�QD@K�SHL D� @OOKHB@SHNM�

- 4"&SSM@X� � � k� ����

4N�FHUD�@ � EDDKHMF� ENQ� SGD�MTLADQR�VD�@QD� CD@KHMF�V HSG � ENQ� Q@� ` � � �L RDB �-4��&TM*6�ENQ� ��HS� M-/3� HR� RDUDQ@K� SHLDR� SGD� DRSHL @SDC � KHED� NE� SGD� % @ QSG �� 4GHR� QDRTKS� HR� Q@ SGDQ�DMBNTQ@FHMF � A T S� MNS� BNMBKTRHUD� XDS � ADB@TRD� DWONMDMSH@KR� RGQHMJ� @R� E@RS� @R� SGDX�FQNV��5MCDQ� SHFG SDQ� BNMCHSHNMR� VB� VNTKC� G@UD� SN� QD�BGDBJ� NTQ� MTLADQR�� (NVDUDQ � VD� B@M�HMRSD@C� NA S@HM � @ � SDBGMNKNFX�HMCDODMCDMS� PT@KHSX� L D@RTQD� 1� SG @ S � VHKK� @KKNV� TR� SN�CDBHCD� HM� @ �LNQD� FDMDQ@K� V@X�V GDSGDQ� @M� TMRXMBGQNMNTR� R SQT B ST QD � HR� @OOQNOQH@SD �

,DS� / � � � -4"& C J>U�� VGDQD� � L @H� HR� SGD � L@WHLTL � BKNBJ� EQDPTDMBX� @ S � VGHBG�SGD� RXRSDL � QTMR � @MC� SGD� -4"&� S@JDR� HMSN� @BBNTMS� ANSG� RXMBGQNMHY@SHNM� E@HKTQDR� @MC�E@HKTQDR� SN � QDRONMC� HM� SHLD�� -4"&@H�M� VHKK� AD� FHUDM� AX� DPT@SHNM� ��� � @MC� -4"&54K�6�VHKK� AD� FHUDM� AX � DPT@SHNM� ���� � RN

Q

VGDQD� QO� HR� SGD� QDFDMDQ@SHNM� SHLD� @ KKN SSDC � ENQ� SGD � RXMBGQNMNTR� L@BGHMD�

)M� RNLD� @OOKHB@SHNMR� XB�D���C @ S@ � B@OSTQD� @ � RXMBGQNMNTR� RXRSDL � B@M� OHODKHMD� SGD�C@ S@ �RN� @R� SN � G@UD�@ � KNMFDQ� RXMBGQNMHY@SHNM� SHLD � L@JHMF� Q O� Q@ �� (NVDUDQ � @ S� Q O� � � Q @�

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 63: Globally asynchronous locally synchronous systems

� � � � /Q=JPEP=PERA�#R=HQ=PEKJ� KB�3JOUJ?DNKJKQO�+=?DEJAO

SGD � RXMBGQNMNTR� RXRSDL � HR� @KV@XR� @ S � SGD� KHL HS� NE� E@HKHMF� SN � QDRONMC� PTHBJKX� DMNTFG��4GDQDENQD � SGD � CDRHFMDQ�L TRS�AT HKC � HM� @ �R@EDSX�L @QFHM � RN� Q O�VHKK� AD� RL@KKDQ� SG @M � H B�� ,DS�!�@� � � � � AD� SGD �R@EDSX�E@BSNQ �VGDQD� QO� � � H>Q @ �� &NQ�@MX �SDBGMNKNFX � SGD�QDFDMDQ@SHNM �SHLD�Q O� RGNTKC� AD� RDUDQ@K� SHL DR� K@QFDQ� SG @ M � SGD� DWODBSDC� CDB@X� SHLD� NE�@ � EKHO� EKNO�� 4GDQDENQD

SQ � c � � �! L � @MC

�--� 6 � ' ) � * � � + � � � � /PVK

(DMBD � HE�OHODKHMHMF� HR� ONRRHAKD � />VK� B@M�AD� @KL NRS� @R� FNNC� @R�/RK>V

(NVDUDQ � SGDQD � @QB� @OO KHB@SHNMR� ENQ� VGHBG� AN SG � @UDQ@FD� @MC � VNQRS� B@RD� QDRONMRD�SHL DR� @QD� HL ON QS@M S� �B�D���@ QA HSQ@ SHNM � VGDQD� OHODKHMHMF� L@X� MN S� AD� @OOKHB@AKD�� !M�TMRXMBGQNMNTR� L @BGHMD� B@M� CN� SHO� SN � NMD� @ QA HSQ@ SHN M � OD Q� BKNBJ�BXBKD � @MC� HS� E@HKR�VGDM�HS�CNDR� MNS� QDRONMC�V HSG HM � Q @�� ! �RXMBGQNMNTR�L @BGHMD� CNHMF� SGD�R@LD� S@RJ � E@HKR�VGDM� HS�CNDR� MN S� QDRNKUD� @M� @ QA HSQ@ SHN M �V HSG HM � QO� � � � � C K �� !R� DWODBSDC � HE�ADB@TRD� NE�QD@K�SHL D�BNMRSQ@ HM SR � SGD �RXRSDL �E@HKR�@R�RNNM� @R� SGD�BKNBJ� HR� @B ST@ KKX �R SQD SBGDC �@ S �@KK� Q@� � � � �� � M �SGD � TMRXMBGQNMNTR�L @BGHMD�L TRS�QT M �@ S�SGD�R@LD� RODDC�@R� SGD �RXMBGQNMNTR�NMD� SN �G@UD�SGD � R@LD� QDKH@AHKHSX �� 2DOK@BHMF� ��� H >� V HSG� Q @� Q O� � � Q@C K � HM� DPT@SHNM� ���� �VB� FDS�

� < V � B Q@CK F � ���/PVK

(NVDUDQ � Q@� � � � � C K� ENQ� @MX� QD@RNM@AKD� CDRHFM � ADB@TRD� NSGDQV HRD� SGD � RXRSDLR� VNTKC�G@UD�MN�R@EDSX�L @QFHMR�� "X�@KKNVHMF� Q @� SN� AD� IT RS�@ �EDV� BKNBJ�BXBKDR � SGD � TMRXMBGQNMNTR�L@BGHMD� VHKK� @ QA HSQ@ SD � V HSG� @ � PMBBA�OBIF>?FIF*V� MOLAR@Q�GTMCQDCR� NE� SHLDR� GHFGDQ� SG@M � @�RXMBGQNMNTR�L @BGHMD� AT HKS� HM� SGD � R@LD� SDBGMNKNFX�

3HMBD� QD@RNM@AKD� QD@K�SHL D� BNMRSQ@ HM SR� B@MMNS� AD� @ S � SGD � F Q@MT K@QHSX � KDUDK� NE� SGD�BKNBJ � VB� B@M� BNMBKTCD� SG @ S �DUDM� ENQ� QD@K�SHL D� @OOKHB@SHNMR� TMRXMBGQNMNTR� RXRSDLR� @QD�A D SSD Q � SG @M � RXMBGQNMNTR� NMDR�

� �� �� � ( HFG�0QDBHRHNM� 3 SQD SBG@A KD � #KNBJR

4GD� KNV�O QNA@A HKHSX �NE�KNMF�RSQD SBG HMFR�NODMR�@MN SGDQ�CDRHFM�ONRRHAHKHSX�� HE�ENQ�RNLD�QD@RNM�VB�MDDCDC� @ �RSQD SBG@A KD � BKNBJ� SG @ S �JDO S� SHL D�V HSG � SGD � OQDBHRHNM� NE�@ �BQXRS@K�BKNBJ � VD�BNTKC�OG@RB�KNBJ� HS�SN �@ �BQX RS@ K�BKNBJ � TRHMF�@M �DWSQDLDKX�RKNV�EDDCA@BJ� KNBJHMF�

KNNO�� 3 SQD SBG HMF � @ �BXBKD�VNTKC� MNS� HMSDQEDQD�V HSG � SGD� KNBJHMF�L DBG@MHRL � VGHBG� VNTKC�MN S� QDRONMC� PTHBJ� DMNTFG� SN� @ KSD Q � SGD � A@RHB�BKNBJ� EQDPTDMBX� CTD� SN� @� R SQD SBG � DUDMS � A T S

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 64: Globally asynchronous locally synchronous systems

� � �� &ECD�.NA?EOEKJ� 1PNAP?D=>HA�!HK?GO

MNMDSGDKDRR� VNTKC�L @JD� HS� QTM � HM�OG@RD� HM� SGD � KNMF� QTM �� 4GD� NMKX� C Q@V �A@BJR� VNTKC�AD� SG @ S � SN� R S@ Q S �TO� SGD � BKNBJ� HS�VNTKC� S@JD �L @MX�LNQD� BXBKDR� SG @M � ENQ� @ �MNQL @K� BQXRS@ K�BKNBJ � @MC � @KRN� SG @ S � V HSG � RNLD� MNM�YDQN� OQNA@A HKHSX � SGD � KNBJHMF� BNTKC� HM SDQEDQD � V HSG �SG D � RSQD SBG HMF � HE� SGD� R SQD SBG HMF � K@RSDC � ENQ� @ � ODQHNC� SG @ S � VDQD� BNL O@Q@AKD � SN � SGD � SHL D�BNMRS@M SR � HMUNKUDC� HM� SGD � EDDCA@BJ� KNNO�

! KSDQM@SHUDKX � @R� RTFFDRSDC� HM� ;(@MM= � SVN�U@QH@AKD� RODDC� BKNBJR� K@XDC� NM� SG D � R@LD�BGHO � B@M� AD� BNMSQNKKDC� AX � SGD � R@LD� UNKS@FD� QDEDQDMBD � RN� SGD HQ� MNQL @K� EQDPTDMBX� HR�PT HSD � BKNRD�� /MD� NE� SGD � R SQD SBG@A KD � CNBJR� HR� OG@RBC�KNBJDC� SN � @ � BQXRS@ K� QDEDQDMBD �@MC � HSR� OG@RDR� @QD� MDUDQ� R SQD SBGDC �� 4 GD � N SGDQ� R SQD SBG@A KD � BKNBJ � VGHBG� OQNCTBDR� SGD �@ B ST @ K� BKNBJ� RHFM@K� TRDC� AX� SG D � RXRSDL � B@M� G@UD� HSR� OG@RDR� R SQD SBGDC �� )M� SG HR� V@X �SG D � RSQD SBG HMF � CNDR� MN S� HMSDQEDQD� V HSG � SGD� OG@RD�KNBJHMF � HMCDODMCDM S� NE� SGD � R SQD SBG �CT Q@ SHNM �� 4GD� MNQL@K� EQDPTDMBX� @ S � VGHBG� SGD� RXRSDL � QTMR� HR� M N S� DW@BSKX � SG @ S � NE� SGD �B QX RS@ K� QDEDQDMBD � A T S�VHKK� AD� PTHSD � BKNRD�� &NQ� DW@LOKD � SG D � OQNBDRRNQ� HM� SGD � MDW S� EHFTQD�TRDR� SG HR � RBGDLD� SN� NA S@HM � @ �R S@A KD � EQDPTDMBX� EQNL � @�RSQD SBG@A KD � BKNBJ� ;��=�� 4GD� BXBKHB�RG HES� QDF HRSDQ� CHUHCDR� SGD� KNBJHMF�EQDPTBMBX� RN� SG @ S � @ � KNVDQ� QDEDQDMBD�EQDPTDMBX� B@M� AD�TRDC� ;��=�

;))

897�5-.�1*&)� >

d �5-.1

5-.�H� H

[email protected]

5-.�

8*7.&1�4:95:9

85**)�(439741�;419&,*

7*+�+7*6�

84:7(*

(=(1.(�8-.+9�7*,.89*7

897*9(-&'1*�(14(0��

�74(*8847

897*9(-&'1*�(14(0��

+7*6�5-&8*

(425&7&947

$FDROB� ���� 0G@RD�,NBJHMF� @�3 SQD SBG@A KD � #KNBJ

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 65: Globally asynchronous locally synchronous systems

� � � � !KJ?HQOEKJ

Z� �� !KJ?HQOEKJ

7D� G@UD� RDDM� @ � UDQX� FDMDQ@K� N QF@MHY@SHNM � ENQ� ATHKCHMF� U@KTD�R@ED� TMRXMBGQNMNTR�L@BGHMDR � @MC� VD� RSTCHDC � SGD� QDK@ SHNM � ADSVDDM� SGD � FKNA@K� TMRXMBGQNMNTR� R SQT B ST QD �@MC� @� O@QSHBT K@ Q� NQF@MHY@SHNM� ENQ� SG D � KNB@K� RXMBGQNMNTR� L@BGHMDR�� 7D� @M@KXYDC� PT@M�SHS@ SHU D KX � SGD� SQ@CD�NEER� ADSVDDM� QDKH@AHKHSX � SG QNTFGOT S � @MC � QD@K�SHL D� BNMRSQ@HM SR � @MC�BNMBKTCDC� SG @ S �TMRXMBGQNMNTR�L@BGHMDR�B@M�QTM � @ S�LTBG�GHFGDQ� RODDCR�@MC�V HSG �LTBG�GHFGDQ� QDKH@AHKHSHDR� SG @M � DPTHU@KDMS� RXMBGQNMNTR� L@BGHMDR�

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 66: Globally asynchronous locally synchronous systems

#G@OSDQ� �

#O?=LAIAJP� 1UOPAIO

7GDM� VD� CD@KS� V HSG � TMRXMBGQNMNTR� RXRSDL R� VD� CHC� MN S� TRD� @MX� HMENQL @SHNM �@ANT S� GNV� NQ� VGDM� @RXMBGQNMNTR� HMOTSR� BNTKC� BG@MFD�� )M� BNM SQ@R S � @M� DRB@ODLDMS�N QF@MHY@SHNM � %/� CNBR� MN S� JMNV� VGDM� @M� DW SDQM@K� @RXMBGQNMNTR� RHFM@K� L @X � BG@MFD �A T S�JMNVR� HM� @CU@MBD� SGD�C HQDBSHNM�NE�SGD� SQ@M RHSHNM �� 7B�VHKK� TRD� SGHR� JMNVKDCFD�@ANT S�SGD� @RXMBGQNMNTR� RHFM@KR� SN� ATHKC� U@KTD�R@ED� '!�,3� RXRSDL R� V HSGNT S� RXMBGQNMHYDQR� NE�@MX � JHMC�

&QNL � SGD� BNLLTMHB@SHNMR� ONHM S� NE�UHDV � TMRXMBGQNMNTR� RXRSDL R� @QB � UDQX�FDMDQ@K �A T S � HE� VB� CN� MN S� MDDC� RTBG� FDMDQ@KHSX � SGD HQ� FDMDQ@KHSX � V@RSDR� SHL D� @MC � @QD@�� "X�TRHMF� LNQD� R SQTB ST QDC � RHFM@KR� SG @ S � NADX� BDQS@HM � OQNSNBNKR � %/R� G@UD� SGD� ENKKNVHMF�@CU@MS@FDR�NUDQ�TMRXMBGQNMNTR�RXRSDL R�� KDRR�@QD@ � RHMBD�%/R�CN�M N S�TRD�@ �RXMBGQNMHYDQ��E@RSD Q� QDRONMRD � RHMBD� %/R� CN� MN S� MDDC� RXMBGQNMHY@SHNM� BKNBJ� BXBKDR�� @MC� CDSDQL HMHRSHB �QDRONMRD� SHLD � RHMBD�%/R�G@UD� MN�L BS@RS@A HKHSX �C D SDB SN Q� SN�V @HS�ENQ�� ,@RSKX � SG D HQ� BKNBJ�QD �R S@ Q SR � HM� OG@RD�V HSG � HMBNLHMF�DW SDQM@K� @RXMBGQNMNTR� RHFM@KR�

)M � 3DBSHNM� �� VB� CDRBQHAD� SGD � DRB@ODLDMS� L DBG@MHRL � VGHBG� HR� TRDC� HM� 3DBSHNM��� SN � @RRDLAKD� U@KTD�R@ED� '!�,3� L@BGHMDR�� 3DBSHNM� �� CHRBTRRDR� RNLD� NOSHL HY@SHNMR�SG @ S � HLOQNUD� SGD� ODQENQL@MBD� @MC � QDCTBD� SGD � @ QD@ � MDDCDC� SN � HLOKDL DMS� @M �%/ �� .DWS �3DBSHNM� �� @M@KXYDR� GNV� SN� OQNUHCD� BNQQDBSMDRR� FT@Q@MSDDR� SG QNTFG � UDQHEHB@SHNM� NE� SGD�%/ � RODBHEHB@SHNMR�@MC�BNLOHK@SHNM� NE� SGD � RODBHEHB@SHNMR�NMSN� G@QCV@QD�� &HM@KKX � 3DBSHNM�

�� DU@KT@SDR� SGD� ODQENQL@MBD� NE�%/R�

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 67: Globally asynchronous locally synchronous systems

� � � � 2DA�#O?=LAIAJP�+A?D=JEOI

Z� �� 2DA�#O?=LAIAJP�+A?D=JEOI

4N� CDUDKNO� @� EDDKHMF� ENQ� SGD� NODQ@SHNM � NE�%/ R � VD� RGNV� SGD � NODQ@SHNM � NE� @ � RHLOKD�DRB@ODLDMS�L @BGHMD�3%-� SG @ S�DLANCHDR� SGD�RDBNMC� eETMC@L DMS@K�RNKTSHNMf� @OOQN@BG �RTFFDRSDC�AX�0DBGNTBDJ�HM� ;��=�� 4GD�%/ �LDBG@MHRL �L TRS�JMNV�HM�@CU@MBD�SGD�C HQDBSHNM�NE�D@BG� SQ@MRHSHNM � SG @ S �SG D � DWSDQM@K� RHFM@K�VHKK� L @JD�� 4N� ATHKC � @ �BNLOKDSD� %/� QDPTHQDR�RNLD� JHMC� NE� BNLLTMHB@SHNMR� OQNSNBNK�� &NQ� BNMUDMHDMBD � VD� VHKK� TRD� SGD� � �BXBKD�BNLLTMHB@SHNM� OQNSNBNKR� CDRBQHADC� HM� # G@O SD Q� ��

7D� SQ@BD� SGD�EKNV�NE�BNMSQNK�SG QNTFGNT S�@�SQ@M R@BSHNM �NE�SG HR �3%-�V HSG �@M� DWSDQM@K�RK@UD � @R� RGNVM� HM� SG D � EHFTQD� ADKNV�� )MHSH@KKX � AN SG �2DP� @MC�!BJ� @QD� KNV�VGHKD� SG D �3%-�HR�BNLOTSHMF�� 7 GDM�2DP�HR�Q@HRDC� SGD�BKNBJ�NE�SG D � 3%-� HR� RSNOODC� TMSHK�!BJ� HR� QDBDHUDC��7 GDM� SG D �3%-� QDRS@ QSR � HS �JMNVR�!BJ�G@R�@QQHUDC � NSGDQVHRD� HS �VNTKC� RSHKK�AD�RSQD SBG HMF ��M�� � RN� H S � B@M� CN� N SGDQ� BNLOTS@SHNMR� @MC� DUDMST@KKX � HS� B@M� KNVDQ� 2DP � @F@HM� RSNOOHMF�SGD� BKNBJ�� %UDMST@KKX � !BJ�VHKK� E@KK� SNN � AQHMFHMF� SGD � RXRSDL � A@BJ� SN� HSR � HMHSH@K� R S @ S D � ��.NSD� SG @ S � SGD � 3%-� QDBDHUDR�@RXMBGQNMNTR� @BJMNVKDCFDR�V HSGNT S�TRHMF� @ � RXMBGQNMHYDQ�

F�425:9&9.43

�"7&38&(9.43

� � *6�;6�5-.���

�(0

�-.1� �-.�!=3(-7434:8

�&(-.3*

"KNBJ� $ H@FQ@L � ,NFHB� $ H@FQ@L

$FDROB� ���� ! �3HLOKD� %/�-@RSDQ

)M� SDQL R� NE� @ � R S@ SD � CH@FQ@L � RTOONRD� SG @ S � @ KSD Q � R S@ SD � 3 H� RDB� MDW S� EHFTQD� SGD�%/� HR� QD@CX� SN � QDBDHUD� RNLD� @RXMBGQNMNTR� QDPTDRS � VKSHBG� VHKK� AD� G@MCKDC� HM� 3��� 7D�CDMNSD� RTBG�BNMCHSHNM@K� SQ@MRHSHNMR�AX�BG@MFHMF�SGD� MNQ�SQH@K� SQ@MRHSHNM � @QBR� TRDC� HM�R S@ SD �C H@FQ@L R� SN� RPTHFFKBR� K@ADKDC�V HSG � SGD � SQ@MRHSHNM � BNMCHSHNM�

/7

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 68: Globally asynchronous locally synchronous systems

� � � 2DA�#O?=LAIAJP�+A?D=JEOI �

QD@CX�ENQ�2DP

2DP

G@MCKD�2DP

$FDROB� ���� % RB@ODL DMS� 3 SQDSBG HMF�� 3 S@ SD �$ H@FQ@L

4GD� RPTHFFKD� B@M� AD� HM SDQO QD SDC � @R� R SQD SBG HMF �R S@ SD � 3 )� TMSHK� SG D � DW SDQM@K� BNMCHSHNM�2DP� HR� R@SHREHDC � @R� HM� SGD� EHFTQD� ADKNV�

0AM� N91�� ] *� OPNAP?D

�14(0

$FDROB� ���� % RB@ODL DMS� 3 SQDSBG HMF�� )L OKDL DMS@SHNM

4GD� ADG@UHNQ� NE� SG HR� RXRSDL � B@M� AD� QD@CHKX� RDDM� HM� SGD� ENKKNVHMF� SHL HMF� CH@FQ@L ��.NSD� SG @ S � @R� RNNM� @R� RNNM� @R� SGD � QDPTDRS� @QQHUDR� SGD � RXRSDL � B@M� DM SDQ� 3�� @MC� R S@ Q S �G@MCKHMF � HS � V HSGNT S� DUDQ� G@UHMF� @BST@KKX � R@LOKDC� SGD� QDPTDRS� RHFM@K�

RS@SD

2DP

$FDROB� ���� % RB@ODL DMS� 3 SQD SBG HMF�� 4 HL HMF

4GD� DRB@ODLDMS� LDBG@MHRL � CNDR� M N S� G@UD� @MX� GHCCDM� L BS@RS@A HKHSX � OQNAKDL ��%W@L HMHMF� TMRXMBGQNMNTR�L@BGHMDR�FHUDR� HMRHFGS� @ANT S� GNV� %/R� @UNHC� OQNAKDLR�V HSG �L BS@RS@A HKHSX �� 7 GDM� @M� TMRXMBGQNMNTR� L@BGHMD� QDBDHUDR� @M� DW SDQM@K� TMRXMBGQNMNTR�RHFM@K � HS� TRDR� SGHR� RHFM@K� @R� @ � C HRBQHL HM@MS� SN� BGNNRD� @LNMF� CHEEDQDMS� R S@ SDR � HMSN�VGHBG�HS� B@M� L@JD� @ � SQ@MRHSHNM �� 5RHMF� SGD� RPTHFFKD� MN S@SHNM � KNNRDKX � MN SD � SG @ S � TMRXMBGQNMNTR�L@BGHMDR� R SQD SBG �@ �BKNBJ�OG@RD� TMSHK� L BS@RS@A HKHSX �RTARHCDR �@MC � SG DM �L@JD� @ � SQ@MRHSHNM

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 69: Globally asynchronous locally synchronous systems

�� � � � 2DA�#O?=LAIAJP�+A?D=JEOI

SN� NMD� NE�SVN�R S@ SDR � BNQQDRONMCHMF� SN� @ �"NNKD@M� CDBHRHNM � @R� RGNVM� HM� SGD � MDWS� EHFTQD�

�4251*9.43��� �49��*9&89&'1*

$FDROB� ���� 3 SQD SBG HMF � HM�5MRXMBGQNMNTR� 3XRSDLR

5MRXMBGQNMNTR�L@BGHMDR�BHQBTLUDMS�SGD �"04� SGDNQDL �AX � FHUHMF�TMANTMCDC� SHL D� ENQ� @�CDBHRHNM�� %/R�@UNHC�RTBG�CDBHRHNMR� @KSNFDSGDQ�� SGDX �G@UD�NMKX�MNM�A HETQB@SHMF �RPTHFFHDR �@R� RGNVM� HM� SGD � MDWS� EHFTQD � @MC � B@MMN S� BGNNRD� ADSVDDM� CHEEDQDMS� R S@ SDR � A@RDC� NM� @M�DWSDQM@K� @RXMBGQNMNTR� RHFM@K

�4251*9.43��� �<9*73&1�!.,3&1

$FDROB� ���� 3 SQD SBG HMF � HM� %RB@ODL DMS� 3XRSDLR

4GD� DRB@ODLDMS� eV @HSf� HR� @KRN� CHEEDQDMS� EQNL � @ � BNMUDMSHNM@K� RXMBGQNMNTR� ATRX� V@HS�VGHBG� HR� MNS� U@KTD�R@ED�

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 70: Globally asynchronous locally synchronous systems

� � � 2DA�#O?=LAIAJP�+A?D=JEOI ��

�43) "7:*

�&18*

�43)

$FDROB� ���� $HEEDQDMBD� "DSVDDM�"TRX�7 @HS� @MC � 3 SQD SBG �7 @HS

(@UHMF�RDDM�SGD�CHEEDQDMBDR�ADSVDDM�SG D �V@XR� HM�VGHBG�DRB@ODLDMS � TMRXMBGQNMNTR �@MC�RXMBGQNMNTR�RXRSDLR�G@MCKD � @RXMBGQNMNTR� HMOT SR �VD�B@M� ENBTR�NM� GNV� SGD�DRB@OD�L DM S� LDBG@MHRL � @UNHCR� L DS@ R S@A HKHSX � OQNAKDLR�� 2DLDLADQ� EQNL � # G@O SD Q� �� SG @ S � ENQ�SGD� BKNBJ� SN � NODQ@SD� BNQQDBSKX � SGD � R SQD SBG � � � � �HMOT S� SN � SGD � BKNBJ� L TRS� AD� @RRDQSDC � @R� @�UP� � � � �RHFM@K � @MC� SG @ S � SGD�NMKX�BNMRSQ@ HM S�NM� SGD� E@KKHMF�DCFD� HR� SG @ S �HS�B @MMN S� QHRD� @F@HM�HM� SG D �>@LD�BKNBJ� BXBKD� NMBD� HS� E@KKR�� #@KK�1 / � 1 : � � 1�W�� � � � SGD� RDPTDMBD� NE�R S@ SD R �SQ@UDQRDC �AX� SGD� %/ �� )E�@ � QDPTDRS�L TRS�@QQHUD� ADENQD� SGD�%/ � DMSDQR� R S@ SD � 1 : � SGD � QDPTDRS� VHKK�M N S�FN� @V@X� ADENQD� SGD �%/ � DL HSR� @M � @BJMNVKDCFD � @MC � SGD� QDPTDRS�L TRS� E@KK� ADENQD� SGD� %/�DMSDQR� R S@ SD � 1�W�� VB� B@M� L@JD� R S Q D S B G X �� � � � � �� �1 L�0 BN � U � 1 : � ��0BN�

#NMRHCDQ� V G@S� L@X� G@OODM � VGDM� 0BN<�� & HQR S � VGDM� �MF� HM� 1L�� 2DP� L@X� RSHKK� AD�YDQN � HM� VGHBG� B@RD� SGD � %/ � RSQD SBGDR � EQNL � ���>�TMSHK� SGD� QDPTDRS� @QQHUDR�� 3DBNMC � SGD�QDPTDRS� L@X� G@UD� @KQD@CX � @QQHUDC � HM � VGHBG� B@RD� MN� R SQD SBG HMF � @ S � @KK� NBBTQR � @MC � SGD�%/�OQNBDDCR� SN� 1 F �� & HM@KKX � SGD� QDPTDRS�L@X�@QQHUD�BNMBTQQDM SKX �VHSG� � � ) � HM�VGHBG�B@RD�SGD� R SQB SBG � > � �KHMD�VHKK� FKHSBG� ENQ� @ �ANTMCDC � ODQHNC� @ ESD Q� �M:� V HSGNT S� @MX� DEEDBS� NM� SGD�BKNBJ�� .NSD� HM�@KK� SG QDD �B@RDR� SG @ S �NMBD� R SQD SBG � � � � �E@KKR � HS �VHKK� MN S� QHRD� @F@HM�V HSG HM � 1 / ��

4 GD � ADG@UHNQ�FNHMF� EQNL� 1 : � SN� 1 W� VGDM�0BN< � HR� @M@KNFNTR�V HSG� SGD � DWBDOSHNM� SG @ S � SGD�R SQD SBG HMF � NBBTQR� VGHKD� 2DP� HR� GHFG�� 3HMBD� SGD� %/� G@MCKDR� @KK� @RXMBGQNMNTR� HMOTSR� HM�SGHR� V@X � SGDRD� HMOTSR� B@MMN S� SQHFFDQ� L BS@RS@A KD � BNMCHSHNMR� @MXVGDQD� DKRD � @MC� @R� KNMF�@R� AN SG � BNLLTMHB@SHMF�L @BGHMDR� QDRODBS� SGD � BNLLTMHB@SHNM� OQNSNBNK� SGDX� VHKK� QDL@HM�

U@KTD�R@ED�

4 GDQD � HR� @M� HM SDQDRSHMF � O@Q@KKD K� V HSG� SGD� TMRXMBGQNMNTR� LDBG@MHRL �� SGD� RSQD SBG �RHFM@KR� SG @ S � @QD� FDMDQ@SDC � AX� SGD� DRB@ODLDMS� LDBG@MHRL � HM SD Q@B S� V HSG� SGD� BKNBJ� HM�DW@BSKX� SGD� R@LD�V@X� @R� SGD � R SQD SBG � RHFM@KR� FDMDQ@SDC � AX� SGD� L BS@RS@A HKHSX � CDSDBSN Q� NE

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 71: Globally asynchronous locally synchronous systems

� � � � 1PNQ?PQNAO� BKN�#O?=LAIAJP� +=?DEJAO

TMRXMBGQNMNTR� L@BGHMDR�� (DMBD � SG D � RXMBGQNMHYDQ�V HSG � L DS@RS@A HKHSX � CD SDB SN Q� B@M� AD�BNMRHCDQDC� @R� @M � HMSDQE@BD� NE� @M� DRB@ODLDMS�L @BGHMD� SG @ S � @KKNVR� HS� SN � QDBDHUD� TMRXM�BGQNMHYDC� RHFM@KR�

4GDQD � HR� @KRN� @M � HL ONQS@M S� CHEEDQDMBD� V HSG � SGD � TMRXMBGQNMNTR� LDBG@MHRL �� VGHKD�@M � TMRXMBGQNMNTR� L@BGHMD� B@M� R@LOKD� MTLDQNTR� KHMDR � NMD� @ ESD Q � SGD � N SGDQ � TMSHK� HS�EHMCR�RNLD� BNMCHSHNM� HS � HR� KNNJHMF�ENQ � @M �%/ �VHKK�RSNO �@R� RNNM�@R� @ �BNMCHSHNM� SN � SQ@UDQRD�@ � RPTHFFKD�@QB� HR� MN S� R@SHREHDC�� (DMBD � TMRXMBGQNMNTR� L@BGHMDR� B@M� ONKK� LTKSHOKD� KHMDR�DEEDBSHUDKX � A T S� %/R� B@MMNS�

Z� �� 1PNQ?PQNAO� BKN�#O?=LAIAJP�+=?DEJAO

4GHR�RDBSHNM�DWOKNQDR� SGD� JHMC� NE�R SQT B ST QD R � SG @ S �B@M�AD�A T HKS�TRHMF�SGD�DRB@ODLDMS�LDBG@MHRL �� &NQ� BK@QHSX � RNLD� NE� SGD � BGNRDM� DW@LOKDR� @QD� M N S� @R� E@R S� NQ� BNLO@BS� @R�SGDX �BNTKC� AD� @MC �@QD �TRDC�L@HMKX� SN � DLOG@RHYD�CHEEDQDMS�@RODBSR�NE�%/R�� )M� O@QSHBT K@ Q �VB�VHKK� CHRBTRR� U@QHNTR� RSQTBST QDR� RT HSDC � ENQ� BNMSQNKKDQR � RDQUDQR � OHODKHMDR � @MC � @QQ@XR�

4GD� %/ R� VHKK� AD� CDRBQHADC� V HSG � KNFHB@K� CH@FQ@LR� @MC � @KRN� V HSG� R S@ SD � CH@FQ@L R�DWSDMCDC� V HSG� SGD� RPTHFFKB�@QB� MN S@ SHNM � %3$R�� %@BG� RPTHFFKD� VHKK� G@UD� @RRNBH@SDC�@QQNVR� K@ADKDC� VHSG� SGD� BNMCHSHNMR� QDPTHQDC� SN� SQ@UDQRD� SGD �RPTHFFKD�� 4GD� RNTQBD� NE� SGD�@QQNV � VHKK� HMCHB@SD� SGD� RNTQBD� NE� SG HR� RHFM@K � VGHBG� SXOHB@KKX� VHKK� AD� RNLD� R S@ SD � HM� SGD�%3$� NE�@MN SGDQ� ,-�

� �� �� � "@RHB� %/R

7D� G@UD� RDDM� SG @ S � %/R� L TRS� BNLLTMHB@SD� TRHMF� RNLD� OQNSNBNK� D�F� �SGD � � �BXBKD�OQNSNBNK� SN � JMNV� HM� @CU@MBD� HM�VGHBG� CHQDBSHNM� SGD� @RXMBGQNMNTR� HMOTSR� L@X� BG@MFD��4GD� RHL OKDRS� ONRRHAKD� R S@ SD � CH@FQ@L R� SG @ S � HLOKDLDMS� @ � � �BXBKD� OQNSNBNK� @QD� SGD� SVN�

HMSDQKNBJDC� KNNOR� RGNVM� HM� SGD� EHFTQD� ADKNV�

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 72: Globally asynchronous locally synchronous systems

� � �� =OE?�#-O ��

*6

>!BJ� ???� ???

*60 �

>!BJ� ??? !H

3K@UD-@RSDQ

$FDROB� ���� ! �"@RHB�- @RSDQ�3K@UD�%/

4GD� CH@FQ@L � @ANUD� RGNVR� NMKX� SGD� BNMSQN K� EKNV�� "DSVDDM� D@BG� NMD� NE� SGNRD� BNMSQNK�@BSHNMR�VD� B@M� HMRDQS� @ � BNL OTS@SHNM � VGHBG� HR� CDMNSDC � AX� @ � � �� 4GD� # R � @QD� @ QA HSQ@ QX �@BSHNMR� SG @ S � SGD� ,-� L@X� B@QQX � NTS � HMBKTCHMF� AN SG � BNL OTS@SHNMR� @MC � BNLLTMHB@SHNM�V HSG � N SGDQ�,-R�� 4GD�%3$� HM� SGD� ENKKNVHMF� EHFTQD� G@R� @KK� SGD�! FR� ONRRHAKD� HM� @�A@RHB� ,-�KNNO�

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 73: Globally asynchronous locally synchronous systems

�� � � � 1PNQ?PQNAO�BKN�#O?=LAIAJP�+=?DEJAO

��

�(0

��

�(0

$FDROB� ���� 3 S@ SD � $H@FQ@L� NE�@� "@RHB�- @RSDQ�,-

4GD� !F1� ENQL � SGD� A@RHR� ENQ� @ � MNS@SHNM� TRDC� SN � CHRSHMFTHRG� @LNMF� A@RHB�,-R�� 4GD�L@BGHMD� @ANUD� HR�@ �#�����%/�� ) S�B@M�RTOONQS�@ �� �BXBKD� OQNSNBNK�� % KHL HM@SHMF�#��@MC �#��OQNCTBDR� @�# � � � %/ �VGHBG� B@M� MN S�CN�LNQD� SG @M � NMD� C @ S@ � SQ@MREDQ� ODQ� ETKK� G@MCRG@JD �RN� NMKX� @ � ��BXBKD� OQNSNBNK� BNTKC� AD� RTOONQSDC� RDD� # G@O SDQ� �� ENQ� @ � AQHDE� CHRBTRRHNM� NM�OQNSNBNKR�

� �� �� � - @OOHMF� SGD� %WSDMCDC� 3 S@ SD � $H@FQ@LR� NMSN� (@QCV@QD

4GD� %3$� MNS@SHNM� HR� TM@LAHFTNTR� @MC� BNLOKDSD� ENQ� %/R � @MC� SGD� SQ@MRENQL @SHNM �NE�%3$R� HMSN� KNFHB� CH@FQ@LR� HR� RSQ@HFGS�ENQV @QC�� 4 GD � ENKKNVHMF� SVN� QTKDR� HMCHB@SD� GNV�

SN � CN� SG HR �L @OOHMF�

` � - TKSHOKD� !QQNVR�� )E � SGDQD � @QD� M � @QQNVR� V HSG � @RRNBH@SDC� SQ@MRHSHNM � BNMCHSHNMR�!LKAF � ONHMSHMF� SN � SGD� R@LD� RPTHFFKD � SGDX� @QB� SQ@MRENQL DC� HMSN� @� RHMFKD� @QQNV �

V HSG � @M � @RRNBH@SDC� BNMCHSHNM�! - , " � � �!LKAF� �:!LKA�W�:�� � !LKAK �

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 74: Globally asynchronous locally synchronous systems

� � �� +=LLEJC� PDA�#TPAJ@A@� 1P=PA�"E=CN=IO� KJPK�&=N@S=NA ��

` � 3PTHFFKDR�� &NQ� D@BG�RPTHFFKD�V HSG � @M �@RRNBH@SDC�SQ@M R HSHN M �BNMCHSHNM�!LKA� � SGDQD �L TRS� AD� @ � RHFM@K� *>P Q � SG @ S � HMCHB@SDR� SGD � BNLOKDSHNM� NE� SGD � S@RJ � OQDBDCHMF� SGD �RPTHFFKD�� *>P Q � L TRS� MDUDQ� AD� Q@HRDC� @ S � @MX� N SGDQ� ON HM S� HM� SG D � %3$�� &NQ� D@BG�RPTHFFKD� HM� SGD � ,- � SGDQD �VHKK�AD� @ �R SQD SBG � RHFM@K� 1 � � �*>PQ �@ �!LKA� � 4GD� /2�NE�@KK�SG D � R SQD SBG � RHFM@KR� HR� EDC� SN � SG D � R SQD SBG � HMOT S� NE� SG D � BKNBJ�

.NV� SGDRD� QTKDR� @QD� TRDC� SN � L @O� SGD �- @RSDQ� ,-� NE� SGD � EHFTQD� ADKNV� NMSN� @ � KNFHB�C H@FQ@L �� &NQ� RHLOKHBHSX � @RRTLD� SG @ S � 2 DL @MC �0BNRBRB� P �M���@MC� SG @ S � SVN� P QMW�RHFM@KR�HMC HB@SD� SGD � BNLOKDSHNM� NE� #�� @M C �#�� QDRODBSHUDKX�

*6 9��

�(0 #����

#�� ����

*6

�(0 ���9

$FDROB� ���� %3$� ENQ� @ �- @RSDQ� #����� %/

!BBNQCHMF� SN � SGD � RDBNMC�L @OO HMF �QTKD � ENQ�D@BG� @QQNV � ENQL � SGD �BNMITMBSHNM �NE�SGD � K@RS�S@RJ � OQDBDCHMF� SGD � RPTHFFKD� @MC � SGD� DW SDQM@K� BNMCHSHNM � ENQ� RSQD SBG HMF � FDMDQ@SHMF� SVN�R SQD SBG � RHFM@KR�� *>PI�!� � �� @H � @M C � *>P Q�! � � ��@H� � /2� SGDRD� R SQD SBG � RHFM@KR� @MC� RDMC�SGDL � SN � SGD � BKNBJ � @R� RGNVM� HM� SGD � ENKKNVHMF� EHFTQD�

�'/0.&3%'& ����������������������������������������� ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 75: Globally asynchronous locally synchronous systems

�� � � � 1PNQ?PQNAO� BKN�#O?=LAIAJP�+=?DEJAO

3SQ�OGH�

�14(0

�(0

5-.�� 5-.1�&89���85-.��

*6 !=3(-7434:8��&(-.3*

$FDROB� ���� - @RSDQ�3K@UD� #����� # HQBT HS�

.NSD�SG @ S �#�����QDCTBDR�SN�SG D �3%-�NE�SGD �HM SQNCTBSHNM �HE�#��@MC �#��@QD�DKHL HM@SDC�

$FDROB� ���� %3$� NE� SGD� 3%-

4GDQDENQD � ENQ� 3�#- � SGD� RSQD SBG � BNMCHSHNM� NE� SGD�- @RSDQ� #����� QDCTBDR� SN �IT RS��

R S Q D S B G X � � ��0BN � ��@H �� ��0BN�\��@H�� ��@H �] �0BN�

kVGHBG� HR� SGD � R SQD SBG � BNMCHSHNM� TRDC� HM� SG D � KNFHB@K� C H@FQ@L � RGNVM� HM� SGD� HMSQNCTBSHNM�

� �� �� � 0HODKHMDR

4N� @RRDLAKD� @� OHODKHMD � RHLOKX� BNMMDBS� @ � RDPTDMBD� NE� A@RHB� %/R�� !� L@BGHMD

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 76: Globally asynchronous locally synchronous systems

� � �� .ELAHEJAO ��

SG @ S � R@SHREHDR� SGD � ��BXBKD� OQNSNBNK�L @X� AD� BNMMDBSDC� R@EDKX� SN � @M� %/ � HMCDODMCDMSKX � NE�HSR� HM SDQM@K� RSQTBSTQD��7D� B@M� BNMMDBS� # K � A@RHB� %/ R� @R� RGNVM� ADKNV�� )M� SGD � ENKKNVHMF�EHFTQDR � MN SD � SG @ S � SGD� HMCHBDR� BNQQDRONMC� SN� SGD � RS@FDR � M N S� SN� SGD � HMSDQE@BDR�� !KRN� MNSD�SG @ S � NMKX� SGD� BNLLTMHB@SHNM� BNMSQNK� HR� RGNVM�

�(0

�9� 9

�(0

���� ���

!9&,*�3

9 �9� 9

!9&,*�3���

*6 M�����

:��

9 *6 3�����

ck

9

$FDROB� 1��� %3$� ENQ� @ � 3HLOKD� # K� 0HODKHMD

&NQ� BNMBQDSDMDRR� R@JD � VB� @OOKX � @F@HM� SGD� L @OOHMF� QTKDR� SN � FDMDQ@SD � SGD � KNFHB�C H@FQ@L � BNQQDRONMCHMF� SN� @ � RS@FD�� 4 GD � SQ@MRENQL @SHNM � HR� RSQ@ HFG SEN QV @QC � @MC� VB� B@M�@OOKX� SGD� L @OOHMF� QTKDR� SN � SGD� %3$� LDBG@MHB@KKX � V HSGNT S� G@UHMF� SN� SG HMJ � @ANT S� SGD�ADG@UHNQ� NE� SGD� L@BGHMD� @ S � SGD� B HQBT HS� KDUDK�� 3 KQB KBGM� � � 9QBNK �0@NK= F� � �� @ H K��<� � �'IBNK�(QBNK F � ��G:@I@K�F�� 4GDQDENQD � SGD � KNFHB� CH@FQ@L � ENQ� D@BG� RS@FD� HR�

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 77: Globally asynchronous locally synchronous systems

� ����� 1PNQ?PQNAO� BKN�#O?=LAIAJP�+=?DEJAO

3 S@F D �M2DP�M

M�� ��! BJM

2 DP �M

3 SQD SBG

$FDROB� ���� 3 S@FD� NE�@ �# K � 3HLOKD� 0HODKHMD

4N� TMCDQRS@MC � GNV� SGD� OHODKHMD� NODQ@SDR � @RRTLD� SG @ S � ADENQD� DMSDQHMF� SGD� L @HM�KNNO� NE� D@BG� RS@FD � D@BG� ,-� G@R� ADDM� HMHSH@KHYDC� RN� SG @ S � SGD� 0BN� @MC � �@H � EK@FR� G@UD�ADDM� BKD@QDC�� /MBD� HM� SGD� L@HM� KNNO � D@BG� RS@FD� VHKK� V@HS� $LO� 0BN � EQNL � HSR� L @RSDQ�@MC� ENQ� �@H � EQNL� HSR� RK@UD� ADENQD� OQNBDDCHMF� V HSG � HSR� BNQQDRONMCHMF� # K �� /MBD� # K � HR�BNLOKDSDC � SGD� ,-� FNDR� SGQNTFG� SGD� BNLLTMHB@SHNM� O @ QS� NE� SGD � KNNO � @MC� DUDMST@KKX�DMCR� TO� A@BJ� @ S � SGD � SNO� NE� SGD� KNNO�� 7 GDM� SGD� QDPTDRS� EQNL � SGD� KDES� QHRDR� @MC � SGD�@BJMNVKDCFD� EQNL� SGD� QHFG S� E@KKR � H S �VHKK� R S@ Q S � @ � MDV� KNNO�

4GD� ADG@UHNQ� NE� SGD� OHODKHMD� B@M� AD� LNQD� D@RHKX� TMCDQRSNNC � HM� SGD � ENKKNVHMF�RBGDCTKD � VGDQD� SGD� @BSHUD� ODQHNCR� @QB� RG@CDC� @MC � SGD� HCKD� ODQHNCR� @QB� VGHSD�� /MD�KNNO� SGQNTFG� SGD� %3$� BNQQDRONMCR� SN� NMD� RG@CDC� RDFLDMS� HM� SGD � RBGDCTKD�

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 78: Globally asynchronous locally synchronous systems

� � �� .ELAHEJAO �

3 S@F D �M 3 S@FD �M���

!B+ M� ??

!BJ

6 � 4 � !

2DPM����

$FDROB� ���� / ODQ@ SHNM � 3BGDCTKD� NE�@ � 3HLOKD� # K�NM KX �%RB@ODL DMS�0HODKHMD

&NQ� SG HR� OHODKHMD � @ S �@MX� SHLD�G@ KE�SGD�L@BGHMDR�@QD�BNLOTSHMF�VGHKD�SGD �N SGDQ�G@KE�@QD� V@HSHMF�� (NVDUDQ � V @HSHMF� BNMRHRSR� IT R S� NE� RSQD SBG HMF � @ � BKNBJ� OG@RD�� (DMBD � HE� SGD�BNL OTS@ SHNM@K� S@RJR� @QD� RGN QS� @MC � S@JD � @� RHMFKD� BKNBJ� BXBKD � @BST@KKX � @KK�L @BGHMDR�VHKK�AD� BNL OTSHMF � @KK� SGD� SHL D � @MC� MN� SHL D�VHKK� AD� KNRS�� 2DLDLADQ� SG @ S � HE� SGD� R SQD SBG � KHMD�FNDR� KNV� ADENQD� SGD � MNQL @K� DMC� NE� @ � BKNBJ� OG@RD � SGD � OG@RD� HR� MN S� @BST@KKX � RSQD SBGDC �RN� SG D � L@BGHMDR� MDDC� MN S� @KV@XR� CDK@X� D@BG� N SGDQ�

)E� D@BG� # K� BNL OTS@ SHNM � S@JDR� RDUDQ@K� BKNBJ� BXBKDR � SGD� E@BS� SG @ S� NCC� @MC � DUDM�RS@FDR� @ KSD QM@ SD KX � RKDDO� V@RSDR� @OOQNWHL @SDKX � G@KE� SGD� ONSDMSH@K� BNLOTS@SHNM@K� ONVDQ�NE� SGD � OHODKHMD � @R� B@M� AD� QD@CHKX� RDDM� HM� SGD � RBGDCTKD� @ANUD�� )E�VB� HMSDQONRD� %/� ATEEDQ�RS@FDR� HM� ADSVDDM� SGD� NQHFHM@K� RS@FDR � SGD � RS@FDR� @MC� ATEEDQR� VHKK� RKDDO� @KSDQM@SDKX �� 4GD�KNRR� HR�MNV�LTBG� RL@KKDQ�ADB@TRD� SGD �ATEEDQR�@QB� E@RS �VGHKD� SGD�RS@FDR� S@JD�RDUDQ@K� BKNBJ�BXBKDR�� 4GDQDENQD � @R� B@M�AD� RDDM� HM� SG D � MDWS�RBGDCTKD � SGD�DEEHBHDMBX� NE�SGD� OHODKHMD� B@M�AD� HLOQNUDC� BNMRHCDQ@AKX� V HSG � ATEEDQHMF�

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 79: Globally asynchronous locally synchronous systems

� � � � � 1PNQ?PQNAO� BKN�#O?=LAIAJP�+=?DEJAO

3 S@F D �M� "TEEDQ�M � 3 S@F D �M ����

!BJ2DP

2 D P �!BJ� hM����

2DP

2DP� h

$FDROB� ���� )LOQNUDC�5 SHKHY@SHNM� 3BGDCTKD� NE�@�# K � 0HODKHMD� V HSG � )M SDQRS@FD� "TEEDQR

� �� �� � #NLOKDW�%/R

4GD � %/� RSQTB ST QDR�VB� G@UD� CHRBTRRDC� @QD� E@HQKX� RHLOKD�� 4GDX� VDQD� @RRDLAKDC� AX�BNMMDBSHMF� @� RDPTDMBD� NE� A@RHB� %/R� VGNRD� %3$R� BNMRHRSDC� N E� RHLOKD� KNNOR�� 4GD� %/�LDBG@MHRL � @KKNVR�LTBG� LNQD� FDMDQ@K� RSQTB ST QDR�� 7B�B@M� FDMDQ@KHYD� SGD�%/ �RSQTB ST QDR�AX� TRHMF� ,-R� VGNRD� %3$R� G@UD� LNQD� SG @M � IT R S� SGD� A@RHB� KNNO � AX� HM SDQBNMMDBSHMF� SGD�,-R� HM� LTKSHCHL DMRHNM@K� LDRGDR� HMRSD@C � NE� IT R S� NMD�CHLDMRHNM@K� OHODKHMDR � @MC� AX�G@UHMF� SGD�L @RSDQ�R K@UD � QDK@SHNMR� ADSVDDM� ,-R� BG@MFD� VGHKD� SGD� %/� HR� QTMMHMF�� 4GHR�RDBSHNM� RGNVR� SG @ S � SGD � BNLOKDWHSX� NE� SGD � QDRTKSHMF� %/R� B@M�AD� RTARS@M SH@ K�

& HQR S� BNMRHCDQ� @M� ,-� VHSG� @ � BNLOKDW� KNNO�� 7GDM� @M� ,-� G@R� @ � A@RHB� %3)� KNNO�NMKX � HS � HR� NAUHNTR� SG @ S � HS �VHKK� BNLOKX� V HSG� @ ���BXBKB� OQNSNBNK�� ENQ� LNQD� BNLOKDW�%3$R �@KK�ONRRHAKD� O@SGR�L TRS�@KRN�BNLOKX�V HSG � SGD� ��BXBKD� OQNSNBNK� SN � @RRDLAKD� @M� %/ ��!R�@M�DW@LOKD � SGD� MDWS� EHFTQD� RGNVR� @ � ,-� SG @ S � HR� @ � RK@UD� NE� ,-�� @MC � L @RSDQ� NE� ANSG � ,-��@MC� ,-��� 4GD� DKKHORDR� R S@MC � ENQ� O @ QSR � NE� SGD�%3$� BNQQDRONMCHMF� SN� BNL OTS@SHNMR� @MC�BNLLTMHB@SHNMR� V HSG � N SGDQ� L @BGHMDR� SG @ S � VDQD� M N S� CQ@VM�� .NSD� SG @ S � D@BG� ,-� B@M�HMSDQKD@UD� SGD� BNLLTMHB@SHNMR� V HSG � L @MX� NSGDQ� ,-R � RHMBD� D@BG� # �� L @X� BNMS@HM� MN S�NMKX� BNL OTS@SHNMR � AT S� @KRN� BNLLTMHB@SHNMR�V HSG� N SGDQ� ,-R�

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 80: Globally asynchronous locally synchronous systems

� � �� !KILHAT�#-O ��

� F � �9� ��

��� �� ��

��

� � ?� � 19

l� `

9 �9

��

#M

� � '

�� ���� �

$FDROB� ���� %3$� ENQ� @ �-DRG� NE� )M SDQBNMMDBSDC � ,-R

3DBNMC � BNMRHCDQ� HM SQNCTBHMF � RNLD� R SQT B ST QD � SN � SGD� V@X� HM� VGHBG� ,-R� @QD� BNM�MDBSDC�� &NQ� DW@LOKD � VD� B@M� @RRDLAKD� SGD� FQHC� RGNVM� HM� SGD � $FTQB� ADKNV � VGHBG� HR�RT HSDC � ENQ� RXRSNKHB� @QQ@XR�� %@BG� ,-� HR� L @RSDQ� NE� SGD� ,-� SN� HSR� QHFGS � @MC� L @RSDQ� NE� SGD�

,-� ADKNV�

QDP

��������

@BJ

QDP

��������

$FDROB� ���� ! � QDB S@MFT K@Q� FQHC� %/�

&HM@KKX �BNMRHCDQ�@ �LNQD�BNLOKDW�L @RSDQRG HO � QDK@SHNMRGHO �� .NSD�SG @ S �HM�SGD �L@BGHMD

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 81: Globally asynchronous locally synchronous systems

� � � � 1PNQ?PQNAO� BKN�#O?=LAIAJP�+=?DEJAO

@ANUD� SGD � L @RSDQ�RK@UD� QDK@SHNM � ADSVDDM� ,-R� HR� EHWDC� @ S � CDRHFM� SHL D�� .NMDSGDKDRR � ENQ�LNQD� EKDWHAKD� RSQTB ST QDR� SG @M � SGNRD� NE� RXRSNKHB� @QQ@XR� HS� HR� CDRHQ@AKD� SN � G@UD� CHEEDQDMS�,-R� AD�L @RSDQR� @ S �CHEEDQDMS� SHLDR�� 4GD� ENKKNVHMF� @M@KXRHR� RTFFDRSR� SG @ S � SGD �L @RSDQRG HO �RV HSBG� RGNTKC� AD� CNMD� NMD� @ARSQ@BSHNM � K@XDQ� ;��=� @ANUD� SGD � %/� G@QCV @QD�

3TOONRD�@M�%/�BNMRHRSR�NE�SVN�,-R �VGHBG�@ S �RNLD�ON HM S�VHKK�DWBG@MFD�L @RSDQRG HO ��4GD� NQHFHM@K�L @RSDQ� ,- K� HM HSH@ SDR� SGD � SQ@MR@BSHNMR � @MC� AN SG �L @BGHMDR� NODQ@SD � HM� SGD �SNO � RTA�KNNO� RGNVM� HM� SGD � ENKKNVHMF� EHFTQD�

#NLOTSD���#NLLTMHB@SD

#NLOTSD���#NLLTMHB@SDH�J

��1

2DP

�&89*7!1&;*

�(0

2DP

3 K@UD �- @RSD Q

�(0

#NL OT SD ���#NLLTMHB@SD

# NL OTSD ���#NLL TMHB@SD

���

$FDROB� ���� - @RSDQRGHO � 3VHSBG� ADSVDDM�,-R

,- K� @MC�,-�� B@M� @FQDD� SG @ S �@ ESD Q� RNLD� DUDMS � AN SG �VHKK� L @JD� @ �SQ@M R HSHNM � SN� SGD�AN SSNL � RTA�KNNOR�� ! ESDQ� SGD� K@RS� @BJMNVKDCFD� NE� ,-� � ,-�� ADBNLDR� SGD � L @RSDQ� @MC�VHKK� RDMC� QDPTDRSR� HMRSD@C� NE� @BJMNVKDCFDR�� 4GDQDENQD � ,- K� VHKK� G@UD� SN � CD SDB S� SG @ S �,-�hR� K@RS� @BJMNVKDCFD� G@R� E@KKDM � @MC� RNLD� SHLD� *eTR@FF�K@ SD Q � SG @ S � SGD � KHQRS� QDPTDRS�EQNL � ,-�� G@R�@QQHUDC�� 3HMBD� SGD�ODQHNC� 1TFQ@E�� HR� CDSDQL HMDC � RNKDKX� AX� ,-� � ,- K� L TRS�CD SDB S� @ � OTKRD � HMRSD@C� NE� ENKKNVHMF� SGD� ��BXBKB� OQNSNBNK�

! KSDQM@SHUDKX � @ S � @ � FHUDM� SHLD � VB� B@M� SG HMJ � NE� SGD� ,-� SG @ S � VHKK� V @HS� MDW S� @R� SGD�@B ST@K�RK@UD�� )M�SGHR�V@X � SGD� QDK@SHUD�NQCDQHMF�NE�SGD�DCFDR�NE�SGD�QDP �@BJ �RHFM@KR� HR�MDUDQ�BG@MFDC � A T S� SGD� HMSDQM@K� KNFHB� NE� SGD� ,-R� QD�HM SDQO QB SR� SGDRD� RHFM@KR�� 4G HR� HR� @ � R@ED�V@X� NE�SQ@MREDQQHMF �L @RSDQRGHO � DUDM� SGNTFG� @M� NARDQUDQ� KNNJHMF�@ S� SGD� G@MCRG@JD� KHMDR

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 82: Globally asynchronous locally synchronous systems

� � �� .=N=HHAH� !���#-O ��

VNTKC�MN S�AD� @AKD� SN � SDKK� SG @ S � RTBG�@ �RV HSBG� NE�L @RSDQRGHO �G@R�NBBTQQDC�� .NSD� SG @ S � SGHR�RNKTSHNM�HR�@M@KNFNTR�SN �V G@ S�VD�CN� SN�RV HSBG�L @RSDQRG HO �V HSG �TMRXMBGQNMNTR�L@BGHMDR��4 GD �RV HSBG� NE�L @RSDQRGHO � HR�G HCCDM � EQNL � SGD � G@QCV@QD �VGHBG� ADBNLDR�IT R S � @�RTARSQ@ SD �NM� SNO� NE�VGHBG� @ �LNQD� BNLOKDW� ADG@UHNQ� HR� HLOKDLDMSDC� HM� eRNESV@QDf �� 4GDQDENQD � @ S�SG D � G@QCV@QD� KDUDK� SGD� L @RSD Q�R K@UD � QDK@SHNMRGHO � B@M� BNMUDMHDMSKX� QDL @HM � R S@ SHB � SGD�eG@QCV @QD� L @RSD Qf� HM HSH@SDR� SG D � BNLLTMHB@SHNM � VGHKD� SGD� L @RSDQRG HO � RV HSBG� NBBTQR�HM� SGD � MDWS� K@XDQ� ;��=� @ANUD� SGD � %/� G@QCV@QD�

Z� �� -LPEIEV=PEKJ�KB�#-O

)M�A@RHB�%/R �VGHKD�RHFM@KR�O QNO@F@SD �ADSVDDM�,-R �SGD�,-R�@QD�HCKD�� 4GHR�KNRS�SHLD�HR� RHFMHEHB@MS� ENQ�#�� @MC� #��� %/R � A T S� HS� B@M� B@M� R@UDC� AX� NUDQK@OOHMF�BNLLTMHB@SHNM�@MC � BNL OTS@SHNM �� 4GHR�RDBSHNM� RGNVR� GNV�%/R� B@M� AD�LNCHEHDC� SN � @BGHDUD� SGHR� NUDQK@O�VGHKD� QDL@HMHMF�U@KTD�R@ED�� / SGDQ� NOSHL HY@SHNMR� @QD� RGNVM� HM� SGD � @OODMCHBDR�

� �� �� � 0@Q@KKDK� #��� %/R

)M�@ �#�����L @RSDQ � EQNL� SGD �LNLDMS�VGDM�@ �QDPTDRS�HR�RDM S�TMSHK� SGD� @BJMNVKDCFD�HR� QDBDHUDC � #�� B@M� AD� BNLOTSHMF � RNLDSGHMF� DKRD�� !M@KNFNTRKX � #�� HR� NUDQK@OODC�V HSG�SG D � HMSDQU@K� R S@ QSHMF � VGDM� SG D � QDPTDRS� E@KKR� @MC� DMCHMF� VGDM� SGD� @BJMNVKDCFD� E@KKR��4GDQDENQD � SGD� #����� G@R� RNLD� O@Q@KKDKHRL � V HSG HM � SGD� ,-�

/M� SGD�N SGDQ� G@MC �V HSG � #��� @MC� V HSG� #��RSQTB ST QDR �VB� G@UD� O@Q@KKDKHRL � ADSVDDM�SG D � EHQRS� G@ KE�NE� SGD� G@MCRG@JD� @MC � #� � A T S� CTQHMF� SG D � RDBNMC� G@KE� NE� SGD � G@MCRG@JD�SG D � ,-� G@R� SN � QDL @HM� HCKD � @R� RGNVM� HM� SG D � MDW S� EHFTQD�� (DMBD � VD� MDDC� SN� NUDQK@O�SG D � ETKK� G@MCRG@JD�V HSG� #��� 4G HR� NUDQK@O� VHKK� RTARS@M SH@ KKX � HLOQNUD� SGD� ODQENQL@MBD�NMKX� HQ� SGD � CTQ@SHNM � NE� � � � HR� RHL HK@Q� SN � SGD� SHL D� TRDC� AX� SGD� BNLLTMHB@SHNM�� HE� SGD�BNLLTMHB@SHNM� VDQD� LTBG� RKNVDQ � HS� VNTKC� BNLOKDSDKX� CNL HM@SD� SGD� SG QNTFGOTS�� HE�SG D � BNLLTMHB@SHNM�VDQD� LTBG� E@RSDQ � MN S�LTBG� HR� F@HMDC� AX� NUDQK@OOHMF� HS� V HSG� �� �

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 83: Globally asynchronous locally synchronous systems

�� � � � -LPEIEV=PEKJ�KB�#-O

#�

!BJ

�(0

$FDROB� ���� !�#��� %/

)M� SGD� %/ � RGNVM� @ANUD � #�� HR� @KQD@CX � QTMM HMF � HM� O@Q@KKDK� V HSG � SGD� 90BN<�� � @ H �=�G@ KE�NE�SGD �BNLLTMHB@SHNM � A T S�NM�SG D � 90BN<���@H<: � G@KE � HS�L TRS�HCKD�� (DMBD � #��RGNTKC�NBBTQ�HM�O@Q@KKDK�V HSG � SGD�RDBNMC�G@ KE�NE�SGD �BNLLTMHB@SHNM � @R�RGNVM�HM� SGD�MDW S�EHFTQD��4GD� %/ � G@R� ADDM� SQ@MRENQL DC� HMSN� @ �L@HM� OQNBDRRNQ� -0� @MC � @ � ENQJ� OQNBDRRNQ� &0�

��2 S

&NQJ

�(0

-0&0

�(0

�4.3

$FDROB� �� � ! � #��� %/ �V HSG � @ �&NQJ

9

99�

.NSHBD� SG@S�

` � . DHSGDQ� ENQJR� MNQ�IN HMR� @QD� @U@HK@AKD� OQHL HSHUDR� HM� DRB@ODLDMS� RXRSDLR�

` � KKBP � HR� @�U@QH@AKD� RG@QDC� AX� SVN� OQNBDRRNQR�� -0� RDSR� HS�� &0 � BKD@QR� HS�

N����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 84: Globally asynchronous locally synchronous systems

� � �� .=N=HHAH�!��� #-O ��

` � 4GD� NMKX� S@ RJ � HM� SGD� KHED� NE�& 0 � HR� SN � BKD@Q� 2DP�VGDM�!BJ�BNLDR�

` � 4GD� OTQONRD� NE� SGD� IN HM � HR� SN � BNLOKDSD� SGD � BT QQDM S� BXBKD� NE� SGD� ,-� ADENQD�R S@ Q SHM F � @ �MDV� NMD�

,DS�TR� LNCHEX� SGD � #��� %/ � A T S� TRHMF� NMKX� U@KHC� %/� OQHL HSHUDR� @MC � OQDRDQUHMF� HSR�KNFHB@K� BG@Q@BSDQHRSHBR�� 2DP� B@M� ADBNLD� @BBDRRHAKD� SN�- 0� @MC� &0 � AX� RSNQHMF �2DP� HM� @M �32� EKHO�EKNO� SG @ S � B@M� AD� RDS� AX � - 0 hR� RHFM@K� 3DS2DP� @MC � BKD@QDC� AX� &0 �� #NMBDHU@AKX �HE� SGD � RK@UD� HR� UDQX � E@RS� BNLO@QDC� V HSG � - 0 � SGD � @BJMNVKDCFD� BNTKC� BNLD� A@BJ� VGHKD�SGD� - 0� HR� RSHKK� RD SSHMF � SGD � EKHO�EKNO � ONRRHAKX� DMCHMF� HM� @�L DS@RS@A KD � R S@ SD �� 3HMBD� SG D �OQNSNBNKR�FT@Q@M SDD� SG @ S �!BJ�VHKK�M N S�@QQHUD�ADENQD�2DP�HR�DL HSSDC � HS� HR�DMNTFG� SN �CDK@X�RDMCHMF�NT S�2DP�TMSHK�3DS2DP�E@KKR� 3DS2DP�RS@XR�GHFG�ENQ�@�RHMFKD�BKNBJ�OG@RD � @R� RGNVM�HM� SG D � MDWS� EHFTQD�

!*9 *6

2DP

!BJ

$FDROB� �� � 3 B S�)MGHA HK� 32� &KHO�&KNO

.NSD� SG @ S �VB�L TRS�DMRTQD� SG @ S � SGD� HMGHAHSHNM� O@SG � EQNL�3DS2DP�SN�2DP�HR�E@RSDQ� SG @M �SGD �O@SG � EQNL� 3DS2DP�SN� 2DP�UH@�SGD �./2 �F@SD�� HS� HR� D@RX� SN � HLOKDLDMS�@ �BHQBTHS� ENQ�VGHBG�SGHR� CDK@X� @RRTLOSHNM� @KV@XR�GNKCR�� .NMDSGDKDRR � @ �KDRR� NAUHNTR� @MC� A D SSD Q� RNKTSHNM� HR�SN� TRD� @ �L @RSDQ�RDS�32� EKHO�KKNO�

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 85: Globally asynchronous locally synchronous systems

�� � � � -LPEIEV=PEKJ�KB�#-O

3DS2 DP

!BJ

$FDROB� ���� - @RSDQ�3DS� 32� & KHO�&KNO

4 GD � L @RSDQ�RDS� EKHO�EKNO� HR� E@RSDQ � RHMBD� H S � MDDC� MN S� CDK@X� SGD � NTS�FNHMF� QDPTDRS� TM SHK�3DS2DP� HR� KNV � @MC � H S � QDPTHQDR� MN� @RRTL OSHNMR� @ANT S� QDK@ SHUD� CDK@XR�� 7 GHBGDUDQ� HL �O KDL DMS@ SHNM � HR� BGNRDM �VD�VHKK� B@KK� SG HR � B HQBT HS� @� ENQJ � ANW�

&HM@KKX � SN � S@JD � B@QD� NE� SG D � IN HM � @ � R SQD SBG � NM� 0BN �U ��@H �� OK@BDC� @ S � SGD � AN SSNL � NE�SGD �%3$� KNNO �VHKK� DMRTQD� SG @ S � SGD � ,-�B@M� OQNBDDC�V HSG � @ �MDV�# K � NMKX�@ ESD Q � SGD �!BJ� HR�QDBDHUDC�� 4GD� ENKKNVHMF� EHFTQD� RGNVR� SGD� QDRT KSHMF � %/ �� .NSD� SG @ S� DUDM� HE�# K � HR� DLOSX �SGD � NOSHL HY@SHNM� RSHKK� @OOKHDR�

-0

2DPRDS�&NQJ�"NW�

BKD@Q

3DS2DP NTS

#�!BJ

!BJ�[�2DP

$FDROB� ��c� 0@Q@KKDK� #�� NQ� #��� %/

� �� �� � 3HFM@K�0@BJHMF� HM� 0@Q@KKDK� #�� %/R

&NQ� SGD� O@Q@KKD K� #�� L @RSDQ� RGNVM� HM� SG D � OQDUHNTR� RDBSHNM � SGD � RXMBGQNMNTR� BNMSQNK

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 86: Globally asynchronous locally synchronous systems

� � �� 1ECJ=H�.=?GEJC� EJ� .=N=HHAH�!��#-O ��

NE�SGD�,-�L TRS�DL HS�@ �3DS2DPTBRS � @MC � K@ SD Q � HS �L TRS�DL HS�@ �*NHM� RHFM@K� HMCHB@SHMF�# � � HR�BNLOKDSD�� 4GD� *NHM� RHFM@K� HR�!.$DC�V HSG � SG D � RSQD SBG HMF �BNMCHSHNM� 90BN� U � �@H;�� 4GTR �NMD� RHFM@K� HR� MDBDRR@QX� ENQ� SGD � ENQJ � @MC � @MN SGDQ� NMD� ENQ� SGD � IN HM�� 4 G HR� RDBSHNM� RGNVR�SG @ S � @ �RHMFKD� RHFM@K� HR� RTEEHBHDMS�VGDM�,-R� TRD� ��OG@RD� BKNBJHMF�

4Q@MRENQL � SGD� %3$� NE� SGD � O@Q@KKDK� #�� L @RSDQ� @R� RGNVM� HM� SGD � MDWS� EHFTQD�� .NSD�SG @ S � HMRHCD� SGD� KNNO� SGD � NQCDQHMF� NE� NODQ@SHNMR� G@R� M N S� BG@MFDC�� )M � SGD� DM SQX � SN � SGD�KNNO � SGDQD � HR�MNV�@M � @CC HSHNM@K�IN HM � OQDBDCHMF� SGD� EHQRS�ENQJ�� 4GHR� HR� NE�MN�BNMRDPTDMBD�ADB@TRD� SGD�IN HM � BNMCHSHNM�L TRS�GNKC� ADENQD� DWDBTSHMF� @ �ENQJ�� &NQ� DW@LOKD � ENQ� @ �A@RHB�,- � NMKX�@M �HMHSH@KHY@SHNM�SG @ S �BKD@QR�@KK�G@MCRG@JHMF �RHFM@KR�B@M�OQDBDCD�SGD �A@RHB�KNNO��(DMBD � SGD� EHQRS� INHM� OQDBDCDR� SG D � EHQRS� ENQJ� HM� SGD � SQ@MRENQL DC� %/ � A T S� HS � BNQQDRONMCR�SN � @ � RSQD SBG � SG @ S � CNBR� MNS� S@JD � OK@BD�

U#�

ENQJ

#�INHM

#����MTKK�)� l ENQJ

#�INHM

2NKK,NNO

INHMENQJ

#�

$FDROB� (Q ��� 2NKKHMF� SGD� #�� ,NNO

,DS� EN QJ �U> H� R>�� AB�DL HSSDC � AX� SGD�RXMBGQNMNTR�BNMSQN K�NE� SGD�%/ ��1T@KHEXHMF� SGD�ENQJ� RHFM@K�V HSG � QM:� �VB�NAS@HM � SGD�*N HM �UP> H� RHFM@K�� PT@KHEXHMF� SGD� ENQJ� RHFM@K� V HSG��M�F �VD� NAS@HM� 3 B S2 BP �P >@ �� (DMBD � VD� B@M� TRD� @ � RHMFKD� RHFM@K � AX� CHROK@BHMF� SGD� ENQJ� @MC�IN HM �V HSGHM� SGD� A@RHB� KNNO � @R� HM� SGD � EHFTQD� ADKNV�

,NNOANCX

OG@RD TMO@BJDC�NQCDQ O@BJDC�NQCDQ

H ENQJ INHM� ENQJ```�� INHM

$FDROB� �� � 0@BJHMF�&NQJ� @MC � *NHM

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 87: Globally asynchronous locally synchronous systems

� � � � .ANBKNI=J?A�=J@� 0AHE=>EHEPU�KB�#O?=LAIAJP�+=?DEJAO

Z� �� .ANBKNI=J?A� =J@�0AHE=>EHEPU� KB�#O?=LAIAJP�+=?DEJAO

4GD� NODQ@SHNM � NE�%/ R�CNDR� MN S�G@UD� SGD � HM SDQDRSHMF �OQNA@AHKHRSHB � BG@Q@BSDQHRSHBR� NE�TMRXMBGQNMNTR� L@BGHMDR � A T S� HM� E@B S� SG @ S � HR� A D SSD Q�� SGD � @M@KXRHR� HR� DWBDDCHMFKX� RHLOKD��) SR � QDRONMRD� SHLD� B@M� AD� ANTMCDC�V HSG �O QNA@A HKHSX � ��� ) S �CNDR�MN S�MDDC�RXMBGQNMHYDQR� SN�AD� U@KTD�R@ED � @MC � NE� BNTQRD� B@MMN S� RTEEDQ� RXMBGQNMHY@SHNM� E@HKTQDR� RHMBD� H S � CNDR� M N S� CN�@MX� RXMBGQNMHY@SHNM�

4 GD � ENKKNVHMF� SVN� BG@Q@BSDQHRSHBR� FHUD� %/R� SGDL � SGDHQ� L @HM � ODQENQL@MBD� @C�U@MS@FDR�� @� %/R� QDRONMC� HLLDCH@SDKX�NMBD� @ �G@MCRG@JHMF �RHFM@K�@QQHUDR � @MC � A� %/R�QD R S@ Q S � SGD � BKNBJ� HM� OG@RD�V HSG � SGD� DCFD� NE� SGD � G@MCRG@JHMF � RHFM@K�

@� 5MRXMBGQNMNTR� L @BGHMDR� B@M� @KRN� G@MCKD � SGD � OQNSNBNKR� SG @ S � @ QD � L @MC@ SN QX � ENQ�%/ R � A T S�ENQ� TMRXMBGQNMNTR�L@BGHMDR � @�ETKK�G@MCRG@JD� HMUNKUDR� SGD� QDBDO SHNM �NE���TMRXMBGQNMHYDC� RHFM@KR� �0 BN :� @H<0 BN <> K A � � @ H ��� %@BG� NE� SGD � ENTQ� RXMBGQNMHY@�SHNMR� S@JDR� NMD� BKNBJ� BXBKD� ENQ� SGD� @B ST@ K� RXMBGQNMHY@SHNM � O KTR� @M � @UDQ@FD� NE�G@ KE�@ � BXBKD� SG @ S � HR� KNRS� ADB@TRD� SGD � RHFM@K� G@R� SN � @QQHUD� ADENQD� SGD � @B ST@K� R@LOKHMF�NBBTQR�� 4GDQDENQD�TMRXMBGQNMNTR�L @BGHMDR� RODMC� � �BKNBJ�BXBKDR�ODQ�G@MCRG@JD� ENQ�RXMBGQNMHY@SHNM � UDQRTR� MNMD� TRDC� AX � SGD� %/�

A� 4 GD � ENKKNVHMF� DW@LOKD� VHKK� RGNV� SGD� @CU@MS@FDR� NE� R S@ Q SHM F � HM� OG@RD�� 3TOONRD� @�RXRSDL � L TRS� QDBDHUD� RDQH@K� C @ S@ � @ S� DWSQDLDKX� GHFG� RODDCR�� %@BG � C @ S@ � AKNBJ� R S@ Q SR �@ S � @ QA HSQ@ QX � SHL DR � A T S� SGD � A HS�Q@ SB � HR� JMNVM� SN� RNLD� DQQNQ� D�� 4 GDQD � @QD� SVN�A@RHB�@OOQN@BGDR� SG @ S �@QD� TRDC� SN � QDBDHUD� AKNBJR� NE�C@ S@ � VGHBG� @QB� DWDLOKHEHDC�AX�5!243� @MC� AX� SGD � % SGD QMD S � @MC �%/R� BNLAHMD� SGD� @CU@MS@FDR� NE� ANSG�

A K � )M� @ �5!24 � SGD� QDBDHUDQ� LSBO P>JMIBP� SXOHB@KKX� @ S � ��� SHLDR� SGD � A HS�Q@ SB� SN� CD SDB S�SG D � QHRHMF� DCFD� NE� @ � PQ>OQ ?FQ� @ � � � A HS� VGHBG� HMCHB@SDR� SGD� ADFHMMHMF� NE� @ � AKNBJ��(@UHMF� CDSDBSDC� SGD� DCFD� NE� SGD � R S@ Q S � A HS� V HSG� QD@RNM@AKD� @BBTQ@BX � @MC� JMNVHMF�SGD � A HS�Q@ SB � HS�B@M� R@LOKD� D@BG� A HS� HM� SGD� L HCCKD�NE�HSR�CO>J B � SGD� HMSDQU@K� HM�VGHBG�@ �A HS�U@KTD�@OOD@QR�NM� SGD� KHMD�� 4GHR�@OOQN@BG � G@R�LTKSHOKD� KHL HS@SHNMR�� SGD� AKNBJR�L TRS�AD� RGN QS� DMNTFG� SG @ S � SGD� QDBDHUDQ� CNBR� MN S� C QHES� SNN� E@Q� NEE� EQNL� SGD � LHCCKD�NE� D@BG� EQ@LD � SGD � A HS�Q@ SD � B@MMNS� AD� QD@KKX� GHFG � ADB@TRD� NUDQ�R@LOKHMF� QDPTHQDR�SG D � QDBDHUDQ� SN� NODQ@SD � @ S � RODDCR�LTBG� GHFGDQ� SG@M � SGD� A HS�Q@ SB �� @MC� R@LOKHMF� ENQ�SGD � DCFD� NE� SGD� R S@ Q S�A HS � B@M� QDRTKS� HM� @ � HM�D S@R�S@AKD� RS@SD �

A�� )M� @M� % SGDQMD S � SGD� C @ S@ � B@QQHDR� @M� DLADCCDC� BKNBJ� RHFM@K� SN� VGHBG� SGD� QDBDHUDQ

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 88: Globally asynchronous locally synchronous systems

� � � 1UJPDAOEO� KB�#-O �

KNBJR� HSR� NVM� BKNBJ�� 3HMBD� @BGHDUHMF� OG@RD� KNBJ� S@JDR� RNLD� SHL D � D@BG� AKNBJ� HR�OQDBDCDC�AX �@ �OQD@L AKD�VGNRD�NMKX�OTQONRD� HR� SN �DMRTQD� SG @ S �VGDM�SGD � @B ST@K�C @ S@ �R S@ Q SR � SG D � QDBHO HDM S�VHKK� R@LOKD� HS � HM� SG D �L HCCKD� NE� D@BG� EQ@L D�� &NQ� GHFG� RODDCR �SG D � OQD@LAKD� HR� L @MX � BKNBJ� BXBKDR� KNMF � RN� HE� SGD � AKNBJR� @QD� RGNQS� SG D � KNRR� L @X�AD� RHFMHEHB@MS� -NQDNUDQ � RNLDSHLDR� L DS@RS@A HKHSX � VHKK� O QDUDMS� SGD � QDBDHUDQ� EQNL �@BGHDUHMF� KNBJ� HM� SGD � @ KKN SSDC � SHLD�

A��!M� %/ � BNLAHMDR� SGD � @CU@MS@FDR� NE� A N SG � RBGDLDR� A T S� V HSGNT S� NUDQR@LOKHMF� NQ� @�OQD@LAKD�� 4GD� RDMCDQ� R S@ Q SR � D@BG� AKNBJ� V HSG � @ � R S@ Q S � A HS�� 4GD � QDBHOHDMS� %/ � NMKX�MDDCR� SN � R SQD SBG � TM SHK� HS � HR� @V@JDMDC� AX � SG D � R S@ Q S � A HS�� 3HMBD� SGD� %/ � R S@ Q SR � HSR�BKNBJ� HM� OG@RD� V HSG � SGD� HMBNLHMF�C @ S@ � HS � G@R� MN� OQNAKDL � HM� R@LOKHMF� CHQDBSKX � SGD �L HCCKD� NE�D@BG�EQ@L D�� )E�AKNBJR�@QD�KNMF � SGD �RDMCDQ�L TRS�@KRN�DMBNCD� @ �BKNBJ�RHFM@K�V HSG � SG D � C @ S@ � SN �VGHBG� SGD� %/�VHKK� KNBJ� @ ESD Q � RNLD� MTLADQ� NE� BXBKDR�� .NSD� SG @ S �SG D � %/ � B@M� R S@ Q S � R@LOKHMF� C @ S@ �VGHKD� HS � HR� @BGHDUHMF� KNBJ� ADB@TRD� HS � R S@ Q SR � ADHMF�OQDBHRDKX� HM� OG@RD � HMRSD@C � NE� R S@ Q SHM F � V HSG � @ � Q@MCNL � OG@RD�� 4GTR� SGD� %/ � CNDR�M N S� KNRD� SHL D� CTQHMF� @ �OQD@LAKD�@MC � CNDR� M N S� MDDC� SN � NUDQ�R@LOKD�� .NSD� SG @ S � SG HR�@OOQN@BG � QDPTHQDR�SG @ S �SGD �QHRHMF�DCFD� NE�SGD� R S@ Q S �A H S �M N S�G@UD�CXM@L HB�G@Y@QCR�

Z� �� 1UJPDAOEO� KB�#-O

!KSGNTFG� SGD� DRB@ODLDMS�LDBG@MHRL � AX � HSRDKE�HR� RHLOKD � SGD� QDRTKSHMF�%/R� B@M� AD�UDQX �BNLOKDW�� 4 G HR�RDBSHNM�RGNVR�L DSGNCR� SN �G@MCKD� SGD �CDRHFM�BNLOKDWHSX�� / TQ�CDRHFM�LDSGNCNKNFX� TRDR� @� RODBHEHB@SHNM� ENQL@KHRL � @MC� @ � RDS� NE� QTKDR� SG @ S � BNMSQNK� GNV� ,-R�@QD � @RRDLAKDC� @MC � BNMMDBSDC� SN � N SGDQ� ,-R�� 4GD� OTQONRD� NE� SGD� RODBHEHB@SHNMR� @MC � SGD�QTKDR� HR� SVN�ENKC�� GDKOHMF� SG D � CDRHFMDQ� V HSG � @ � UNB@ATK@QX � @MC� @ � R SQT B ST QD � SG @ S � L@JDR�SGD � CDRHFM� OQNBDRR� RHLOKDQ � @MC � @KRN� FT@Q@M SDD HMF � SG @ S � SGD� QDRTKSHMF� L@BGHMD� BNLOKHDR�V HSG � HSR� RODBHEHB@SHNMR�

6DQHEHB@SHNM� @MC � @T SNL @SHB � RXMSGDRHR� @ QB � SVN� O@ SG R� ENKKNVDC� SN � NAS@HM� OQNFQ@L R�SG @ S � @QD� FT@Q@M SDDC � SN � AD� BNQQDBS� QDRODBS� SN � SGD HQ� RODBHEHB@SHNMR�� 4GD� ETMC@L DMS@K�O QNODQSX �VB�V @M S�FT@Q@M SDDC �HR�U@KTB�R@EBSX�� 5 MENQSTM@SDKX �@R�HR�RGNVM�HM�@M�@OODMCHW �U@KTD�R@EDSX� NE�%/ � BHQBTHSR� HR� TMCBBHC@AKB�� (DMBD � HS� HR� HLONRRHAKD� SN� BQD@SD� @ � OQNFQ@L �SG @ S �VHKK� UDQHEX� @M � @ QA HSQ@ QX � BHQBT HS� @MC � SDKK� V GDSGDQ� NQ� MN S� HS� HR� @ �U@KTD�R@ED� %/ �

4GDQDENQD � VD� CDUDKNODC� @ � KNV�KDUDK� RODBHEHB@SHNM� ENQL@KHRL � SG @ S � B@M� AD� BNLOHKDC�CHQDBSKX � HMSN�G@QCV @QD�� 4GD�BK@RR�NE�L@BGHMDR� SG @ S �B@M�AD�CDRBQHADC�V HSG� SG HR�ENQL@KHRL

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 89: Globally asynchronous locally synchronous systems

� � � 1UJPDAOEO� KB�#-O

HR�M @ ST Q@ KKX �RL@KKDQ� SG @M �SG D �RD S�NE�@ QA HSQ@ QX �L @BGHMDR� SG @ S �B@M�AD�CDRBQHADC�V HSG � KNFHB�C H@FQ@L R � @MC � U@KTD�R@EDSX � NE� %/R� RODBHEHDC� V HSG � SG HR � ENQL @KHRL � HR� CDBHC@AKD�� 4 G HR�RDBSHNM� EHQR S� OQDRDMSR� SGD � RODBHEHB@SHNM� MN S@ SHN M � SG DM � SG D � @ KFNQHSGL R� SN � UDQHEX� U@KTD��R@EBSX � @MC � EHM@KKX� SGD � QTKDR� ENQ�L @OOHMF � SGD � RODBHEHB@SHNMR� HM SN � DEEHBHDMS�G@QCV @QD�

� �� �� � ! �,@MFT@FD� %WSDMRHNM � ENQ� %/R

7D� @KQD@CX � G@UD� @� FQ@OGHB� MN S@ SHNM � HM� SGD � %3$R � A T S� HS � G@R� RDUDQ@K� CQ@VA@BJR��4 GD� %3$R� FDS� BTLADQRNLD� ENQ� @MX SG HMF � A T S � SGD � A@RHB� %/ R�� 4GDX � @QD� HMRTEEHBHDMS�ENQ� SGD � NOSHL HYDC � %/ R�V HSGNT S� HM SDQRODQRHMF � KNFHB� C H@FQ@L R � @MC � SG DX � @QD� HM@CDPT@SD �ENQ� RODBHEXHMF� %/ R� HM� @ �V@X� SG @ S � U@KTD�R@EDSX � B@M� AD� FT@Q@M SDDC �� 4GDQDENQD� VD� VHKK�HM SQNCTBD�@ �MDV � SDW ST@K �%/ �RODBHEHB@SHNM�K@MFT@FD� %/, �VGNRD�OTQONRD� HR� SN �CDRBQHAD�SGD �%/ R�BKD@QKX� @MC �BNMBHRDKX � SN � FT@Q@M SDD �U@KTD�R@EDSX �AX�DMENQBHMF�SG D �OQNSNBNKR�@MC��SGD � DRB@ODL DMS� L DBG@MHRL � ENQ� @KK� @RXMBGQNMNTR� HM SDQ@BSHNMR � @MC � SN � @CL HS� DEEHBHDMS�BNLOHKHMF� HMSN� DEEHBHDMS� G@QCV @QD�

4N� @UNHC� QD�HMUDMSHMF�BNMSQNK�K@MFT@FDR� ;��=� NQ�L NQD�FDMDQ@K�G@QCV @QD�RODBHEHB@SHNM�K@MFT@FDR � VD� RGNV� GNV� SN � DWSDMC� @MX� DWHRSHMF� BNMSQN K� K@MFT@FD� V HSG � NTQ� MDV � %/��QDK@ SDC � BNMRSQTBSR �� 4 GD � R SQ HB S� ��OKH@RD� BKNBJHMF� CHRBHOKHMD� RDD� # G@O SD Q� � � VHKK� AD� TRDC�ENQ� SGD � ,-R� NMKX� SN � RGNV� BKD@QKX� @MC � BNMBQDSDKX � SGD � HM SDQ@BSHNMR� ADSVDDM� SG D � ,-R�V HSG HM � SG D � %/ �

, DS� SGD � a! Pb� NE� SGD� %3$R� R S@MC � ENQ� @MX � DWOQDRRHNM� NQ� R S@ SDL DM S� NE� SGD � RT A R SQ@ SD �K@MFT@FD� 3,� SN� AD� DWSDMCDC�� . DWS � VB� CDRBQHAD� D@BG� MDV� BNMRSQTB S� NE� SGD� %/, � RGNV�DW@LOKDR � @MC� OQNONRD� @ �RXM S@W � ENQ� SGDL � VGHBG� QD@CDQR� @QD�VDKBNLD� SN� BG@MFD� SN � RT HS�SGD HQ� S@RSD �� &NQ� RHLOKHBHSX � @RRTLD� SG @ S �VB� TRD� ONRHSHUD� KNFHB�

4N�CDRBQHAD� SGD �FKNA@K�QDK@SHNMR�ADSVDDM�,-R � SG DQD � HR�@ �RHMFKD� eAHMCHMFf� RDBSHNM�ENQ�SG D �VGNKD�%/ �VGHBG�RODBHEHDR� SG D �BNMMDBSHNMR�NE� SGD �G@MCRG@JD� KHMDR� @BQNRR�,-R�� %@BG�G@MCRG@J HMF � KHMD� BNLOQHRDR�@ �O@HQ�NE�QBPTDRS�@BJMNV KDCFB�VHQDR�� 4GD� ,-� SG @ S �@OOD@QR�EHQRS� HM� D@BG� A HMCHMF � R S@ SDL DM S� HM HSH@ SDR � SGD� BNLLTMHB@SHNM� NUDQ� SGD� BNQQDRONMCHMF�G@MCRG@J HMF � KHMDR�

DN�%/.@HMD��A HMC HMF R �

IK@H D=EE@OD�� �IK@� D=J@OD���IK@� D=J@OD�� �JEK@� �E=J@ODH��IK@H D=J@ODH� �EJK@� D=J@OD��

%@BG� ,-� DL HSR� RXMBGQNMNTRKX� V HSG� SGD � KNB@K� BKNBJ� @MC � QDBDHUDR� V HSG� BNLAHM@�

����� ��� ����������������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 90: Globally asynchronous locally synchronous systems

� � �� 4ANEBUEJC�4=HQ?�1=B?PU�KB�=J�#-� 1LA?EBE?=PEKJ ��

SHNM@K� KNFHB� SG @ S � EDDCR� HM SN � SG D � R SQD SBG � HM OT S� N E� SGD � KNB@K� BKNBJ� G@MCRG@J HMF � RHFM@KR�(DMBD � ENQ� D@BG� ,-� SG D QD � HR� @ � CDBK@Q@SHUD� O @ QS� HM�VGHBG� SG D � KNB@K� M@L D� @MC� SXOD� NED@BG� G@MCRG@J HMF � KHMD� HR� FHUDM�� ! � a� � � � HMC HB@SDR� BNMBTQQDMBX� NE� BNLLTMHB@SHNM� @MCBNL OTS@SHNMR� RDD� SGD � %/ � / OSHL HY@SHNM � RDBSHNM� @ANUD�� &NQ� DW@LOKD��

L NCT KDR��-NCTKD.@LD,HRS��G @ M C RG @J D � SQM:� ��$ @ S@ K �$@S@� � � � � � 'Q@MS"TR�� �G @ M C R G @ J D � P�M�� �� /ODM#G@M � #KNRD#G@M�

% @BG � ,-� VHKK� AD� @AKD� SN � RDS � BKD@Q � @MC � SD R S � RNLD� G@MCRG@JD� KHMDR�� HS� HR� TO� SN�SGD � 3,� SN � CDBHCD� GNV� SN � G@MCKD� SG D � QD R S� NE� SG D � RXMBGQNMNTR� NODQ@SHNMR�� &NQ� RDSSHMF �BKD@QHMF� NQ� SDRSHMF � RNLD� KHMD�8 � SGD � ENKKNVHMF� NODQ@ SN QR � @QD � TRDC�

8) O QDSTQM�425%� HE�8�HR�/.� ��8E O QDSTQM� 425%� HE�8� HR� /&&� ��8[S � RDS�8 ���8)� O BKD@Q�8���8� O ENQJ�8 ���8 O INHM�8 ���8� O INHM�ENQJ� NM�8 ���

&NQ� DW@LOKD � VGDM� @ �L @RSDQ� @MC � @ � RK@UD� BNLLTMHB@SD� NUDQ� KHMD�8 � ENQ� SGD � L @RSDQ�8IK� HR� @ �0 B L : � VGHKD� ENQ� SGD� RK@UD� HS� HR� @M�� @ H < �� 7 GHBGDUDQ� O @ QSX �V@HSR� ENQ� SGD � N SGDQ�SN � RD S� @ � KHMD�8 �VHKK� HMCHB@SD� H S �V HSG �8[ �� .NSD� SG @ S � SG HR � MN S@ SHNM � HR� BNMRHRSDMS�V HSG � SGD �RXLLDSQHB�L @RSDQ�RK@UD� HM SD QO QD S@ SHNM �OQNONRDC �VGDM�CHRBTRRHMF�L @RSDQRGHO � RVHSBGHMF �VGDQD� HS�V@R�ONHMSDC�NT S�SG @ S �SGD � NMKX�CHEEDQDMBD� ADSVDDM�SGDL �HR�SG @ S �SGD�L @RSDQ�NODMR�SGD� BNLLTMHB@SHNM�

4N� L@JD� SGD � L @OOHMF� NMSN� DEEHBHDMS� G@QCV @QD� RSQ@ HFG SEN QV @QC � VD� KD@UD� SGD� CD�RHFMDQ� SGD� @A HKHSX � SN� HMCHB@SD� VGDM� D@BG� NO SHL HY@SHNM � CHRBTRRDC� HM� SGD� /OSHL HY@SHNM�RDBSHNM� RGNTKC� AD� TRDC�� &NQ� @ � O@Q@KKDK� BNLLTMHB@SHNM � NUDQ� KHMD� 8 � NMKX� SVN� NODQ@SNQR�@QB� MDBDRR@QX� ADB@TRD� SGD� ENQJ� ANW� G@MCKDR� SG D � SDR SHMF � @MC � BKD@QHMF� NE�8�� (DMBD � HS � HR�MDBDRR@QX� SN � HMC HB@SD �NMKX�VGDM� SGD � O@Q@KKDK� #��L@X�R S@ Q S � SGD � ENQJ �NM�8�8�� @MC �VGDM�SGD�BNL OT S@ SHNM �G@R� SN �V@HS� ENQ� SGD �BNLLTMHB@SHNM� SN �BNLOKDSD�ADENQD�OQNBDDCHMF�@ ESDQ�@ �IN HM � NM� 8 � 8 �� &NQ� O@BJDC� IN HM�ENQJ � @ � RHMFKD� NODQ@ SN Q� 8 �� HR� DMNTFG�

� �� �� � 6DQHEXHMF�6@KTB�3@EDSX� NE�@M �%/ � 3ODBHEHB@SHNM

4N� FT@Q@M SDD � SG @ S � @M � ,-� RODBHEHDC�V HSG � SGD � %/,� B@M� NMKX� QDRT KS� HM� @ � U@KTD�R@ED�L @BGHMD� QDPTHQDR� @� FKNA@K� BGDBJHMF� NE� SG D � HMSDQ�,- � AHMCHMFR � @MC� A� KNB@K� BGDBJHMF�NE� SGD � NQCDQ� HM� VGHBG� G@MCRG@J HMF � KHMDR� @QB� G@MCKDC � SN � R@SHREX � SGD � BNLLTMHB@SHNM�OQNSNBNKR�� !MX�OQNAKDL � QDK@ SDC � SN� SGD � @OO QNO QH@ SD � BNMMDBSHNM�NE�RSQD SBG �RHFM@KR � BGNNR�

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 91: Globally asynchronous locally synchronous systems

� � � � 1UJPDAOEO�KB�#-O

HMF� SGD � QHFG S� OG@RDR � @MC� N SGDQ� CDS@HKR� NE� SGD� DRB@ODL DMS�L DBG@MHRL � @QD� @KRN� G@MCKDC�AX � SGD� BNLOHK@SHNM � RN� SG D �%/ � CDRHFMDQ� G@R� MN �V@X� NE� HM SQNCTBHMF� @M � DQQN Q�GDQD�

@� %@BG� AHMCHMF� R S@ SDL DM S�L TRS� G@UD� @ �CHEEDQDMS�LNCTKD� M@LD� NM� D@BG� RHCD� @ �L @RSDQ�@MC � @ � RK@UD�� 4GD� BNLOHKDQ� FDMDQ@SDR� SGD� BNQQDRONMCHMF� QDPTDRS�@BJMNV KDCFD� O@HQ�NE�V HQDR�

A� &NQ�BGDBJHMF�SG @ S �BNLLTMHB@SHNM�OQNSNBNKR�@QD� R@SHREHDC � MNSHBD� SG @ S �MN�L @ SSD Q � GNV�L @MX� HMSDQKD@UDC� BNLLTMHB@SHNMR� V HSG � CHEEDQDMS� ,-R� SGDQD � L@X� AD � D@BG� NMD� B@M�AD� BGDBJDC�AX� HSRDKE�� 4N�BGDBJ� @ �G@MCRG@JHMF � KHMD�8 � HS� HR� RTEEHBHDMS�SG @ S �@KK�ONRRHAKD�O @ SG R �V HSG HM � SGD � %/ � RODBHEHB@SHNM� R@SHREX� SG D � BNLLTMHB@SHNM� OQNSNBNK� RDD� # G@O SDQ�� �� &NQ� DW@LOKD � ENQ� @ �L @RSDQ� NM� RHFM@K�8 � NODQ@SN QR� NM�8 �L TRS� R@SHREX � SGD � NQCDQHMF�8 [� � ���� 8 = ����� 8 )������ 8 H ��� � �VGHKD� ENQ�@ �RK@UD�NM�8 �SGDX�L TRS�R@SHREX � SGD�NQCDQHMF8 [ ����� 8 [� ����� 8 * ����� 8;��???� .N� O@ SG � L@X� BNMS@HM � NMKX� O @ Q S � NE� SG HR� RDPTDMBD MNQ� L @X� BNMSQNK� ITL O � HMSN� SGD� L HCCKD� N E� @� RDPTDMBD � RHMBD� D HSGDQ� VNTKC� BKD@QKX�U HNK@SD� SGD � BNLLTMHB@SHNM� OQNSNBNK�

� �� �� � #NLOHK@SHNM� NE�%/ � 3ODBHEHB@SHNMR� NMSN� (@QCV@QD

2TKDR� ENQ�L @OOHMF�@ �UDQHEHDC�%/ �RODBHEHB@SHNM� HMSN�@M � DEEHBHDMS�B HQBT HS�@QD�OQDRDMSDC�MDWS�� e%EEHBHDMSf� LD@MR� SGDX� QDRT KS� HM� BHQBTHSR� @R� BNLO@BS�@MC� E@RS� @R� SGNRD� SG @ S � B@MAD� CDRHFMDC� AX� @ � BNL ODSDMS� CDRHFMDQ� @MC � RHL HK@Q� SN � NMDR� SG @ S � G@UD� @OOD@QDC � HM� SGDKHSD Q@ ST QD �

&NQ� RHLOKHBHSX� @RRTLD� SG @ S � SGD � RHFM@KR�FDMDQ@ SDC � AX � SGD� RXMBGQNMNTR� BNMSQNK� KNFHB�3#,� @QD � S FM H� �P �M� �� @MC � SG @ S � SGD � RSQDSBGX �H�@MC� R SQD SBGX> �HMOT SR� NE� SGD � BKNBJ� @QD�PT@KHEHDC� HMRHCD� SGD � BKNBJ�V HSG � �MF�@MC � X @�QDRODBSHUDKX�� 2TKDR� �� SN � �� BNUDQ� @KK� L@BGHMDR�CDRBQHADC� HM� SGD� RDBSHNM� NM� R SQT B ST QD R � EN Q�%/R�

2 K � � ( @MCRG@JD� CDBK@Q@SHNMR�� &NQ� D@BG� G@MCRG@JD� RHFM@K� 8 � SGDQD � @QD� SVN� OGXRHB@KVHQDR � K@ADKDC�8 QD*� @MC�8@BEB � SG @ S � @QB� TRDC� SN � G@MCRG@JD� VHSG� N SGDQ�,-R�

2��� /TSFNHMF� G@MCRG@JD� VHQDR�� &NQ� D@BG� G@MCRG@JD� RHFM@K� 8 � SGD� 3#,� VHKK� G@UD� �@RRNBH@SDC� NT SOT SR��8 �8; @MC�8I �� 8� HR� BNMMDBSDC� SN� 8 QD*� HE� SGD � ,-� HR� @ �L @RSDQ

NM�8 � NQ� SN �8@BEB� HE� SGD� ,-� HR� @ �RK@UD�

2��� 8E�@MC�8**�� &NQ� D@BG� RD S� NQ� BKD@Q� BNLL@MC � SGD� 3#,� VHKK� RD S� NQ� BKD@Q�8�

2��� 8E @MC�8 �� 4GD�3#,�@RRDQSR�8* NQ�8K NMKX� ENQ�@ �RHMFKD�BKNBJ�BXBKD�� ,DS�4 �AD�8 @B�

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 92: Globally asynchronous locally synchronous systems

� � �� !KILEH=PEKJ� KB�#-� 1LA?EBE?=PEKJO�KJPK�&=N@S=NA ��

ENQ� @ �L @RSDQ� @MC� ENQ�6 OBN� NSGDQV HRD�� &NQ� D@BG�8E � R SQD SBG � �M��VGDM� 4 @ � 8[ = �@MC� ENQ� D@BG�8) � R SQD SBG � � �VGDM� ;4��� 8) =�� 5RHMF�2��2��FHUDR�L@BGHMDR� RTBG�@R� SGD � ENKKNVHMF�

R D S �B KD @ Q� �8QDP

SDR S8�

3#,SDRS8S

0GHK 0GH�

#KNBJ

3SQ0GH�

8@BJ

$FDROB� >��� %/�� L @RSDQ� NM�8�

&NQ� SGD� RSQTB ST QDR� CDRBQHADC� HM� SGD �/OSHL HY@SHNM � RDBSHNM � 0@Q@KKDK� #��� %/R� RTARDBSHNM �QTKDR�2 K � @MC� 2�� SN�2�� ST@O� SGD� RODBHEHB@SHNMR� NMSN�BHQBTHSR� RTBG� @R� SGD � NMD��HM� SGD � MDWS�EHFTQD�� 4GD� 3#,� DLHSR� @M �8 �NQEB� RHFM@K� SG @ S � BNQQDRONMCR� SN � 3DS2DP� ENQ� L @RSDQR� @MC� SN�3DS!BJ� ENQ� RK@UDR � @MC� @M�8*/cM� RHFM@K�� &NQ� RHLOKHBHSX� @RRTLD� AN SG � @QB� 4��/)� R�2/���

2��� � � �G@MCRG@JD�� &NQ�D@BG�O@Q@KKDK�G@MCRG@JD�RHFM@K�8 � SGDQD �VHKK�AD�@�ENQJ� ANW�V HSGSGD� ENKKNVHMF�OHMR��8 RDS �8BHD@Q� @MC �8 NTI�� &NQ� @ �L @RSDQ�NM�8 �BNMMDBS�8�5S� 8 QDP�

@MC �8BHD@Q>8@BEB�� &NQ� @ � RK@UD� NM�8 � BNMMDBS�8 P > I @ M C � AB>O�

2 � �� 8��� &NQ� D@BG� ENQJ� BNLL@MC � SGD � 3#,� @RRDQSR� 8 �NQEB� 4NQ� @ � RHMFKD� BKNBJ� BXBKD�#NMMDBS� SGD � NT SOT S� NE� ;8�NQEB� !.$� =� SN �8@DS�

2��� 8 �� &NQ�D@BG�INHM�BNLL@MC � R SQD SBG � > � �VGDM� ;8��cM���#KA �6 ; ��VGDQD�# K A �6 � �9 6 > @ H 4 6 O B N : � >NQ� @ �L @RSDQ� NM� 8 � @MC � # K A �6 � � � 9 6 >@H � U 8 QD>=� NSGDQVHRD�� 4GD�3#,� @RRDQSR�8 �jHM� NMKX� ENQ� @ � RHMFKD� BKNBJ� BXBKD�

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 93: Globally asynchronous locally synchronous systems

�� � � � 1UJPDAOEO� KB�#-O

ENQJ3#,

0GH�

8RDS� � 8QDP0G HK �-.� $4:9

INHM

#KNBJ$(.*&7

3SQ0GH�

$&(0

$FDROB� �� � 0@Q@KKDK� # � � �� L @RSDQ� NM�8�

&NQ� SGD � R SQT B ST QDR � CDRBQHADC� HM� SGD� /OSHL HY@SHNM� RDBSHNM � 3HFM@K� 0@BJHMF� HM� #�� %/R�RTARDBSHNM � QTKDR� 2 K � 2� � @MC� 2 � � L @O� SGD � RODBHEHB@SHNMR� NMSN� BHQBTHSR� RTBG� @R� SGD� NMD�HM� SGD� MDW S� EHFTQD�� %MC8� HR� TRDC� @R� HM� 2��

2 � �� 8���� &NQ� D@BG� 8 �� BNLL@MC � SG D � 3#,� @RRDQSR� 8 ��U>H� RX � ^MKX � E^ Q� @ � RHMFKD� BKNBJBXBKD�� 3 SQD SBG � O HV G B M � ;8 ��! �# KA �6 : � @MC � BNMMDBS� SGD� N T SOT S� NE� ;8*�!.$�SN �8 IDZ�

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 94: Globally asynchronous locally synchronous systems

� � �� 1LA?EBUEJC��4ANEBUEJC�� =J@� !KILEHEJC�=J�#-���J�#T=ILHA ��

8 �3#,

�-.�

$8*9� ? � $7*68NTS�-.�0G HK

&NQJ�ANW

#KNBJ$(.*&7

3 SQ0G HK

$&(0

$FDROB� ���� 3HFM@K�0@BJDC� # � �� L @RSDQ� NM�8�

� �� �� � 3ODBHEXHMF �6DQHEXHMF � @MC � #NLOHKHMF� @M� %/�� !M� %W@LOKD

4N� QDB@O HST K@ SD � VD� HM SQNCTBDC� SGD� %/,� SN� AD� @AKD� SN � FT@Q@M SDD� SGD� U@KTD�R@EDSX�NE� %/ � BHQBTHSR� @MC� SN � RHLOKHEX� SGDHQ� CDRHFM�� !KRN � VD� MDDCDC� SN� @UNHC� SGD � MN S@SHNM@K�BNLOKDWHSX� NE� SGD � %3$R� ENQ� SKHD� ,-� CDRBQHOSHNM� ENQ� @MX SG HMF � ADXNMC� SGD� "@RHB� KNNO �@MC � HM� O @ QSHBT K@ Q� ENQ�NOSHL HY@SHNM � VGDQD�@�L HWDC�%3$ �,NFHB@K� MN S@SHNM �V@R� TRDC � @MC�@KRN� ENQ� SGD � %/ � CDRBQHO SHNM � VGDQD� DUDM� HM� SGD� 3HLOKD� 0 HODKHMDR� SGD � LTKSHOKD� QBP �@BJ �KHMJR� MDDCDC� ENQ�D@BG�L @RSDQ�RK@UD� QDK@SHNM�VDQD� BTLADQRNLD�� 4GD� %/,� R@SHREHDR� @KK� NE�SGNRD� QDPTHRHSDR � @MC� HR� TRDC� MDWS� SN � CDRBQHAD� ENQL@KKX� SGD � ADG@UHNQ� NE�3DHSYhR� 0HODKHMD�-NCTKDR� 30-� ;��=�� 4GDM �VD�UDQHEX� @MC� BNLOHKD� SGDHQ� RODBHEHB@SHNM�

3DHSYhR� 30- � HR� RGNVM� HM� SGD� MDWS� EHFTQD�� &QNL � SGD� CDRBQHOSHNM� NE� SGD � 30-R� @MC �SGD HQ� B HQBT HS� ;��= � SGD � 30-� ADG@UDR� @R� @M� %/� SG @ S � HR� @ � RK@UD� NE� HSR� MDHFGANQ� SN� SGD � KDES�@MC� @ �L @RSDQ� NE� SGD� NMD� SN� SGD � QHFGS�� 4GD� BKNBJ� QTMR� @KK� SGD � SHL D� DWBDOS� VGDM� SGD �%/ �MDDCR� HMOT S� C @ S@ � SG @ S � HR� MNS� QD@CX � NQ� VGDM� HS� MDDCR� SN� N T SO T S� C @ S@ � AT S� SGD� N T SOT S�ATEEDQR� @QB� RSHKK� HM� TRD� EQNL� SGD� OQDUHNTR� SQ@MR@BSHNM �

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 95: Globally asynchronous locally synchronous systems

�� � � � 1UJPDAOEO� KB�#-O

!BJ��

2DP��

$@S@�O@SG� KNFHB�@MC�QDFHRSDQR

� &HMHSD�RS@SD

BNMSQNK

,N@C�NTSOTS,N@C� HMOTS

$2)6%2

��U�#KNBJ

#,/#+

! �2TM

,N@C ��!BJNTSOTS

$FDROB� ���� 4 GD � NQHFHM@K� 30- � EQNL� ;��=

5RHMF� SGD �%/, �VD�B@M� RODBHEX� @M� %/� SG @ S � ADG@UDR� KHJD� SGD� 30-� CDRBQHADC� @ANUD��3TOONRD� @M� ,-� 30-�� G@R� @ � L @RSDQ� 30- K� @MC� @ � RK@UD� 30-� � RN� SGD� OHODKHMD� G@R� ��RS@FDR�

DN�30-�

A HMC HMF R�30-K�KN@CNTS� � � 30-���N@CHM 30-���N@CNTS� � � 30-3�KN@CHM�

L NCT KDR�� 3-0, � 30-� � 30-��� � � G @M C RG @J D � U O G H K � � KN@CHM � KN@CNTS�

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 96: Globally asynchronous locally synchronous systems

� � �� 1LA?EBUEJC��4ANEBUEJC�� =J@�!KILEHEJC� =J�#-���J�#T=ILHA ��

'JEPE=HEVA�KNNO

HK=@�EJ���� �� ��HK=@KQP��� X

DMC

$FDROB� ���� 30- � 3ODBHEHB@SHNM�V HSG � SG D � %/,

4GD� UDQHEHB@SHNM� HR� SQHU H@ K � RHMBD� SGDQD � @QD� NMKX� SVN� HMCDODMCDM S� O@Q@KKDK� G@MCRG@JDRHFM@KR � D@BG� NE�VGHBG� HR� HMUNJDC� NMBD� ODQ� KNNO�V HSG � @ �IN HM �EN QJ � BNLL@MC � R@SHREX HMF� @��BXBKD� BNLLTMHB@SHNM� OQNSNBNK�

.NV � SGD�L HCCKD�LNCTKD � 30-� � HR�BNLOHKDC� HMSN�@ �B HQBT HS�TRHMF�SGD�L @OOHMF �QTKDR�&NQ� BK@QHSX �VB� @OOKX� SGD� QTKDR� NMKX� SN� SGD � 30-��30-�� QDK@ SHNM � RHMBD� SGD� 30-��30-�QDK@SHNM � HR� @ KL NRS� HCDMSHB@K�

�� &QNL � SGD� AHMCHMF� RDBSHNM� VD� EHMC� SG @ S � 30-�� HR� @ � L @RSDQ� NE� 30-�� NM� IL>ALRQ��QDPTHQHMF� � � G@MCRG@JD�VHQDR� � � � � K@ADKDC� KN@CNTSQ D � � @MC � KN@CNTS@BEB�

� � 4 GD � 3#,� VHKK� N T SO T S� 2� � KN @C NT S�NQIS�UX H� � @RRDQSHMF� HS � ENQ� NMD� BKNBJ� BXBKD� VGDM�SG D � 3#,� QD@BGDR� SGD� R S@ SD �VGDQD� KN@CNTS �� @OOD@QR� HM� SGD � BNCD�

�� 4GDQD � VHKK� AD� @ � ENQJ� ANW� 2�� BNMMDBSDC� @R� ENKKNVR�� KN@CNT SBHD@Q� KN @ C N T S@BEB� @MC �KN@CNT SNT S� � KN@CNT SQDP�

�� 4 GD � NT SOT S� NE� ;)N@CNTS�/QEB� !.$� �MR:� HR� EDC� SN� SGD� KN@CNT S�DS� HMOT S� NE� SGD� ENQJ � ANW��0��

�� & HM@KKX � SGD� N T SO T S� NE� ;KN@CNT S�NQEB� !.$� KN@CNTSQD�)� /2 � KN@CNTS@BEB=� HR� EDC� SN� SGD�R SQB SB G �> H � HMOT S� NE� SGD � BKNBJ�

� � !OOKXHMF� SGD � R@LD� QTKDR� SN � SGD � 30-��30-,� QDK@SHNM � VB� B@M� NAS@HM � SGD� RK@UD� RHCD�NE� SGD � BHQBTHS � BNLOKDSHMF� SGD � 30-�� BNMSQNK� RGNVM� HM� SGD� ENKKNVHMF� EHFTQD�

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 97: Globally asynchronous locally synchronous systems

� � � � 1QII=NU

*K=@�'JLQP

$KNG�>KT

1!'

*K=@EJ� *K=@-QP�R�LDEH� R�LDEH

E �� � J

.DEH .DE�

!HK?G

1PN.DEH

' K=@-QP*=P?D!

.DE�

-QP0?M

>KNG�>KT

-QP��?G

$FDROB� ���� #NLOHKDC� 30-

.NSHBD� SG @ S � SGD� BNLOHKDC� 30-� BNLO@QDR� E@UNQ@AKX�V HSG � SGD� NQHFHM@K� 30- � NE� ;��=��) S � HR� @ �LDLADQ� NE�@ �FDMDQ@K� E@LHKX� NE�BHQBTHSR � SGD�%/ � RODBHEHB@SHNM� B@M�AD�LNCHEHDC� @MC�QDBNLOHKDC� D@RHKX � @MC� U@KTD�R@EDSX� B@M� AD� FT@Q@MSDDC �� !KRN� MNSD� SG @ S � SGHR� B HQBT HS� HR�UDQX � RHLOKD� SN� BNMRSQTBS� TRHMF� NTQ� RXMSGDRHR� SDBGMHPTD � @MC� SG @ S � VD� BNTKC� ATHKC� LNQD�BNLOKDW�L@BGHMDR�V HSG � B@RD�

Z� �� 1QII=NU

!M�@QBG HSDB ST Q@ K�@ KSD QM@SHUD � ENQ�CDRHFMHMF�U@KTD�R@ED�'!�,3� RXRSDLR�V HSGNT S� TRHMF�RXMBGQNMHYDQR� G@R� ADDM� OQDRDMSDC � @MC� HS� V@R��ENTMC� SG @ S � RTBG� L@BGHMDR� G@UD� @ � U@QHDSX�@MC � BNLOKDWHSX� SG @ S � DWBDDCR� AX� E@Q� SG @ S � NE� TMRXMBGQNMNTR� L@BGHMDR�� 4GD� %/R� VDQD�NOSHL HYDC� SN �@KKNV� HMBQD@RDC�O@Q@KKDKHRL �ADSVDDM�BNL OTS@ SHNM �@MC �BNLLTMHB@SHNM � @MC�@ � RODBHEHB@SHNM� K@MFT@FD� %/,� V@R� OQNONRDC�� 4GD� %/,� @KKNVR� @ � CDRHFMDQ� SN� CDRBQHAD�@MC � LNCHEX� SGD� RODBHEHB@SHNMR� NE�%/R� D@RHKX � HM� ROHSD� NE� SGD� ONRRHAKD� BNLOKDWHSX� NE� SGD�BNQQDRONMCHMF�BHQBTHSR�� 4GHR�RODBHEHB@SHNM�B@M� AD�@T SNL @SHB@KKX �UDQHEHDC� ENQ�U@KTD�R@EDSX �@MC � SGDM � BNLOHKDC� NMSN� BNLO@BS� @MC � E@R S� BHQBTHSR�

4GD� L @HM� KHL HS@ SHNM � NE� %/R� HR� SG @ S � SGDX� B@MMN S� ONKK� @ � L TKSHO KD� RDS� NE� KHMDR

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 98: Globally asynchronous locally synchronous systems

� � � 1QII=NU � �

@MC� SG @ S � SGD HQ� '!� BNLLTMHB@SHNM� L TRS� ENKKNV� @ � ��BXBKD� NQ� @� ��BXBKD� BNLLTMHB@SHNM�OQNSNBNK�� 7 GDM� SGDHQ� ODQENQL@MBD� V@R� CHRBTRRDC� HS� V@R� RDDM� SG @ S � HE� SGD � @OOKHB@SHNM�B@M� AD� @BBNLLNC@SDC� AX � @M� %/ � RSQT B ST QD � %/R� B@M� NTS�ODQENQL � DUDM� TMRXMBGQNMNTR�L@BGHMDR�� %/R� CN� MN S� TRD� RXMBGQNMHYDQR � B@MMN S� G@UD� TMANTMCDC� RSQD SBG HMF � ODQHNCR �QDRONMC� HLLDCH@SDKX� SN � @RXMBGQNMNTR� QDPTDRSR � @MC� QD R S@ Q S � SGD HQ� BKNBJ� HM� OG@RD� V HSG �HMBNLHMF� QDPTDRSR�

����� ��� ����������������������������������������� ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 99: Globally asynchronous locally synchronous systems

!KJ?HQOEKJ

Z�� 1QII=NU� =J@�!KJ?HQ@EJC�0AI=NGO

3XMBGQNMNTR�RXRSDLR�B@MMNS�FQNV�HM�BNLOKDWHSX�V HSGNT S�KHL HS�ADB@TRD�SGDX�G@UD� SN�HM SD Q@B S� V HSG� N SGDQ� BNLONMDMSR� SG @ S� B@MMNS� RG@QD� SGD � R@LD� BKNBJHMF� BNMSQNKR � ADB@TRD�NE�CDK@XR� HM� SGD� BNLLTMHB@SHNM� @BQNRR� @�RXRSDL � @MC � ADB@TRD� NE�BKNBJ� RJDVR�� (NVDUDQ �HE� VD� O@QSHSHNM � @ � RXRSDL � @KK� SGD � V@X� CNVM� SN� HSR� RHLOKDRS� ONRRHAKD� RTA�BNLONMDMSR �SGD � BNLLTMHB@SHNM� LDBG@MHRLR� ADSVDDM� SGDRD� DKDLDMSR� VNTKC�CNL HM@SD� SGD�RO@BD� @MC �SHL D�TRDC� ENQ� SGD�@BST@K� BNLOTS@SHNMR�� !R�@ �BNMRDPTDMBD� NE�SGDRD� SVN�NOONRHMF� E@BSNQR �VB� BGNRD� SN� TRD� @�'!�,3� RSQTBST QD �

7D� @M@KXYDC� SGD� '!� HMSDQ@BSHNMR� HM� ADSVDDM� ,3� L@BGHMDR � BDMSDQHMF� NM� SGD � G@M�CKHMF�NE�BNLOKDSHNM�RHFM@KR� @MC� NM� SVN�JHMCR�NE�QDKH@AHKHSX � B@KKDC� U@KTD�R@EDSX�@MC � SHLD��R@EDSX�� 4GHR� @M@KXRHR� KDC� SN� @ � S@WNMNLX� NE� @QBG HSDB ST QDR � VGDQD� VD� CHRSHMFTHRGDC� SVN�FDMDQ@K� BK@RRDR� NE�U@KTD�R@ED�'!�,3�L@BGHMDR� SG @ S �VB� B@KKDC� TMRXMBGQNMNTR� SGNRD� SG @ S �QDBDHUD� @RXMBGQNMNTR� RHFM@KR� NM� VGHBG� SGDQD � HR� ���� QDRSQHB SHNM �VG@SRNDUDQ� @MC� DRB@OD�L DMS�SGNRD� HM SDQ@BSHMF �@RXMBGQNMNTRKX� ENKKNVHMF� O@QSHBT K@ Q�BNLLTMHB@SHNM� OQNSNBNKR��4GD� QDRS�NE�SGD� C HRRDQS@ SHNM �BNUDQDC� SGD�@M@KX SHB �@MC �RXMSGDSHB �OQNAKDLR�ONRDC� AX � SGDRD�

SVN� BK@RRDR� NE�L@BGHMDR�

4GD� CHRBTRRHNM� NE� TMRXMBGQNMNTR� L@BGHMDR� ADF@M� V HSG� @ � R STCX � NE� @� R SQD SBG@A KD �

BKNBJ� @MC� @ � RXMBGQNMHYDQ� V HSG � @ � L DS@RS@A HKHKX � CDSDBSN Q � VGHBG� VD� SGDM� TRDC� SN � ATHKC �U@KTD�R@ED� '!�,3� L@BGHMDR�� 7B� CDUDKNODC� @� OQNA@AHKHRSHB � LNCDK� SN� @M@KXYD� P T @M SHS@ �SHUDKX� SGD� SQ@CB�NK4R� ADSVDDM� QDKH@AHKHSX � SG QNTFGOT S � @MC� QD@K�SHL D� BNMRSQ@HM SR � @MC

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 100: Globally asynchronous locally synchronous systems

� � 1QCCAOPEKJO� BKN� $QNPDAN� 1PQ@U ��

BNMBKTCDC� SG @ S � TMRXMBGQNMNTR� L@BGHMDR� B@M� QTM � @ S � GHFGDQ� RODDCR� @MC� �VHSG� LTBG�GHFGDQ�QDKH@AHKHSHDR�SG @M �DPTHU@KDMS�RXMBGQNMNTR�L @BGHMDR�TRHMF�BNMUDMSHNM@K�BKNBJR� @MC�RXMBGQNMHYDQR�

% RB@ODL DMS�L@BGHMDR� S@JD�@CU@MS@FD�NE�JMNVHMF�HM�@CU@MBD�SGD �C HQDBSHNM �HM�VGHBG�@RXMBGQNMNTR� HMOT SR� B@M�L@JD� @ � SQ@MRHSHNM �� SGDX � @QD�U@KTD�R@ED�V HSGNT S� RXMBGQNMHYDQR��"X� QDPTHQHMF� SG @ S � @RXMBGQNMNTR� HMOT SR� ENKKNV� O@QSHBT K@ Q� OQNSNBNKR � VD� CDUDKNODC� %/R�V HSG � ENTQ� @CU@MS@FDR� NUDQ� TMRXMBGQNMNTR� L@BGHMDR�� SGDX � QDPTHQD� KDRR� G@QCV @QD � RHMBD�%/R�CN� MN S�TRD� RXMBGQNMHYDQR�� SGDX � QDRONMC� E@RSDQ � RHMBD�%/R�CN�MN S�MDDC�RXMBGQNMHY@�SHNM � BKNBJ�BXBKDR�� SGDX � QDRONMC� HM�ANTMCDC� SHL D � RHMBD�%/R�G@UD� MN�L DS@RS@A HKHSX �CDSDB�SN Q � SN �V @ HS� ENQ�� @MC � SGD HQ� BKNBJR� QD �R S@ Q S� HM� OG@RD� V HSG � SGD � DCFDR� NE� HMBNL HMF� DW SDQM@K�@RXMBGQNMNTR� RHFM@KR�� %/R� @QD� R SQT B ST Q@ KKX � LTBG� LNQD� BNLOKDW� SG @M � TMRXMBGQNMNTR�L @BGHMDR � A T S� VD� RGNVDC� GNV� SN � UDQHEX� SGD� U@KTD�R@EDSX� NE� %/ R� @MC � GNV� SN� BNLOHKD�%/ � RODBHEHB@SHNMR� NMSN� DEEHBHDMS� G@QCV @QD�

)M� SGD � @OODMCHBDR � VD� OQNUD� RDUDQ@K� SGDNQDL R� QDKDU@MS� ENQ� SGD � CDRHFM� NE� '!�,3�L@BGHMDR�� 4GD� "84� SGDNQDL � OQNUDR� HS� HR� M N S� @KV@XR� ONRRHAKD� SN � CDBHCD� HM� @ � ANTMCDC�@L NTM S�NE�SHL D� HE�@M �@M@KNF�RHFM@K�HR� @ANUD�@ �FHUDM� SG QDRGNKC �� 4 GD �5 MBDQS@ HM SX �SGDNQDL �RGNVR� SG @ S �@ �L @BGHMD� SG @ S �RNKUDR�@ �"(84�OQNAKDL �B@MMN S�G@UD�BDQS@ HM SX �@ANT S�AN SG �SHLD�@MC� SGD� U@KTDR� V HSG � VGHBG� HS� NODQ@SDR�� & HM@KKX � @ � SGDNQDL � @ANT S� SGD � TMCDBHC@AHKHSX �NE� U@KTD�R@EDSX� ENQ� %/ � BHQBTHSR� RGNVR� SG @ S � HS� HR� HLONRRHAKD� SN� CDBHCD� @KFNQHSGL HB@KKX�V GDSGDQ� @M � %/ � BHQBT HS� HR� U@KTD�R@ED�� 7B� @KRN� CHRBTRR� HM� N SGDQ� @OODMCHBDR� SGD � CDRHFM�NE� R SQD SBG@A KD � BKNBJR� @MC� RGNV� DW@LOKDR� NE� NTQ� SDBGMHPTDR� HM� TRD� HM� @B ST@K� HM SDFQ@SDC �BHQBTHSR�

)M� BNMBKTRHNM � SG HR� SGDRHR� OQNUHCDR� @ � MDV� SGDNQDSHB@K� @MC� O Q@B SHB@ K� EQ@LDVNQJ� ENQ�SGD � CDRHFM� NE� QDKH@AKD � GHFG�ODQENQL@MBD� '!�,3� L@BGHMDR�

Z�� 1QCCAOPEKJO�BKN�$QNPDAN�1PQ@U

4GD� ENKKNVHMF� O@ SG R �L@X� AD� VNQSG� OTQRTHMF�

@� # HQBT HSR� @MC �0QNBDRRHMF�� )S�VNTKC�AD� TRDETK� SN �G@UD�E@RSD Q�@MC �LNQD�BNLO@BS�CDRHFMR�ENQ�RSNOO@AKD �BKNBJR �ONRRHAKX� KHMJHMF� SGD� RODDC� BNMSQNKR�NE�SG D �BKNBJ� SN� RNLD�OQNBDRR�CDODMCDM S� O@Q@L DSDQ � RN� SG @ S � @ � OQNBDRR� QDRT KSHMF � HM� E@RSDQ� F@SDR� VNTKC� @T SNL @SH�B@KKX� QDRT KS� HM� @ � E@RSDQ� BKNBJ�� ) S� VNTKC�@KRN� AD� HM SDQDRSHMF � SN� RSTCX � SGD� OG@RD�KNBJHMF�BHQBT HSR� MDDCDC� SN � ATHKC� TMRXMBGQNMNTR� L@BGHMDR� V HSG� GHFG�OQDBHRHNM� RSQD SBG@A KD �

BKNBJR� # G@O SDQ� �� @MC � SGD� KNBJHMF� LDBG@MHRLR� MDDCDC� SN � RV HSBG� @ � R SQD SBG@A KD

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 101: Globally asynchronous locally synchronous systems

� � 1QCCAOPEKJO� BKN�$QNPDAN� 1PQ@U

BKNBJ� ADSVDDM� HM SD QM@K� @MC� DWSDQM@K� EQDPTDMBX� BNMSQNK� RDD� SGD � 0DQENQL@MBD� @MC �2DKH@AHKHSX � NE� %/R� RDBSHNM� HM� # G@O SDQ� ��� 3TBG� VNQJ� RGNTKC� @CCQDRR� CDRHFM� L @Q�FHMR � QDOQNCTBHAHKHSX � @MC � XHDKCR� ENQ� AN SG � RSQD SBG@A KD � BKNBJR� @MC � RXMBGQNMHYDQR�V HSG �L DS@RS@A HKHSX � CD SDB SN QR� RDD� # G@O SDQ� ��

A� ! KFNQHSGL R� @MC� ! QBGHSDBSTQDR�� ) S � VNTKC� AD� HM SDQDRSHMF � SN � DWODQHL DMS� V HSG � MDSR� NE�,-R� V HSG � U@QHNTR� SNONKNFHDR� RDD� SGD� #NLOKDW� %/R� RDBSHNM� HM� # G@O SDQ� �� @MC � SN�CDUDKNO� @KFNQHSGL R� SG @ S � VNTKC� S@JD� ETKK� @CU@MS@FD� NE� SGD � QDRT KSHMF � @QBG HSDB ST QDR��4GD� BGNHBD� NE� @OOQNOQH@ SD � F Q@MT K@QHSX � ENQ� AN SG � TMRXMBGQNMNTR� @MC� DRB@ODLDMS�L@BGHMDR� HR� @M � NODM� PTDRSHNM�� ) S �L HFGS�AD� ONRRHAKD� SN � ODQENQL � @ � R S@ SHR SHB@ K� @M@KXRHR�SN�TRD�SG D �EQDDCNL �FHUDM�AX�SGD�O @ QSH@ K�NQCDQHMF�NE�RNLD�S@RJR� HM�SGD �,-R �QDNQCDQHMF�SGDL � RN� @R� SN� L@WHLHYD� SGD� SG QNTFGOT S� NE� SGD� FKNA@K� RXRSDL � RDD� / OSHL HY@SHNM � HM�SGD � @OODMCHBDR�

B� 3XRSDLR� @MC � .DSVNQJR�� 4GD� CHRBTRRHNMR� N E� SGD� ETMC@L DMS@K� BNLLTMHB@SHNM� O QNA�KDLR� BNUDQDC� HMCHUHCT@K� @RXMBGQNMNTR� RHFM@KR� @MC � V@XR� SN� G@MCKD � SGDL � R@EDKX� @MC�PTHBJKX� RDD� # G@O SDQ� ��� 4GDQD� @QD� @B ST@KKX � L @MX� BK@RRDR� NE� RHFM@KR�� D�F� �BNMSQNKR �@CCQDRRHMF� KHMDR � C @ S@ � KHMDR � BQ@�� ) S � VNTKC� AD� U@KT@AKD� SN � CDEHMD� RXRSDL @SHB@KKX � SGD �HM SDQ@BSHNMR� ADSVDDM� SGDRD� BK@RRDR� NE�RHFM@KR� FHUDM� CHEEDQDMS�CDK@X� @MC� RJDV� @RRTLO�SHNMR� @MC � @KRN� SN� CDUDKNO� OQNSNBNKR� @MC � BHQBT HSR� SN� OQNUHCD� BNMUDMHDMS�V@XR� SN � KHMJ�R SQT B ST QDC �ATRDR�V HSG �SGD �RXMBGQNMNTR�BNLONMDMSR�NE�TMRXMBGQNMNTR�NQ�DRB@ODLDMS�RXRSDLR�

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 102: Globally asynchronous locally synchronous systems

0ABANAJ?AO

;�=� !C@LR � 2 �� DS�� @K��� a0B>I 2 FJ B� "BQB@QFLK� L C� *>Q@E� 0BPLIRQFLK� 3PFKD� 2EOBPELIA�+B>KPb�� 5 MHSDC �3 S@ SDR� 0 @ SDM S� .N�� � ��� ��� � *TMD � �����

;�=� !F@QV@K �!�� @MC�3@KY �!��� a+ FMP 6 �� 2EB�#UQBOK>I�'K QBOC>@Bb�� HM SDQM@K� QDONQS � .NU��� � #NL OTSDQ� 3XRSDL R� , @ANQ@SN QX � 3 S@MENQC �5MHUDQRHSX�

;�=� !FBQV@K@ � 4 ��� a.RQQFKD �. B QO F� , BQP� QL� 5 LOHb�� )%%% �4# � $DBDLADQ� �����

;�=� !GN �!�� @MC�5KKL@M � *��� a.OFK@FMIBP� L C�!LJMFIBO�" BPFDKb��!CCHRNM�7DRKDX� ����

;�=� !MBD@T � &��� a� � 1VK@EOLKLRP� �MMOL>@E�CLO� !IL@HFKD� 4 *1 '�1 VPQBJ Pb�� )%%% � *33# �6NK�� 3#��� � . N �K � &DAQT@QX � �����

;� =� ! QL RSQNMF � $�� BS�� @K��� a"BPFDK� L C�� PVK@EOLKLRP� !FO@RFQP� � PPRJ FKD � 3K?LRKABA�%>IB�" BI>VPb�� )%%% � 4# � 6NK�� #��� � .���� � $DBDLADQ� �����

;�=� "@QA@BBH �-��� a� K �'KQOLAR@QFLK� QL�'1. 1b��#-5�#3������� �$ DO@QSL DMS�NE�#NLOTSDQ�3BHDMBD � #@QMDFHD�-DKKNM� 5MHUDQRHSX� �����

;� =� " @QQ �$�� @MC � :BGM@ � 0 ��� a.OL?>?FIFQVb�� " QNNJR�� #NKD� 0TAKHRG HMF �#N�� ����

;�=� "@QQNR � *�� @MC� *NGMRNM � "��� a#NRFS>IBK@B� L C� QEB� �O?FQBO�� QEB� 1VK@EOLKFWBO�� QEB�*>Q@E�� >KA� QEB� 'KBOQF> I�" BI>Vb�� )%%%� 4# � 6NK�B��� � .N�� � *T KX � �����

;��=� # @ SS �)��� a2FJB�*LPP� 2EOLRDE� %>QFKD� L C��PVK@EOLKLRP� *LDF@� 1FDK>I�.R IPBPb�� )%%%�4# � &DAQT@QX � �����

;��=� #G@MDX � *�� �� 2NRDMADQF � &��� a!E>O>@QBOFW>QFLK� >KA� 1@>IFKD� L C� +-1� $IFM $ILM�.BOCLOJ>K@B� FK�1VK@EOLKFWBO��MMIF@> QFLKPb�� #@KSDBG�#NMEDQDMBD�NM�6,3) �*@MT@QX�����

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 103: Globally asynchronous locally synchronous systems

�� 0ABANAJ?AO

;��=� #G@MDX � 4 ��� e+B>PROBA� $IFM $ILM� 0BPMLKPBP� QL� +>ODFK>I� 2OFDDBOFKDb�� )%%% � 4# �6NK�� B��� � .N��� � $DBDLADQ� �����

;��=� #G@OHQN �$��@MC�-@SGDVR �2��� a!IL@HFKD�!BIIPb��# G@O SDQ���NE�e4 GD �6,3)�$DRHFMDQhR�, HA Q@QXf � !CCHRNM�7DRKDX� ���� � .DVJHQJ � *�� @MC�-@SGDVR � 2 �� �BAP�

;��=� #G@OHQN � $��� a� � !IL@HFKD� !EFM� CL O � + FMP 6b�� ENQSGBNL HMF� HM SD QM@K� QDONQS � .NU������ � #NLOTSDQ�3XRSDLR�, @ANQ@SN QX � 3 S@MENQC � 5MHUDQRHSX�

;��=� #G@OHQN �$��� a!IL@H 1QOBQ@EFKD�1QO>QBDFBP�CLO�+ FMP 6b��ENQSGBNL HMF�HM SDQM@K�QDONQS �.NU�� �� � #NLOTSDQ� 3XRSDLR� ,@ANQ@SNQX � 3 S@MENQC �5MHUDQRHSX�

;��=� #G@OHQN � $��� a'KQBOORMQ� &>KAIFKD� FK � + FMP 6b�� ENQSGBNL HMF � # NL OTSDQ� 3XRSDLR�,@ANQ@SN QX � 3S@MENQC� 5MHUDQRHSX�

;��=� #NTQ@MY � '�� @MC�7@MM � $��� a2EBLOBQF@>I� >KA�#UMBOFJ BKQ>I� BE>SFLO� L C�1VK@EOL KFWBOP� -MBO>QFKD�FK� QEB�+BQ>PQ>?IB�0BDFLKb�� )%%% �4# �6NK�B��� � .N�� � *TMD� �����

;��=� $DMMHR � *��� a� � .OBIFJ FK>OV��O@EFQB@QROB� CL O� >� >PF@� ">Q> $ILT�.OL@BPPLOb�� #NL�OT S@ SHNM �3 SQTBSTQDR� ' QNTO�-DLN� ��� � 0 QN IDB S� -!# �- )4 � ! TFTRS� �����

;��=� %HBGBMADQFDQ �0 ��� ENQSGBNL HMF� SGDRHR � $ DO@QSL DMS�NE�% KDBSQHB@K�%MFHMDDQHMF � 3 S@M �ENQC� 5MHUDQRHSX�

;��=� &DKKDQ � $��� a� K � 'KQOLAR@QFLK� QL� .OL?>?FIFQV� 2EBLOV� >KA� FQP� �MM IF@> QFLKPb�� *NGM�7 HKDX��� 3NMR� )MB� �����

;��=� &QHDCL@M �!��� a1VKQEBPFP� L C�� PVK@EOLKLRP� 1BNRBKQF>I�!FO@RFQP� TFQE�+RIQFMIB 'KMRQ�!E>KDBPb�� )%%%�4# � 6NK�� Bd �� � .N�� � *TMD� �����

;��=� ' TQC � *�� @MC�7@SRNM � )���a">Q>� "OFSBK� 1VPQBJ �CL O�&FDE� 1MBBA�.>O>IIBI� !LJMRQFKD � � . >OQ� ��� &>OAT>OB� " BPFDKb�� 5MHUDQRHSX� NE�- @MBGDRSDQ � #NL OTSDQ� $DRHFM � *T KX ������

;��=� )K@ KOBQM � *�� @MC�-NRDR �9��� a)KLTIBADB� >KA� !LJJLK�)KLTIBADB� FK � >�"FPQOF?RQBA �#KSFOLKJ BK Qb��0QNBDDCHMFR�NE�SGD ��QC�@MMT@K�!#-�3)'!#4�3)'/03�3XLONRHTL�NM� 0QHMBHOKDR� NE�$ HRSQHATSDC� 3XRSDLR � �����

;��=� ) K@MM@ �-��� ODQRNM@K� BNLLTMHB@SHNM�

;��=� )KDMMBRRX � *��� a1IFJ��� � 1 FJ RI> QFLK � >KA�'JMIBJ BKQ>QFLK�*>KDR>DB�CL O� 4*1'�+ F@OL @LABb��$ DO@QSL DMS�NE�% KDBSQHB@K�%MFHMDDQHMF �3 S@MENQC �5MHUDQRHSX �#@KHENQMH@�����

;��=� (HKK � &�� @MC �0DSDQRNM � '��� a'KQOLAR@QFLK � QL� 1T FQ@EFKD� 2EBLOV� >KA�*LDF@>I�"BPFDKb��*NGM �7HKDX� �����

;��=� )KN@QD � #��� a+LKFQLOP�� � K � -MBO>QFKD� 1VPQBJ � 1QOR@QROFKD� !LK@BMQ��� #!#- � 6NK��� � . N ��� � /BSNADQ� �����

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 104: Globally asynchronous locally synchronous systems

0ABANAJ?AO ��

;��=� (NKK@@Q � ,��� a"FOB@Q� 'J MIBJ BKQ> QFLK � L C�� PVK@EOLKLRP� !LKQOLI� 3KFQPb�� )%%% � 4# �6NK�� #��� � .N��� � $DBDLADQ� �����

;��=� ( TQS@CN � -��� e"VK>J F@� 1QOR@QROB� >KA� .BOCLOJ>K@B� L C�� PVJMQL QF@> IIV � FPQ>?IB�1VP QBJ Pb�� $�3B�� $ HRRDQS@SHNM � $ DO@QSL DM S� NE�%KDBSQHB@K� %MFHMDDQHMF �7 @RGHMFSNM�5MHUDQRHSX � 3S�� ,NTHR� �����

;��=� ( TQS@CN �-�� @MC � %KKHNS� $��� a�J?FDRLRP� ?BE>SFLO� LC�ILDF@� ?FPQ>?IB� PVPQBJ Pb�� 0QNB�����SG�! KKBQSNM� #NME�� NM� # HQBT HS� @MC� 3XRSDL R�4GDNQX � /BS�� ���

;��=� - @MM@ � :NG@Q�� a+>QEBJ>QF@>I� 2EBLOV� L C�! LJMRQ> QFLKb��!CCHRRNM�7DRKDX������

;��=� - @QHMN �,��� a%BKBO>I� 2EBLOV� LC�+BQ>PQ>?IB� -MBO>QFLKb��)%%% �4# �6NK�� B��� �.N�� �& DAQT@QX � �����

;��=� - @SGDVR � 2 � � 7 @SRNM � )�� @MC � #GDMBUDQS � $��� a2EB� + BAFRJ � 2BPQBO� &>OAT>OB+ >KR>Ib�� $ DO@QSL DM S� NE�% KDBSQHB@K� %MFHMDDQHMF � 3 S@MENQC � 5MHUDQRHSX � �����

;��=� -D@C � #�� @MC � #NMV@X � ,��� a'KQOLAR@QFLK � QL� 4*1'� 1VPQBJ P��� !CCHRNM� 7DRKDX �����

;��=� . NQCL @M �"�� @MC�- B#NQL HBJ �"��� a+LARI>O��PVK@EOLKLRP� !LKQOLI�"BPFDKb�� )%%%�4# � 6NK�� #��� � .N�� �- @QBG � �����

;��=� .NHBD � $��� a� � 2TL .E>PB� !IL@HFKD�" FP@FMIFKB�CL O �"FDFQ>I�'KQBDO>QBA� ! FO@RFQPb��0G$�4GDRHR � $ DO@QSL DM S� NE�% KDBSQHB@K� %MFHMDDQHMF � 3 S@MENQC � 5MHUDQRHSX� &DA� �����

;��=� 0DBGNTBBJ � -��� a�KLJ>ILRP� 0BPMLKPB� 2 FJBP� L C� 'KMRQ� 1VK@EOLKFWBOPb�� )%%% �4# �6NK�� B��� � .N�� � &DAQT@QX � �����

;��=� 2NRBMADQFNQ � &�� @MC� #G@MDX � 4��� a$IFM $ILM� 0BPLISFKD� 2 FJ B� 2BPQ� ! FO@RFQb�� )%%%�*33# � 6NK�� 3#��� � .N�� � !TFTRS� �����

;��=� 3DHSY � #��� a�PVK@EOLKLRP�1 V P QBJ Pb�� # G@O SD Q��� NE� e)M SQNCTBSHNM� SN�6,3)�3XRSDLRf�AX�-D@C� @MC � #NMV@X � !CCHRNM�7DRKDX� �����

;��=� 3DHSY � #��� a'AB>P� �?LRQ�� O? FQBOPb�� ,@LAC@ � ��RS� 1 T@QSD Q � �����

;��=� 3HMFG � .��� a� � ABPFDK�JBQELALILDV�CL O � PBIC QFJ BA�PVPQBJ Pb��- @RSDQR�4GDRHR � $ DO@QS�L DM S� NQ�% KDBSQHB@K� %MFHMDDQHMF h�- )4 � - K4 �,#3 �42 ���� � �����

;��=� 3SNKK � 0 ��� a&LT� QL� � SL FA � 1VK@EOLKFW>QFLK� .OL?IBJ Pb�� 6,3)� $DRHFM� .NU�$DB������

;��=� 3 STBJH � -����#NW � *��� a1VK@EOLKFW> QFLK � 1 QO>QBDFBPb�� # @KSDBG� #NMEDQDMBD� NM�6,3) �*@MT@QX � �����

;��=� 4@MDMA@THM � !��� a!LJMRQBO� , BQTLOHPb�� 0 QDM SHBD � (@KK� )MB�� �����

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 105: Globally asynchronous locally synchronous systems

�� 0ABANAJ?AO

;��=� 5MFDQ � 3�� ��PVK@EOLKLRP� 1BNRBKQF>I� 1T FQ@EFKD� ! FO@RFQPb�� *NGM � 7HKDX� @MC � 3NMR �7 HKDX�)MSDQRBHDMBD � �����

;��=� 6DDMCQHBJ �(��� �2EB� BE>SFLO� LC�$IFM $ILMP� 3PBA� >P� 1VK@EOLKFWBOP� >KA�.OBAF@QFLK �L C� QEBFO�$>FIROB� 0 > QBb�� )%%%� *33# � 6NK�� 3# ��� � .N�� � !OQHK� �����

;��=� 7 @MM �$��DS�� @K��� ���$RKA>JBKQ>I�.OL?IBJ��PPL@F>QBA�TFQE�QEB�.EVPF@>I�0B>IFW>QFLK �L C� !BOQ>FK� !I>PPBP� LC�. BQOF� , B QPb�� 4DBG�� -DL�� .N����! � !OQHK� ���� � #NL OTSDQ�3XRSDL R� , @ANQ@SN QX �7 @RGHMFSNM� 5MHUDQRHSX � 3S�� ,NTHR �- HRRNTQH�

;��=� 7 NQL@KC � %��� ��� ,LQB� LK� 1VK@EOLKFWBO� LO� 'KQBOIL@H� +>ILMBO>QFLKb�� )%%%� 4# �- @QBG� �����

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 106: Globally asynchronous locally synchronous systems

�>>NARE=PEKJO

! �$ �� @M@KNF� SN � CHFHS@K�!BJ�� @BJMNVKDCFD� �� "NNKD@M�#NMC�� BNMCHSHNM �C�� CDK@X�$�� CDB@X�"(84� �� CDBHRHNM� NM� @ � QD@K� U@KTD�%#�� DWSDQM@K� BKNBJ�%/�� DRB@ODLDMS� NQF@MHY@SHNM�%/,�� RODBHEHB@SHNM� K@MFT@FD� ENQ� DRB@ODLDMS�NQF@MHY@SHNMR��%3$�� DWSDMCDC� R S@ SD � C H@FQ@L �� ��� C @ S@ � EQDPTDMBX��C B�� BKNBJ� EQDPTDMBX��C M �� MNL HM@K� BKNBJ� EQDPTDMBX�&3-�� EHMHSD� R S@ SD � L@BGHMD�'!�� FKNA@KKX�@RXMBGQNMNTR�))#�� G@QL NMHBR�SN�BKD@Q� RDS�' � � HMOT S�)#�� HM SDFQ@SDC � BHQBT HS�*:� KNRR�,-�� KNB@K� L @BGHMD�,3�� KNB@KKX�RXMBGQNMNTR�-%�� LDLNQX� DKDLDMS�-4"&�� L DCHTL � SHL D� ADSVDDM� E@HKTQDR�-��� N T SOT S �P�� PT@KHEHDC�0:� QD@K�

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 107: Globally asynchronous locally synchronous systems

� �>>NARE=PEKJO

2DP�� QDPTDRS �R�� RS@AKD�3#,�� RXMBGQNMNTR� BNMSQN K� KNFHB�3%-�� RHLOKD� DRB@ODLDMS�L@BGHMD�3,�� RTARSQ@ SD � K@MFT@FD�3.�� RSNQ@FD� MNCD�30-�� 3DHSYhR� OHODKHMD� LNCTKDR�2�� SG QNTFGOT S�TMRX�� TMRXMBGQNMNTR � TMRXMBGQNMHYDC �TMRXA�� TMRXMBGQNMNTR�V HSG � ANTMCDC� RSQDSBGHMF �U�� U@KHC�UP�� U@KHC�PT@KHEHDC�

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 108: Globally asynchronous locally synchronous systems

�LLAJ@ET� ��� 1PNAP?D=>HA� !HK?GO

) S � HR� ONRRHAKD� SN � BNMRSQTB S�U@QH@AKD�RODDC� RSQD SBG@A KD � BKNBJR� @R� HM� ;��=� NQ� AX� @RRDLAKHMF�@ �QHMF�NE�LNCTKDR� @R� HM�# G@O SDQ� ��� .NMDSGDKDRR � RTBG� BKNBJR�@QD� MN S�@KK� SG @ S �BNMUDMHDMS �@MC � RHMBD� RSQD SBG@A KD � BKNBJR� @QD� BQTBH@K� ENQ� TMRXMBGQNMNTR� @MC � DRB@ODLDMS�L@BGHMDR �H S � HR�VNQSGVGHKD� SN � @M@KXYD� SGDL � @MC� SN� BNMRHCDQ� GNV� SN� CDRHFM� @MC � HLOQNUD� SGDL � HM� @�RXRSDL @SHB �V@X�

! KSGNTFG� CHFHS@K� BKNBJR� @QB� MNQL@KKX� CDRHFMDC� TRHMF� @M@KNF� LDSGNCR � VD� B@M� @ARSQ@B S�SGD � JDX� @M@KNF� BNLONMDMSR� AX� OQNUHCHMF� SGDHQ� ETMBSHNM@K� CDRBQHOSHNM�� 4GDM� CHEEDQDMS�BHQBTHSR� B@M� AD� AT HKS� V HSG� SGDRD� OQHL HSHUD� AKNBJR � @MC� SGD� FKNA@K� ADG@UHNQ� B@M� AD�CDSDQL HMDC � V HSGNT S� TRHMF� @M@KNF� L DSGNCR� NTSRHCD� SGD� OQHL HSHUD� BNLONMDMSR�� 7D�OQNUHCD� OGXRHB@K� HL OKDL DMS@SHNMR� ENQ� SVN� RTBG� OQHL HSHUDR�� SGDM�VD�NAS@HM � SGD� ADG@UHNQ�NE� SGD � BKNBJ� EQNL � SGD� RNKTSHNMR� SN � DPT@SHNMR� SG @ S �LNCDK� SGD�BKNBJ � TRHMF� SGD� ETMBSHNM@K�

CDRBQHO SHNM � NE� SGD� OQHL HSHUD� DKDLDMSR�

Z�� .NEIEPERA�#HAIAJPO��"AH=UO� =J@�"A?=UO

!� CDK@X� BKDLDMS� HR� SGD � EHQRS� OQHL HSHUD � @MC � VD� TRD� SGD� MN S@SHNM � LRQ� � � A�FK�� &NQ�BNMBQDSDMDRR � @RRTLD� VD�ATHKC� H S �TRHMF�BNLAHM@SHNM@K� KNFHB � @R� RGNVM� HM� SGD� MDWS� EHFTQD��#@KK� S � SG D � RV HSBGHMF�SHL D� NE� @�F@SD� HM� SGD� SDBGMNKNFX� ADHMF� TRDC�

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 109: Globally asynchronous locally synchronous systems

�� � � .NEIEPERA�#HAIAJPO�� "AH=UO� =J@�"A?=UO

HM

HM

NTS

CDK@XNTS

$FDROB� ���� ! �CDK@X� DKDLDMS

7 GDM� @ �C HF HS@K� HMOT S�SN �@ �CDK@X�DKDLDMS�BG@MFDR� U@KTD � SGD � N T SO T S�VHKK� ENKKNV� SGD� HMOT S�@ � SHLD� [C[� K@ SD Q � @RRTL HMF�SGD� HMOTS�SQ@MRHSHNM � SHL D� HR�NE�SGD�NQCDQ�NE�L @FMHSTCD�NE�@ �EDV�Q � @MC � SGD� HMOT S� CNDR� MN S� BG@MFD� @F@HM� V HSGHM� @ � ODQHNC� RL@KKDQ� SG @M � *C[�� )E� SGD � HMOT S�CNDR�MN S�R@SHREX �SGDRD�@RRTLOSHNMR �VD�CN� MNS�B@QD�V G@S�G@OODMR�V HSG �SGD�NT SOT S � RHMBD�VD�VHKK� @KV@XR� R@SHREX� SGDL � VGDM�LNCDKHMF� SGD � BKNBJ�

4GD� RDBNMC� OQHL HSHUD� HR� @ � eCDB@Xf � @MC �VD�TRD� SGD �MN S@SHNM � LRQ�� �" �FK �� &NQ� BNMBQDSD�MDRR� R@JD � @RRTLD�VD�ATHKC � HS� TRHMF� SGD� M-/3�BHQBT HS� RGNVM� HM� SGD � MDWS�EHFTQD�� ! �CDB@X�HR� @M � @RXLLDSQHB� CDK@X� SG @ S � CDK@XR� QHRHMF� DCFDR� LTBG� KDRR� SG @M � HS� CDK@XR� E@KKHMF� DCFDR��,DS� [: QH� b[� GD� SGD � CDK@X� ENQ� HM E � @MC� : " C >R : � AD� SGD� CDK@X� ENQ�Y�MI�� 7D� @RRTLD� SG @ S � HE� @M�HM OT S� OTKRD� HR� RGNQSDQ� SG@M � [ � $ Q H R D [ � � SG D � NT SOT S�L @X� AD� CHFHS@KKX � TMCDEHMDC�� / SGDQV HRD �HM OT S� OTKRDR� VHKK� AD� RSQDSBGDC� AX� @M� @L NTMS� :" �>R:�d� [: Q I @ D [ �

7D� B@M� HLOKDLDMS� @ �CDB@X�DKDLDMS� AX�LNCHEXHMF� @M� M-/3�CXM@L HB�LDLNQX� BKDLDMS��[ _ Q S R D [ � B@M� GD� E@HQKX � RGN QS� SGD� OQNO@F@SHNM� SHL D� SGQNTFG� @� EDV� F@SDR � @MC� :" G>R:� HR�SGD � SHLD� HS� S@JDR� SN � KD@J� SGD� BG@QFD� EQNL� SGD� RSNQ@FD� MNCD�� 4N� BNMSQNK� SGD� RODDC� @ S�VGHBG� BG@QFD� KD@JR � VD� TRD� @ �O@RR� SQ@MRHRSN Q� VGNRD� F@SD� HR� BNMSQNKKDC� AX� @M� DWSDQM@KKX �RDS� @M@KNF� UNKS@FD�� 4GHR� CDB@X� RODDC� BNMSQNK� @KKNVR� TR� SN� BG@MFD� [�_ � [� NUDQ� @�VHCD�Q@MFD� V HSGNT S� @EEDBSHMF� : " O F> B :�

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 110: Globally asynchronous locally synchronous systems

� �� �J� EJRANOEKJ� � � @AH=U�NEJC ��

UCC

HMRSNQ@FDMNCD

FMC CDB@X�RODDC

NTS

* K *

NTS� ?

$FDROB� �(Q �� ! � CDB@X� DKDLDMS

Z�� !HK?G�%AJAN=PEKJ

7D�VHKK�ATHKC �BKNBJR�AX� HMSDQBNMMDBSHMF�@KL NRS� HCDMSHB@K�LNCTKDR�� %@BG�LNCTKD � @R�VDKK�@R� SGD� RHFM@KR� HS� DL HSR � VHKK� AD� CHRSHMFTHRGDC� AX� @ � RTAHMCDW�� 'HUDM� @M � NQCDQDC� RDS� NE�M �LNCTKDR � VD� CDEHMD� JATP�V�� @R�JLAK�F���� � F�B���SGD � MDW S�NMD� HM� @ � QHMF� NE�LNCTKDR�

4GD� @OOQN@BG �VB� ENKKNV�MDWS� HR� SN� TRD� SGD� CDK@X�@MC� CDB@X� ETMBSHNMR� SN � R S@ SD �DPT@SHNMR�SG @ S �G@UD�NRBHKK@SNQX�RNKTSHNMR� HM� SGD � SHLD�CNL@HM�� )�X�@M@KXYHMF�SGDRD�DPT@SHNMR�VB�VHKK�AD� @AKD� SN� CDQHUD� LNRS� NE� SGD � QDKDU@MS� OQNODQSHDR� @MC� KHL HS@SHNMR� NE� SGD� BNQQDRONMCHMF�BHQBTHSR�

� �� � !M� HMUDQRHNM� � � CDK@X� QHMF

%UDM� HE� HS � VDQD� ONRRHAKD� SN� ATHKC� HMUDQSDQR� V HSGNT S� CDK@XR � VB� BNTKC� MN S� TRD� SGDL � SN�ATHKC� @ � BKNBJ � @R� B@M� AD� RDDM� HM� DPT@SHNM� !�, � VGHBG� CNBR� MNS� G@UD� @M� NRBHKK@SNQX�

RNKTSHNM� HM� SHLD�

;JATP�\�� �

4GDQDENQD � VB� L TRS� HMSQNCTBD� CDK@XR�� KDS� A� AD� SGD� CDK@X� HMUNKUDC� HM� BNLOTSHMF� @M�HMUDQRHNM�� 4GD� DPT@SHNM� ENQ� @ �MNQL@K� QHMF� NRBHKK@SNQ� HR�

>MDW SEH� ��� >>��� k>kg�

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 111: Globally asynchronous locally synchronous systems

� � � !HK?G� %AJAN=PEKJ

VGHBG�G@R�@M �NRBHKK@SNQX� RNKTSHNM � A T S�NMKX�EN Q�M �NCC�� 4N� BG@MFD� SG D �RODDC�NE�SGD �BKNBJ�SGD� CDK@X� SG QNTFG � RNLD� LNCTKDR� L TRS� AD� @ KSDQDC � �B�D���3DHSY� ;��=� RDKDBSR� NMD� NE� RDUDQ@K�@ KSD QM@ SD � O @ SG R �V HSG � CHEEDQDMS� CDK@XR�

� �� � !M� HMGHAHSHNM� � � CDB@X� QHMF

4GDQD� @QD� @ � MTLADQ� NE� N SGDQ� DPT@SHNMR� SG @ S � G@UD� NRBHKK@SNQX� RNKTSHNMR � A T S � VD�VHKK� FN�CHQDBSKX � SN � SG D � NMD�VD� TRD� ENQ� RSQD SBG@A KD � BKNBJR�� )M � SGD � ENKKNVHMF� DPT@SHNM�

;JATP�P�� ��� �� �����

HE�� `�VDQD� GHFG� ENQ� @ �ODQHNC� KNMFDQ� SG @M � :"OF>B:�� " �� F �VNTKC�FN� GHFG�� .NMDSGDKDRR � SGD�HMGHAHSHNM� O@ SG � OQDUDMSR� RS@FD�� JATP��E�� EQNL �FNHMF� GHFG�TMSHK�� `� E@KKR�� 4GDQDENQD � @ �RS@FD�FNDR� GHFG� NMKX�@ ESD Q� HSR� OQDCDBDRRNQ� FNDR� KNV � @MC � RS@XR�GHFG� ENQ� @ �CDB@X� ODQHNC� :" �>R:��! �LNQD� BNLOKDSD� DPT@SHNM� VGHBG� S@JDR� HMSN� @BBNTMS� SGD � CDK@X� HMUNKUDC� HM� BNLOTSHMF�SGD�!.$� VNTKC� AD�

;J?TP�E��` � @��E���"��C�F� � � � ��

VGHBG� G@R� @M� NRBHKK@SNQX� RNKTSHNM� ENQ� AN SG � @MC � DUDM� M �

3HMBD�VD� G@UD� CDBNTOKDC� SGD� QHRD� @MC � E@KK� SHLD� CDK@XR � VD� B@M� DKNMF@SD� @ � OG@RD� AX � HM�BQD@RHMF� :" C>FF:�V HSGNT S�@EEDBSHMF� SGD � KDMFSG� NE�RTBBDDCHMF�OG@RDR�� )E�VD� S@JD �K �� �� �VD�B@M� NAS@HM � SVN� MNM�NUDQK@OOHMF� BKNBJ� OG@RDR� RDO@Q@ SDC � AX �F@OR� @MC � G@UD� HMCDODMCDMS�BNMSQNKR� ENQ� SGD � MNQL@K� KDMFSG� NE�D@BG� NMD� NE� SGDRD�

� �� � !M� HMGHAHSHNM � � � CDB@X� QHMF�V HSG � R SQD SBG HMF

4N�HMSQNCTBD�RSQD SBG HMF �VD�L TRS�AD�@AKD� SN�DWSDMC� SGD�NT SOT S�NE�@�RS@FD� ENQ�@M�@ QA HSQ@ QX �ODQHNC� @R� KNMF� @R� RNLD� PQOB Q@E � RHFM@K� QDL @HMR� @RRDQSDC � � @R� HM� SGD� MDWS� DPT@SHNM�

>MBWSH� � � ��_��H=� � R SQD SBG � !��

VGHBG� NE� BNTQRD� G@R� SGD� R@LD� NRBHKK@SNQX� RNKTSHNM� @R� DPT@SHNM� ! ��� VGDM� MN� R SQD SBG �

NBBTQR�� # KD@QKX � HE� PQOB Q@E � HR� Q@HRDC� @ S� @ QA HSQ@ QX � SHLDR � NQ� G@R� G@Y@QCR � SGD � RNKTSHNM� SN �DPT@SHNM�!��� RGNVR� SG @ S � SGDRD�VHKK� RGNV� TO� HM� SGD� N T SO T S� NE� SGD �RS@FD�� (DMBD � VB�@KKNV�RSQD SBG HMF � NE� @ � OG@RD� LKIV�VGDM� HSR� BNQQDRONMCHMF� OG@RD� HR� @ KQD@CX � @BSHUD� H�D� �R SQD SBG

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 112: Globally asynchronous locally synchronous systems

� �� �J�EJDE>EPEKJ� � � @A?=U�NEJC�SEPD� OPNAP?DEJC ��

LTRS� AD� PT@KHEHDC� � MDWSH�� 4GDQDENQD� SGD� DPT@SHNM� FDSR�LNCHEHDC� @R� ENKKNVR�

� M D W S � � � � ;� � �!�_ � � = � 6� ;� M D W S H �!�R SQD SBGMNWSH=�� !��

)M� DPT@SHNM� !�� � HE� PQOB Q@E � FNDR� @V@X� ADENQD� SGD � MNQL @K� DMC� NE� SGD� CDB@X � HS� VHKK� MNS�@EEDBS� SGD � OG@RD� KDMFSG � A T S� HE� H S � RS@XR� KNMFDQ � SGD� OG@RD� HR� DWSDMCDC�� )E� SGD � RSQD SBG �RHFM@K� G@C � @ � CXM@L HB� G@Y@QC � @ ESD Q � SGD� DMC� NE� SGD� CDB@X � DPT@SHNM� ! ��� RGNVR� SG @ S � HS�BNTKC�AD�O QNO@F@SDC �SN � � M DW S H� � 4N�@UNHC�SG HR�G@Y@QC � VD�QDPTHQD�SG @ S �R S Q D SB G X � NMKX�AD�@KKNVDC� SN �L@JD�G@Y@QC�EQDD� SQ@MRHSHNMR� SN � YDQN� CTQHMF � VGHBG� HR� @ �QDPTHQDL DMS� SG @ S �HR�L D S�AX� SGD� RSQD SBG HMF �MDDCR� NE�AN SG � DRB@ODLDMS�@MC �TMRXMBGQNMNTR�L@BGHMDR�� .NSD�HM� DPT@SHNM�!��� SG @ S �� MDW S H H � ��� �VDKK�@R� @KK� RTBBDDCHMF�F@OR�@MC �OG@RDR � @QD�MN S�@EEDBSDC�HM� @MX �V@X� @RHCD� EQNL� ADHMF� CDK@XDC � MN� L @SSD Q � GNV� KNMF� �� �� HR� R SQD SBGDC � H�D� �MN� F@O�NQ� OG@RD� FDSR� DUDQ� RGNQSDMDC� NQ� KDMFSGDMDC� CTD� SN � @ � RSQD SBG HMF � NE�@ � OQDBDCHMF� OG@RD�

! S� SG HR� ONHMS � SGD� O@QSH@ KKX � CDUDKNODC� BKNBJ� KNNJR� @R� ENKKNVR�

RSQD SBG

#,/#+�-/$5,% UCC

KQPEJ

FMCFMC

C DB@X �RO DDC

FMC

LDE�

LDEH

NTS L NCTKD�

R SQ

NTS L NCTKD�

RSQ

L NCT KD K

R SQ

NT S LNCTKD�

RSQ

NTS

DKJ�HMHS� RSQB SBG �OG H�)

$FDROB� ���� ! �3HLOKHEHDC� 3 SQDSBG@A KD � #KNBJ

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 113: Globally asynchronous locally synchronous systems

� � � !HK?G�%AJAN=PEKJ

0TKRHMF� NMD� NE� SGD � R SQD SBG � KHMDR� ENQ� @ � KNMF� ODQHNC� R S@ Q SR � SG HR� BKNBJ � @MC� OG@RDR� NQ�F@OR� B@M� AD� RSQD SBGDC � ENQ� TMANTMCDC� ODQHNCR� AX� @RRDQSHMF � SGD HQ� BNQQDRONMCHMF� PQOBQ@E �BNMSQNKR� D�F� �VD� RSQD SBG � > � AX� @RRDQSHMF� SGD� R SQD SBG � HMOT S� NE� LNCTKD� �� V HSG � @ � RHFM@K�SG @ S �QHRDR� @R� @�P �M��RHFM@K�� 4GD�MNQL @K� KDMFSG�NE�OG@RDR� @MC �F@OR�B@M �AD� RD S�V HSG � SGDHQ�BNQQDRONMCHMF� RODDC� BNMSQNKR�

� �� � )MGHA HSHMF � SGD � .DWS� 3S@FD

)M� OQHMBHOKD � HS� RDDLR� SG @ S � SGD � BKNBJ� RGNVM� @ANUD� HR� EHMD � @MC � HM� E@BS� HS � DUDM�VNQJR�ENQ� @ � EDV� C@XR� ADENQD� G@QLNMHBR� @OOD@Q � NQ� SGD � BKNBJ� RSNOR�� 4N� CHRBNUDQ� SGD� QD@RNM�@MC � SN � BTQD� SGDRD� OQNAKDLR �VD� @M@KXYD� DPT@SHNM�!�� �� 7 G@ S� ENKKNVR� HR� @ �LNQD� BNLOKDSD�UDQRHNM� NE� DPT@SHNM�! �� � SG @ S � S@JDR� HMSN� @BBNTMS� SGD� QDKDU@MS� BNLAHM@SHNM@K� CDK@XR�

>MDWSH� � � ;CH��H�� � C� ;>MDWSb�� R SQD SBG MDWSI=�� !��

3TBBDDCHMF�OG@RDR� RGNTKC� MN S�AD�GHFG�@ S �SGD � R@LD� SHL D � A T S�VD�B@M� RDD� HM� DPT@SHNM�!��� SG @ S � ��MBWSS� VHKK� ADBNLD� GHFG� [*�Q �@D[� SHLD� @ ESD Q� RKIBPP� SGD � HMGHAHSHNM� O@ SG �VGHBG� S@JDR� [BE[[� SHLD� HR� E@RSDQ�� 4GDQDENQD� VD� LTRS� R@SHREX�

C [ S � � :" OF�B [� ! ��

BKN� �Da?TP �E�� JKP� PK� CHEP?D

� �� � 0G@RD� ,DMFSG

"DB@TRD� NE� SGD� HMDQSH@K� BG@Q@BSDQHRSHBR� NE�SGD � CDB@X � HS �VHKK� EHKSDQ� NT S� @MX� OTKRD� SG @ S �HR� SNN� M@QQNV �� 4GDQDENQD � VD� L TRS� FT@Q@M SDD � SG@ S�

. � � � :"OF B:�� !��

RN� SG @ S � @ � RS@FD� CDSDBSR� SG @ S � SGD� OQDUHNTR� RS@FD� G@R� FNMD� GHFG� @MC � SGDM � KNV�� )M� SDQL R�NE� DMDQFX � D@BG� RS@FD� LTRS� DL HS� @ � OTKRD� KNMF� DMNTFG� SN � OQNUHCD� SGD� DMDQFX� SN� ETKKX�BG@QFD� SGD� MDWS� RS@FD�� /SGDQV HRD � SGD� BKNBJ� RHFM@K� FNHMF� @QNTMC� SGD� KNNO� NE� LNCTKDR�

C HR@OOD@QR � @R� B@M� AD� DWODQHLDMS@KKX� UDQHEHDC� AX� QTMMHMF � SGD� BKNBJ� NE� ;��=� E@RSDQ� SG@M �SGHR� KHL HSHMF� RODDC�

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 114: Globally asynchronous locally synchronous systems

� �� "APA?PEJC� =J@�#HEIEJ=PEJC� &=NIKJE?O ��

� �� � 3 S@ QST O

)M� @ � QHMF � NRBHKK@SNQ � e@KK� OG@RDR� KNVf� HR� @M � TMRS@AKD� BNMCHSHNM� MN S� @ � RNKTSHNM� SN �HSR� BNQQDRONMCHMF� DPT@SHNM�!���� .DUDQSGDKDRR � RHMBD� 6YZ� �� ��\� HR� @� ONRRHAKD� RNKTSHNM�SN� DPT@SHNM� !�� � @M� DWOKHBHS� LDBG@MHRL � SG @ S � VHKK� C D SDB S� SGHR� BNMCHSHNM� @MC � R S@ Q S � SGD �RSQD SBG@A KD � BKNBJ� HR� MDBDRR@QX�

)E�VGDM� SGD�BKNBJ� HR�MN S�QTMMHMF�NMD�OTKRD� HR� RDMS� SGQNTFG�NMD�RSQD SBG � KHMD �DPT@SHNM�!��� HMCHB@SDR� SG @ S� SGD� NRBHKK@SNQX� ADG@UHNQ� VHKK� ODQRHRS�� )HDMBB � VD�LNCHEX� SGD � DPT@SHNM�!��� AX� BG@MFHMF� HS� ENQ� NMKX� NMD� U@KTD� NE� F�� SG @ S � ENQ� BNMUDMHDMBD�VD� S@JD � @R� ��

&NQ� F �� � � � � ��MDWSc� � � !$ �H=� 6� C� �MBWS��! RSQDSBGMBWSH� 6� R S@ Q S � !���

VGDQD� P Q> O Q � HR� NAS@HMDC� AX� ./2HMF� SGD � U@KTDR� NE� SGD � RSNQ@FD� MNCDR� NE� @KK� SGD � RS@FDR��7D� CN� M N S� ./2� SGD� NT SOT SR � NE� @KK� SGD � RS@FDR � ADB@TRD� SGDX� MDUDQ� NUDQK@O�� .NSD� SG @ S �SGDQD � HR� MN� G@QL � HM� G@UHMF� P Q> O Q � AD� UDQX� KNMF� HS� HR� @ �O QD�R S@ QS� R SQD SBG � A T S � HE� HS� VDQD�@ � OTKRD� RGN QSD Q� SG @M � [*�Q_@D[ � SGD� BKNBJ� VNTKC� M N S� R S@ Q S � OQNODQKX�� (DMBD � VD� L@JD� SGD�L DBG@MHRL � ENQ� CDSDBSHNM� NE� e@KK� RS@FDR� KNVf� UDQX � RKNV�

� �� � $ DSDBSHMF� @MC� % KHL HM@SHMF�(@QLNMHBR

&NQ� QHMF� NRBHKK@SNQR � G@QLNMHBR� L@X� AD� TMRS@A KD � A T S� HM� SGD � RSQD SBG@A KD � BKNBJ� NE�DPT@SHNM� !�� � G@QLNMHBR� B@M� ODQRHRS� HMCDEHMHSDKX�� 4 G @ S� HR � VB� L@X� G@UD

;&NQ�K � � H � � � ' � � !�EB�H�� > � =�� ! �K K

.NSD� SG @ S � @KSGNTFG� SGD� RNKTSHNM� SN � DPT@SHNM� !��� V HSG� SGD� HMHSH@K� BNMCHSHNMR� NE�DPT@SHNM�! ���� G@R� MN� RNKTSHNM� VGDQD� RTBG� G@QLNMHBR� @QB � OQDRDMS � HE� RNLDGNV� VB� L@M@FD� SN �HM SQNCTBD� G@QLNMHBR � SGDRD� @QB� @R� RS@A KD� @R� SGD � CDRHQDC� NRBHKK@SHNM� ENQ� M � � � ��� 4GHR�OQNAKDL � B@M� AD� UDQHEHDC� DWODQHLDMS@KKX� VHSG� SGD� BKNBJ� NE� ;��= � VGDM� SGDQD � HR� @ � ONVDQ�FKHSBG�� 4GDQDENQD � VB� LTRS� BGDBJ� ENQ� @KK� ONRRHAKD� G@QLNMHBR�� / E� BNTQRD � SGDQD� HR� MN�FT@Q@M SDD � SG @ S � @ ESDQ� @ �ONVDQ� FKHSBG� SGD� QDRS� NE� SGD � RXRSDL �VHKK� BNMSHMTD� NODQ@SHMF � A T S�@ S � KD@RS� SGD � BKNBJ� LTRS� QDBNUDQ� @T SNL @SHB@KKX �

7D� B@M� S@KJ � NE� SGD� G@QLNMHBR� HM� SDQL R� NE� GNV� L@MX�LNCTKDR� @ O @ Q S � !�� SGD� V@UDR�@QB� SQ@UDKHMF� �B�D���ENQ� SGD� A@RHB� EQDPTDMBX � H�` � M�� &NQ� H � � � � � SGD � HMG HA HS� LDBG@MHRL �NE� SGD� LNCTKDR� OQDUDMSR� HS�� %UDQX� G@QLNMHB� V HSG� H � � � : K G�= � HR� CD SDB SDC � @R� @M� M �d� H �G@QLNMHB�� !KRN � HS � HR� QDCTMC@M S�SN �BGDBJ� ENQ� @MX�G@QLNMHB�H:� RTBG� SG @ S � HS� HR� @ �G@QLNMHB

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 115: Globally asynchronous locally synchronous systems

�� � � !HK?G� %AJAN=PEKJ

NE�@MN SGDQ� HW � SG @ S � HR� ADHMF�BGDBJDC�� 4GDQDENQD � VD�L TRS�NMKX�BGNNRD� @ �O @ HQ � NE�LNCTKDR�@ S �@ �CHRS@MBD� EB � ENQ� SG D �U@KTDR� SG @ S � @OOD@Q� HM� SGD � G@QLNMHBR�BGDBJ� RDS �VGHBG� HR� CDEHMDC�AX� SG D � ENKKNVHMF� QDBTQRHUD� DPT@SHNM�

(#� � � ZH[� ; = � � � � � �\�d�ZSh[� �� @ �LTKSHOKD� NE� H� HM�(#\�� !���!

&NQ� @ � ��LNCTKDR� T M HS � ENQ� DW@LOKD � VD� MDDC� SN � O T S� @ � RHMFKD� BGDBJ� ADSVDDM� LNCTKDR� ��@MC� � � A T S� ENQ� @ � ��LNCTKDR� TM HS � MN� BGDBJ� HR� MDBDRR@QX�

(DMBD � ENQ� D@BG� U@KTD� HM�(# �VD� BGNRD� @ �O@ HQ� � F � G � RTBG� SG @ S � � G �d�F�i �(# � @MC �VD�

CDEHMD

G@ QL NM HB EI� � � !�X� !���

VGDQD�A�:� HR� SGD � SHLD� HS�S@JDR�SN �BNLOTSD� SGD�G@QL NMHB �CDSDBSHNM�� ) S �HR� HL ON QS@M S�SN�MNSD �SG @ S � HE�VD� DWSDMC� SG D � BKNBJ� SN � M�OG@RDR � A�:� QDL @HMR� @ � BNMRS@M S� ADB@TRD� :''! : � � � M � � �RN� D@BG� NE� SGD�K � LNCTKDR� HR� TRDC� ENQ� @ S �L NRS�NMD�G@QL NMHB� SDQL �

)M� DPT@SHNM�!��� SGDQD � HR� MN�V@X�NE�L @JHMF� @ �G@QL NMHB� RNKTSHNM�U@MHRG �� 4GDQDENQD �VD�L TRS�@CC � @ � eBKD@Qf� SDQL � SN�DPT@SHNM�!�� � RN� SG @ S � SGD� MNM�RSQDSBG HMF � SDQL �ADBNLDR�

� M D W S H � � � ;> H � � c �!�> > H �! B K D @ Q > I = � � ! �� �

4GD� QDL @HMHMF� PTDRSHNM� HR� GNV� SN � BNMMDBS� SGD� eG@QL NMHBS[I� CD SDB SDCf� NT SOT SR � SN � SGD�eG@QL NMHB� BKD@Q�� HMOT SR�� !M@KXYHMF� SGD � RNKTSHNMR� SN � DPT@SHNM� !��� � VB� KHMC� SG @ S � HS� HR�MN S� DMNTFG� SN� IT R S � BKD@Q� B HSGDQ� LNCTKD� F � NQ� LNCTKD� G � � ADB@TRD� SG HR� DPT@SHNM� DWGHAHSR�L DLNQX � RN� VD� MDDC� SN� BKD@Q� D HSGDQ� F � @MC � MBWSH � NQ� G � @MC � MBW SI�� 4 G HR � HMBNMUDMHDMS�L DLNQX�DEEDBS�@OOD@QR�ADB@TRD � @ KSGNTFG�LNCTKDR�MBWSH� @MC �MNWSIh� @QB� ANSG � KNV�VGHKD�G@QL NMHB �I� HR�NM � SG D HQ �QDRODBSHUD�CDB@X�DKDLDMSR�QDL DLADQ�SG @ S �SGDHQ�OQDCDBDRRNQR�VDQD�GHFG� @MC� @ SSDL O S� SN � FN� GHFG� @R� RNNM� @R� SGD � G@QL NMHB� HSRDKE� HR� DKHL HM@SDC�� 4GDQDENQD �VB� B@M� BGNRD� SN� BKD@Q� NMD� NQ� SGD� N SGDQ� V@UD� H� NQ� G � � AT S� VB� L TRS� BKD@Q� @ � RS@FD� @MC� HSR�

RTBBDRRNQ � RN�VB� FDS�

BKD@Q�H� � � BKB@QMDWSH� � � G @ QL NM HB II � !���

VGDQD� BKD@Q� L@X� AD� HLOKDLDMSDC� AX� G@UHMF� HM� D@BG� RS@FD� @M� @ KSD QM@ SD � E@RS� CHRBG@QFD�O @ SG � ENQ� SGD � RSNQ@FD� MNCD� NE� SGD� CDB@X � ST QMDC � NM� AX � SGD� eBKD@Qf� RHFM@K � @R� RGNVM� HM�SGD� MDW S� EHFTQD�

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 116: Globally asynchronous locally synchronous systems

� � 'ILHAIAJP=PEKJ ��

R SQD SBG

;))

HM

FMC ,3)

)*(&=�85**)

$FDROB� ���� # KD@QHMF� SG D � 3 SNQ@FD�.NCD

(1*&7

NT S

Z�� 'ILHAIAJP=PEKJ

.DWS� VD� RGNV� @M� HL OKDL DMS@SHNM� NE� @ � � �OG@RD � U@QH@AKD� RODDC � RSQD SBG@A KD � BKNBJ�SG @ S � HMBNQONQ@SDR� G@QL NMHB� CDSDBSHNM� @MC � DKHL HM@SHNM � @MC � SGD� @T SNL @SHB � R S@ Q S�T O � ED@�ST QDR� CHRBTRRDC� @ANUD�� 4GHR� BKNBJ� G@R� ADDM� TRDC� HM� @B ST@K� HM SDFQ@SDC � BHQBTHSR�� 4GD�K@XNTS� NE� SG HR� M-/3� BHQBT HS� V@R� BNLOHKDC� @MC � BNLO@BSDC� @T SNL @SHB@KKX � TRHMF� ,@U@

���:�

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 117: Globally asynchronous locally synchronous systems

� � 'ILHAIAJP=PEKJ

RODDC F @O��

85**)�5-.��

85**)�5-.1�

85**)�,&5���R SQD SBG O G HS

$FDROB� ���� � �0G@RD � 6@QH@AKD� 3ODDC � 3 SQD SBG@A KD � #KNBJ

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 118: Globally asynchronous locally synchronous systems

�LLAJ@ET� �� #TLANEIAJP=H�+=?DEJAO

Z�� 2DA�+A@EQI�2AOPAN

4GD�-DCHTL�4DRSDQ� ;��= � HR� @ �ETMBSHNM@K� SD R SD Q � ENQ� C HF HS@K� )#R � VGHBG� HR� ADHMF� TRDC�AX� RDUDQ@K� TMHUDQRHSHDR�� 4 GD � SDRSD Q� HR� HLOKDLDMSDC� A@RHB@KKX� V HSG � SGQDD� BTRSNL � BGHOR��/MD� NE� SGDRD� BGHOR � SGD � 4 DRS�#NMSQN KKDQ � BNLLTMHB@SDR� @RXMBGQNMNTRKX�V HSG � @M� ,3)����SN� DWBG@MFD� SDRS� UDBSNQR� @MC� N SGDQ� HMENQL @SHNM� MDBDRR@QX� SN � RD S� NQ� SD R S � SGD� U@KTDR� NE�SGD� OHMR� NE� SGD�BGHO� ADHMF� SDRSDC �� 4N� @ SS@ HM � @ �UDQX� GHFG� QDKH@AHKHSX � SG D �- DCHTL � �EDRSD Q�

G@R� @M� TMRXMBGQNMNTR� @ QBG HSDB ST QD �

4 GD �-DCHTL�4DRSDQ�TRDR�SGD �R SQD SBG@A KD �BKNBJ�RGNVM�HM�!OODMCHW�!�@MC �RXMBGQNMHYDQR�V HSG � L DS@RS@A HKHSX � CDSDBSHNM � @R� SGD � NMD� RGNVM� HM� SGD� ENKKNVHMF� EHFTQD � VGHBG� V@R� @KRN�BNLOHKDC� @MC � BNLO@BSDC� TRHMF� ,@U@� ;��=�� 4G HR� RXMBGQNMHYDQ� R@LOKDR� @M� @RXMBGQNMNTR�HMOT S� CTQHMF ��M:� @MC� L@X� HMEQDPTDMSKX � QDPTDRS� @ �R SQD SBG � NE�M F �� 4GD� RXMBGQNMHYDC� C @ S@ �HR� @U@HK@AKD� HM� SGD� N T SO T S� @R� @�� FM:� RHFM@K�� )S� OHODKHMDR� SGD� RXMBGQNMHY@SHNMR � RN� SG @ S � HS�B@M� CN� NMD� RXMBGQNMHY@SHNM� HM� D@BG� ETKK� BKNBJ� BXBKD� ENQ� LNQD� CDS@HKR� RDB� ;�� � �� � �=�

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 119: Globally asynchronous locally synchronous systems

�LLAJ@ET� ��#TLANEIAJP=H�+=?DEJAO �

897*9(-�'&7� ;))� 4:95:9

�3�3����&EYH

,3) .35:9 ;)) ,3)

$FDROB� ���� ! �3XMBGQNMHYDQ�V HSG �- DS@RS@A HKHSX �$ DSDBSHNM

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 120: Globally asynchronous locally synchronous systems

� � +ELO�6

Z�� +ELO�6

-HOR�8 �HR�@ �G HFG�ODQENQL@MBD � OHODKHMDC �2)3#�QDCTBDC�HM RSQTBSHNM �RDS�BNL OTSDQ �L TKSH�L HBQNOQNBDRRNQ�RXRSDL � BT QQDM SKX �ADHMF�CDUDKNODC�@ S �3 S@MENQC �TMCDQ�SGD �C HQDBSHNM �NE� *NGM �(DMMDRRX� @MC�- @QJ �(NQNVHSY�� ,NB@K� B@BGDR� @MC� BN�OQNBDRRNQR� @QD� TRDC� SN � HM�BQD@RD�SG D �ODQENQL@MBD�NE�SGD �L @BGHMD�� 4N�G@MC KD �SGD �HM SDQ@B SHNM �@LNMF�SGD�OQNBDRRNQ �SG D � KNB@K� B@BGDR � SGD � BN�OQNBDRRNQR� @MC � L @HM � L DLNQX � CHEEDQDMS�U@QH@SHNMR� NE�%/ R� RDD�/ O SHL HY@SHNM � NE�%/R� HM� # G@O SDQ� �� @QD� ADHMF�BNMRHCDQDC� ;�� � �=�

3HMBD� - HOR�8� HR� CDRHFMDC� SN � QT M � V HSG � @ � ��OG@RD � ��-(:� BKNBJ � @MC � UDQX � RGN QS�F@OR � SG D � R SQD SBG@A KD � BKNBJ� B@M� AD� L @CD� N T S� NE� SVN� RS@FDR�� 4GD� @T SNL @SHB � R S@ Q S�T O �L DBG@MHRL � RDD�!OODMCHW�!� G@R� ADDM�L @CD� DW SDQM@K�SN � SGD �BKNBJ � @MC �RHMBD� @ ���RS@FDR�R SQD SBG@A KD � BKNBJ� B@M hS � G@UD� G@QL NMHBR� RDD� !OODMCHW�!� SGD � QDRTKSHMF � #-/3� UDQRHNM�NE�SGD �BKNBJ� ;��=� HR�DWSQDL KX�RHLOKD� HS�G@R�@OOQNWHL @SDKX �NMD�SG HQC � SGD�MTLADQ� NE�F@SDR�NE� SG D � BKNBJ� RGNVM� HM� !OODMCHW� !�� &NQ� EQDPTDMBX� RS@A HKHSX � SGD � RBGDLD� CDRBQHADC� HM�# G@O SD Q� �� (HFG�0QDBHRHNM� 3 SQD SBG@A KD � #KNBJR� VHKK�AD� TRDC� ;��=�

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 121: Globally asynchronous locally synchronous systems

�LLAJ@ET� !�� 2DA� "04�=J@� 3J?ANP=EJPU� 2DAKNAIO

)M�SG HR�@OODMCHW�VD�OQDRDMS�OQNNER�NE�SG D �"04� SGDNQDL �@MC �SGD �5 MBDQS@ HM SX �SGDNQDL ��4GDNQDL R� RHL HK@Q� SN� SGD� "04�SGDNQDL � G@UD� ADDM� OQDRDMSDC� ADENQD� ;�� � �=�� (DQD � RNLD�V G@ S�VD@JDQ�@RRTLOSHNMR� @QD�L@CD � RN� SG @ S � SGD � BNMBKTRHNMR� B@M� AD� @OOKHDC�LTBG�LNQD�CHQDBSKX� SN �@ �U@QHDSX �NE�OQNAKDLR�� 4GD�5 MBDQS@ HM SX �SGDNQDL �@MC� SGD �BNMBKTRHNMR� CDQHUDC�EQNL � HS� @QD� MDV�

Z�� ,KP=PEKJ� =J@��OOQILPEKJO

!R� V@R� CHRBTRRDC� HM� # G@O SDQ� � � @R� E@Q� @R� SGD � NODQ@SHNM� NE� A HRS@A KDR� HR� BNMBDQMDC �- @QHMN�R� O@ODQ� ;��=� HR� BNMBKTRHUD� HM� OQNUHMF� SG @ S � RDPTDMSH@K� BHQBTHSR� DWONRDC� SN � HMOTSR�SG @ S �B@M� BG@MFD� @RXMBGQNMNTRKX�V HSG� QDRODBS� SN� SGD� @BSHU HSX � NE�SGD �B HQBT HS�B@MMN S�@UNHC�L DS@RS@A KD � BNMCHSHNMR�

/TQ� @OOQN@BG � ATHKCR� NM� - @QHMNhR� SGDNQDL � HM� SGD� ENKKNVHMF� V@X�� VN� ANSG � @RRTLD�MNM�@M SHBHO@SN QX �BNMSHMTNTR�L@BGHMDR�VGNRD�G HRSNQX �B@M� AD� RTARTLDC� ENQ� SGD� OTQONRD�NE� OQDCHBSHMF� ET ST QD � ADG@UHNQ� HM� SGD� eR S@ SD f� NE� SGD� L@BGHMD�� 4GD� L@HM� CHEEDQDMBD� HR�SG @ S � VB� CN� MN S� @RRTLD� NTQ� RXRSDL R� SN� AD� RDPTDMSH@K� L @BGHMDR � @MC � SG @ S � HMRSD@C� NE�OQNUHMF� SG @ S �NT Q� RXRSDLR� B@MMN S� @UNHC�L BS@RS@A HKHSX � VB� OQNUD� SG @ S � SGDX � B@MMN S�L@JD�RNLD� JHMCR� NE�CDBHRHNMR�TMCDQ� O@QSHBT K@ Q� BNMCHSHNMR�� 7 GDM� SGD� " 04 � SGDNQDL � HR� HMUNJDC�HM�NQCDQ� SN � OQNUD� SG @ S � RNLD� NODQ@SHNM�L@X�OQNCTBD�L BS@RS@A HKHSX � HS� HR� MN S�MDBDRR@QX� SN�OQNUD� EHQRS� SG @ S � @ � RDPTDMSH@K� L@BGHMD� HR� MDBDRR@QX� SN� ODQENQL � SGD� NODQ@SHNM � @R� VNTKC�AD� MDDCDC� V HSG�- @QHMNhR� SGDNQDL �

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 122: Globally asynchronous locally synchronous systems

� � � .NKKB�KB�PDA�".��2DAKNAI

#@KK� ?LRKABA�� @MX�� BG@MFD� SG @ S � HR� ANTMCDC� >?LSB� AX � RNLD� ONRHSHUD� U@KTD � @MC �@KRN� ?BILT� AX � @ � MNM�YDQN� U@KTD� H �D � @ � SVN�RHCDC� ANTMC�� 4GD� CHRBTRRHNM� V HKK� QDEDQ�NMKX� SN � UNKS@FDR� ENQ� SG D � R@JD� NE� BNMBHRDMDRR � A T S� HM � FDMDQ@K� VD� BNTKC� QDENQLTK@SD� SGD �@QFTL DMSR�TRHMF�N SGDQ�OGXRHB@K�O@Q@L DSDQR��B�D ���BTQQDM SR�� 4GD�A@RHB�OGXRHB@K�LNCDKHMF�@RRTL OSHNMR� SG @ S �VHKK� AD� TRDC� @QD�

` � !BBTQ@BX�!RRTLOSHNM�� &NQ� @MX� FJ MIBJ BKQ>QFLK �NE�@ � KNFHB� B HQBT HS� SGDQD �HR�@ �U@KTD�� � RTBG�SG @ S �SGD �B HQBT HS�@>KKLQ� AFPQFKDRFPE �BNMRHRSDMSKX �@MC �BNQQDBSKX �ADSVDDM�U@KTDR�KDRR� SG @M � � � @O @ QS�

` � # NMSHMTHSX � ! RRTLOSHNM�� !RRTLD� SG @ S� UNKS@FDR� @QD� DUDQXVGDQD� @LKQFKRLRP� >KA�AFCCBOBKQF>?IB�CRK@QFLKP� L C�QFJ B� �F�B ���UN KS@FD �SHL D� BTQUDR� @QD� RLNNSG�

4GDQD � @QD� RNLD� E@HQKX� NAUHNTR� HLOKHB@SHNMR� NE� SGDRD� @RRTLOSHNMR�� 4GD� EHQRS� NMD� HR�SG @ S � CHEEDQDMS� C HF HS@K� U@KTDR� L TRS� AD� RNLD� ANTMCDC� UNKS@FD� @ O @ Q S � RN� SG @ S � SGDX � B@M� AD�CHRSHMFTHRGDC� @R� CHEEDQDMS� U@KTDR�� 4GD� RDBNMC� NMD� HR� SG @ S � MN� NARDQU@AKD� U@KTD� BG@MFD�B@M� AD� HMRS@M S@MDNTR� ADB@TRD� CHEEDQDMS� U@KTDR� L TRS� CHEEDQ� AX� @ � ANTMCDC� @L NTMS� @MC �ADB@TRD� NE� SGD� BNMSHMTHSX � @RRTL OSHNM�� 4G HQC � SGD�F@HM � NE�@MX� CDUHBD�L TRS�AD�ANTMCDC �ADB@TRD� NSGDQV HRD� HS�VNTKC� AD� ONRRHAKD� SN� BNM RSQT B S� CDUHBDR� SG @ S �U HN K@SD� SGD� BNMSHMTHSX �

@RRTL OSHNM �

7D�VHKK� OQNUD� MDW S� SG @ S � SGD� A@RHB� @RRTLOSHNMR� KD@C� SN � SGD � HLONRRHAHKHSX� NE�RNKUHMF�SGD � "04�OQNAKDL � HM� @ � ANTMCDC� @L NTMS� NE�SHL D�

` � 4GD� "04�OQNAKDL �� FHUDM� SGD� @RRTLOSHNMR� NE�KHL HSDC � @BBTQ@BX� @MC � BNMSHMTHSX � NE�U@KTDR � L D@RTQD� @ � UNKS@FD� @MC � CDBHCD� HE� H S � HR� @ANUD� NQ� ADKNV� @ � BDQS@HM � SGQDRGNKC��!M� HMBNQQDBS� @MRVDQ� HR� @BBDOS@AKD� ENQ� UNKS@FDR� KDRR� SG @M � � � @ O @ Q S � EQNL � SGD� FHUDM�SGQDRGNKC � A T S� SGD� @MRVDQ� L TRS� AD� @ �CHFHS@KKX�CDEHMDC� U@KTD�

Z�� .NKKB�KB�PDA� ..+�2DAKNAI

4 G D N Q DL � ��� 2EBOB� FP� KL� J>@EFKB� QE>Q� @>K� PLISB� QEB� "04�MOL?IBJ� FK � >� ?LRKABA�>JLRKQ� L C� QFJB�

. OL L C�� 3TOONRD� SG @ S �VD� @ SSDL O S� SN � ATHKC� @ � BNLAHM@SHNM@K� L @BGHMD� � � SG @ S � RNKUDR� SGD �"04�OQNAKDL �� )SR � B HQBT HS� L TRS� L@O� SGD� HMOT S� ' � @MC � SGD� SGQDRGNKC � 4 � NMSN� @M � N T SOT S�� � � 4N� CDBHCD� V GDSGDQ� SGD� N T SO T S�RGNTKC� AD� L @OODC� NMSN�4QTD�NQ�NMSN �&@KRD � FHUDM� SGD�KHL HSDC� @BBTQ@BX� @RRTL OSHNM � SGD� CHEEDQDMBD� ADSVDDM� � � ENQ� ' � � � 4 �d���� @MC� � � ENQ� ' � � �

4 �� � �RGNTKC�AD�AHFFDQ�SG @M � RNLD�FHUDM�D� � � � �� (DMBD �VB�L@JD� C � ' � � � 4 �d�� � � -M>I>B

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 123: Globally asynchronous locally synchronous systems

� � 2DA�"04�!H=OO�=J@� PDA�!KNKHH=NEAO�KB�PDA�"04�2DAKNAI ���

@MC � � ) � � � 4 �� �� � � � -O�JBQ�VGDQD� -O�JB� @MC� � $>IPB� @QD� BNMRS@M SR�VGNRD� CHEEDQDMBD� HR�AHFFDQ� SG @M � SG D � FHUDM� D�

3HMBD� SGD � RKNOD� NE� � � BNQQDRONMCR� SN � SG D � F@HM� NE� SGD� BHQBTHS � SG D � RKNOD� L TRS� AD�ANTMCDC � @MC � ADB@TRD� NE� SGD� BNMSHMTHSX � @RRTLOSHNM � � � L TRS� G@UD� @ � MNM�DLOSX� QDFHNM�V HSG HM � ;4� � 1 �2 � � � = � RTBG� SG @ S � /I @H@D� � � � � � � - OJ B � &NQ� SG HR � QDFHNM � � � B@MMNS� AD�L @OODC � NMSN�4 QTD� NQ� &@KRD� ADB@TRD� NE� SGD � KHL HSDC� @BBTQ@BX� @RRTL OSHNM �� 4GDQDENQD � MN�BNLAHM@SHNM@K� B HQBT HS�VHKK� OQNCTBD� NMKX� C HFHS@K� N T SOT SR � FHUDM� @M � @ QA HSQ@ QX � HMOTS�

' Q@OGHB@KKX � SG HR� ETMBSHNM�@KRN�LNCDKR� @ �LDBG@MHB@K� HMUDQSDQ�@R� SGD � NMD� HM� SGD �MDWS�EHFTQD � V HSG � @ � QHFHC� KDUDQ�� 4GD� HMOT S� RDSR� SGD � ONRHSHNM� NE� SGD� KDES� @ QL � NE� SGD� KDUDQ � @MC �SG D � N T SO T S� HR� HMC HB@SDC � AX� SGD� QHFG S� @ QL � NM� SGD � CH@K�� )M � SDQL R� NE� SG D � EHFTQD � SGDQD � @QD�ONRHSHNMR� NE� SGD� @QL � ENQ�VGHBG� NAUHNTRKX� SGD � N T SOT S� HR� MN S� CHF HS@K�

"7:*

�&18*

�35:9

�:95:9

$FDROB� ���� ! �BNLAHM@SHNM@K� CDBHRHNM� BKDLDMS

4GDQDENQD � VB� @QD� ENQBDC� SN � BNMRHCDQ� RDPTDMSH@K� BHQBTHSR� SN� RNKUD� SGD�"04�OQNAKDL ��"TS � HE�VD� B@M� RNKUD� SGD�"04�OQNAKDL � HM� @ �ANTMCDC� ODQHNC� TRHMF� @ �RDPTDMSH@K�L@BGHMD �SGDM �VB�BNTKC�ATHKC�V HSG�H S �@�eODQEDBS�RXMBGQNMHYDQf� NMD� SG @ S�B@MMN S�QDL@HM�L BS@RS@A KB�ENQ�TMANTMCDC� ODQHNCR� ;�=� ENQ�@ �RXMBGQNMNTR�L@BGHMD � BNMSQ@C HBSHMF �- @QHMNhR� SGDNQDL ��4GDQDENQD � HS� HR� MN S� ONRRHAKD� SN � RNKUD� SGD � "04� OQNAKDL � HM� @ � ANTMCDC� @L NTMS� NE� SHLD��� � � � � � � >

Z�� 2DA� "04�!H=OO� =J@� PDA�!KNKHH=NEAO�KB� PDA�"04�2DAKNAI

4GD� "04�BK@RR� BNMS@HMR� MTLDQNTR� OQNAKDLR� NE� O Q@B SHB@ K� HM SDQDRS�� 7B� VHKK� RGNV�SG @ S � OQNAKDLR� ADKNMF� SN� SGD� "04�BK@RR� AX� RGNVHMF� SG @ S � SGDHQ� RNKTSHNM� QDPTHQDR� RNKUHMF

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 124: Globally asynchronous locally synchronous systems

� � � 2DA� "04 �!H=OO� =J@� PDA�!KNKHH=NEAO� KB�PDA�"04 �2DAKNAI

@ � " 04 �O QNAKDL �� 3NLDSHLDR�VD�VHKK� S@JD � RGN QSBT SR �@MC �RHLOKX�RGNV� SG @ S �RNLD� OQNAKDL �HR� DPTHU@KDMS� SN � RNLD� N SGDQ�OQNAKDL �VD� @KQD@CX � RGNVDC�V@R� " 04 � �

3NLD� NE�SGDRD� BNQNKK@QHDR� G@UD� ADDM� @KQD@CX �OQNUDC � A T S� SGD� OQNNER� @QD�LTBG�LNQD�BNLOKHB@SDC� ;��=� NQ� IT R S � KHL HS� SGDLRDKUDR� SN� DPTHU@KDMBD� OQNNER� ;�=�� 4GD� QD@RNM� NTQ�OQNNER�@ QD � RHLOKDQ� HR� SG @ S �VD�B@M� TRD�SGD � " 04 � SGDNQDL �VGHBG�CNDR�M N S�@RRTLD� SG @ S � SGD�B HQBT HS� SG @ S � RNKUDR� SGD� " 04 �OQNAKDL � HR� A HRS@A KD � RN�VD�MDDC� MN S� OQNUD� SG @ S � @ �A HRS@A KD � HR�

MDDCDC� SN � RNKUD� @ �O@QSHBT K@Q� "04 �OQNAKDL �

� �� � #NQNKK@QX�� ! �$ � #NMUDQRHNM

!�NMD�A HS�! �$ �BNMUDQRHNM�BNQQDRONMCR�DW@BSKX�SN �SGD�" 04 � BK@RR�CDEHMHSHNM�� 4GDQDENQD �VD� B@M� @OOKX � SGD� SGDNQDL � @ANUD� @MC � BNMBKTCD� SG @ S � @MX� NMD�AHS� ! �$ � BNMUDQSDQ� VHKK�RNLDSHL DR� QDPTHQD�LNQD� SHLD� SN � OQNCTBD� @ � QDRT KS� SG @M � SGD� SHL D� FHUDM� SN � OQNCTBD� HS�

)E�VD� G@UD� LNQD� SG@M � NMD� A HS � VD�G@UD� SGD� R@LD� OQNAKDL �V HSG � @MX� NE�SGD � AHSR � MN�L @ SSD Q � V G@ S� DMBNCHMF� VD� TRD�� ENQ� D@BG� A HS � SG @ S � BNMUDXR� HMENQL @SHNM � SGDQD �L TRS� DWHRS�RNLD� U@KTD� 4 � NE� SGD� @M@KNF� RHFM@K� @ S �VGHBG� SG HR � A HS� VHKK� RV HSBG� EQNL � ADHMF� L CC �SN� LK��4 GD � RV HSBGHMF� U@KTD� 4 � CDEHMDR� @ � MDV� " 04 � OQNAKDL � VGNRD� @MRVDQ� HR� FHUDM� AX� SG @ S � AHS�NE� SGD � C HF HS@K� NT SOT S�� (DMBD �VD� RGNTKC� DWODBS� SG @ S � @MX�! �$ � BNMUDQSDQ� VHKK� RNLDSHLDR�OQNCTBD� @ � MNM�CHFHS@K� NT SOT S� HE� HS� HR� FHUDM� @� ANTMCDC� @L NTMS� NE� SHLD� SN � R@LOKD� @M�@M@KNF� KHMD� @MC� BNMUDQS� HSR�U@KTD� HM SN � @ � C HF HS@K� NT SOT S�

� �� � #NQNKK@QX�� 3BGL HSS� SQHFFDQ

3NLD�NE� SGD� eRNKTSHNMRf� SN �L DS@RS@A HKHSX � OQNAKDLR� G@UD� @ SSDL O SDC � SN� TRD� 3BGL HSS�SQHFFDQR�� )MCDODMCDMSKX �NE�SGD�GXRSDQDRHR�BXBKD�NE�@ �3BGL HSS� SQHFFDQ � HE�@ �RHFM@K�SG @ S �R S@ QSR �V HSG � HSR�L HMHL@K� U@KTD� HMBQD@RDR� HSR� U@KTD� HMNMNSNMHB@KKX� CTQHMF � @M� HMSDQU@K� ;�N S[= � SGD�3DKK�L HSS� SQHFFDQ� VHKK� G@UD� SN� RVHSBG� EQNL� L CC� SN� LK� @ S� HSR� GHFG� SQHFFDQHMF�ONHMS� 2EFDE��4 G QNTFGNT S� ;��� ��[=� SGD� NT SOT S� NE� SGD � 3 BGL HSS� SQHFFDQ� HMCHB@SDR� VGDSGDQ� SGD� HMOT S� HR�GHFGDQ� SG @M � 2E FDE � NQ� 2NS � VGHBG� HR� @ �" 04 � OQNAKDL �� !M@KNFNTRKX � 2 FLT � CDEHMDR� @MNSGDQ�" 04 � OQNAKDL � NM� CDBQD@RHMF� Q@LOR�

3HMBD� SGD� OQNONRDC� HMOTSR� E@KK� BNLOKDSDKX� V HSGHM� SGD� CNL@HM� NE� @CLHRRHAKD� HMOTSR�ENQ� @ �3 BGL HSS� SQHFFDQ � VB� B@M� @OOKX � SGD� " 0 4 � SGDNQDL � @MC� BNMBKTCD� SG @ S � SGDQD� @QB� HMOTS�O @ SSD QM R � ENQ�VGHBG�@ �3BGL HSS� SQHFFDQ�L@X�RVHSBG� G@KE�V@X�@MC� QDL@HM�V HSG�@M�TMCDEHMDC�N T SO T S� @R� KNMF� @R� MDBDRR@QX� SN� B@TRD� SQNTAKD�

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 125: Globally asynchronous locally synchronous systems

� �� !KNKHH=NU���N>EPN=PEKJ �

� �� � #NQNKK@QX��! QA HSQ@ SHNM

! QA HSQ@ SHNM � HMUNKUDR� CDBHCHMF�VGHBG� NE�SVN� NQ�LNQD� @RXMBGQNMNTR�RHFM@KR� @QQHUDC�D@QKHDQ � RN� @R� SN� F Q@M S� RNL D�QDRNTQBD� SN � SGD � RDMCDQ� NE� SGD� EHQRS� RHFM@K�� , DS� 0 K � CDMNSD�@M� M�CHLDMRHNM@K� QD@K�BO@BD � @MC � K �� @M � M�CHL DMRHNM@K�"NNKD@M� RO@BD�� 4GD� SVN� RHFM@KR�BNQQDRONMC� SN � QTL� OB>I� ETMBSHNMR� CDEHMDC� NUDQ� SGD � SHL D� CNL @HM � @MC � FQ@MSHMF � SGD�QDRNTQBD�SN �NMD�NQ� SGD�N SGDQ�QDPTDRSN Q�BNQQDRONMCR� SN �@ � PFKDIB� LLIB>K �U@KTD�� 4GDQDENQD �NTQ� OQNAKDL � G@R� SN �L@O� @ �U@KTD� HM� H � � HMSN� @ �U@KTD� HM� V �

)E�VD� @ SSDL O S� SN � L @O� 0�� HM SN � ) � � VD� EHMC� SG @ S � RHMBD� SGD� @QQHU@K� NE� D@BG� NMD� NE�SGD � SVN� RHFM@KR� HR� @RXMBGQNMNTR � IT R S � SN � CDBHCD� SG @ S � @MX� NMD� NE� SGDL � G@R� @QQHUDC� HR�DPTHU@KDMS� SN � SGD � ! �$ � BNMUDQRHNM� OQNAKDL �� SN� CDBHCD� SG @ S � @ � BNMSHMTNTR� RHFM@K� G@R�@QQHUDC � VD� L TRS� CDEHMD� SGQDRGNKCR� SG @ S � @KKNV� TR� SN � L@JD� SGD� C HRSHMBSHNM� ADSVDDM�e@ QQHUDCf� @MC � eMN S�@QQHUDCf �� 3HMBD� SGDRD� SGQDRGNKCR�CDEHMD�@ �"04�OQNAKDL � CDSDQL HMHMF�SG @ S � @M � @RXMBGQNMNTR� RHFM@K� G@R� @QQHUDC � HR� @KRN� "04� �

! KSDQM@SHUDKX �VD� B@M� EHQRS� L @O� EQNL �0�� HMSN� H H� V HSG � RNLD� ETMBSHNM� 22� CDEHMDC�NM� 0 H� VGNRD� U@KTDR� BNMS@HM� @KK� SGD� HMENQL @SHNM� MDBDRR@QX� SN � CDBHCD� VGHBG� NMD� @QQHUDC�EHQRS� OQDRTL@AKX � RNLD� RNQS� NE� CHEEDQDMBD� ETMBSHNM�� .N� L @ SSD Q � V G@ S� SQ@MRENQL @SHNM �VD� BGNRD � NMBD� VD� G@UD� SGHR� RHMFKD � QD@K�U@KTDC� ETMBSHNM � VD� RSHKK� G@UD� SN � @OOKX� @�SQ@MREN QL @SHNM � 2"� EQNL�0 : � HM SN � V � SN �ODQENQL �@ QA HSQ@ SHNM �� 2"�B@MMN S�XHDKC�BNMRS@M S�@MRVDQR � RN� SGDQD � LTRS� AD� HMSDQU@KR� HM� 0 : � RTBG� SG @ S � 2"� HR� 4 QTD� HM� RNLD� NE� SGDL �@MC� &@KRD� HM� N SGDQR�� 4GDRD� HMSDQU@KR� L TRS� BNUDQ� SGD� S@ QF D S� CNL@HM� NE� 22 � RHMBD� 2 KK�L TRS� G@UD� SGD� MDBDRR@QX� HMENQL @SHNM� SN� OQNCTBD� SGD� CDBHRHNM�� 4 GD � HMSDQU@KR� B@MMNS� AD�NUDQK@OOHMF�ADB@TRD� SG @ S�VNTKC�QDRT KS� HM�@ �BNMEKHBSHMF�@MRVDQ�� )KDMBD � SGD�HMSDQU@KR�LTRS�

AD� RDL H�NODM�@MC� BNMSHFTNTR � @MC �L TRS�BNUDQ� SGD� S@ QF D S�CNL@HM�NE�22 ��%@BG�NMD�NE� SGD�QD@K� U@KTDR� OQDRTL@AKX� @ �RHMFKD� NMD� SG @ S � BNQQDRONMC� SN � SGD� ANTMC@QHDR� ADSVDDM� SGDRD�RDFLDMSR� L @QJR� @ � SGQDRGNKC� SG @ S �CHRSHMFTHRGDR� SGD� U@KTDR� HM� 2"hR� CDEHMHSHNM� CNL@HM� ENQ�VGHBG� 2"� HR� 4 QTD� EQNL� SGD� NMDR� ENQ� VGHBG� 2"� HR� &@KRD�� # KD@QKX � D@BG� NMD� NE� SGNRD�SGQDRGNKCR� CDEHMDR� @ �"04�OQNAKDL � ENQ� 2"�

)KDMBD � VB� B@M� @KRN� @OOKX� SGD� "04�SGDNQDL � GDQD � @MC� R@X� SG @ S � @MX� @QA HSDQ� SG @ S�L TRS� F Q@M S� @M� @U@HK@AKD� QDRNTQBD� SN� SGD� TRDQ� VGN� QDPTDRSDC� HS� EHQRS� RNLD� EHWDC� SHLD�@ESDQ� SGD� QDPTDRS�V@R�L@CD�VHKK� RNLDSHLDR�F Q@M S� HS � SN� MNANCX�@MC � RNLDSHLDR� SN �RDUDQ@K�TRDQR� @ S � NMBD�� 7 G@S� VHKK� G@OODM � CDODMCR� NM� GNV� VHKK� SGD� C HF HS@K� TRDQR� HM SD QO QD S� SGD�CHFHS@KKX�TMCDEHMDC� RHFM@KR� SG @ S � SGD � @ QA HSDQ� VHKK� RNLDSHLDR� FDMDQ@SD�

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 126: Globally asynchronous locally synchronous systems

K L�

��� 4GD�.(84�#H@RR� @MC� SGD�#NQNKK@QHDR� NE�SGD� .(4:��4GDNQDL

� �� � #NQNKK@QX�� 3XMBGQNMHY@SHNM� @MC � 3@LOKHMF� NE�$ HFHS@K� 3HFM@KR

"NSG �RXMBGQNMHY@SHNM �@MC� R@LOKHMF�NE�C HF HS@K� @RXMBGQNMNTR� RHFM@KR� HMUNKUDR� CDBHC�HMF� HE� @ � C HF HS@K� @RXMBGQNMNTR� RHFM@K� G@R� @QQHUDC � NQ� MN S� V HSG HM � @ � SHL D� VHMCNV��� ) S � FDSR�QDCTBDC�SN � SGD �@ QA HSQ@ SHN M �OQNAKDL �AX �KNNJHMF�@ S �SGD � KNB@K�BKNBJ�@MC � SGD �R@LOKDC�RHFM@K�@R� SVN� RHFM@KR� ENQ�VGHBG�VD� G@UD� SN � CDBHCD� VGHBG� NMD� @QQHUDC � EHQRS�� 7 HSG HM � D@BG� BKNBJ�BXBKD�VD� G@UD� SN � CDBHCD� HE�U�D� G@UD� RDDM� @ � RHFM@K� NQ� MN S�� )E� HS� G@R� @QQHUDC � V HSG HM � SGD �BT QQDM S� BKNBJ� BXBKD � HS � LD@MR� HS � B@LD� ADENQD� SGD � BKNBJhR� E@KKHMF� DCFD � A T S� HE� HS � G @ RM hS �HS� LD@MR� SG D � BKNBJhR� E@KKHMF� DCFD� B@LD� EHQRS�� 4GDQDENQD � SGD � @QQHU@K� PTDRSHNM� HR� DPTHU�@KDM S�SN �@RJHMF�VGHBG�NE�SVN�RHFM@KR�@QQHUDC� EHQRS �VGHBG� HR� SGD � @ QA HSQ@ SHNM �.84 �OQNAKDL ��(DMBD � @MX� RNTQBD� NE�@RXMBGQNMNTR� HM SD QQTO SR �VHKK� RNLDSHL DR� FDS� @M � @BJMNVKDCFD� SG @ S �VHKK� AD� CHFHS@KKX � TMCDEHMDC � @MC� ONKKHMF� @ � KHMD� NE� @M� @RXMBGQNMNTR� CDUHBD� L @X� QDRT KS� HM�@ � C HF HS@KKX �TMCDEHMDC� QD@CHMF�

� �� � #NQNKK@QX�� 0G@RD� ,NBJHMF

4N�KNBJ� @ �QDBTQQHMF �RHFM@K� 1 � SN� @ �QDEDQDMBD� RHFM@K�0 � � HS�L @X� AD� MDBDRR@QX� SN � BG@MFD�SGD� EQDPTDMBX� NE� 1 � NQ� HSR� OG@RD�� !MX� @BSHNM� SG @ S � QD S@ QC R � SGD � MDW S� YDQN�BQNRRHMF� NE�1 � VD�VHKK� B@KK� eRKNV�CNVMf � VGHKD� @M� @BSHNM� SG @ S � @CU@MBDR� HS� VB� VHKK� B@KK� eRODDC�TOf ��� � @MC� 0 � @QD� CDEHMDC� NUDQ� @� BNMSHMTNTR� CNL @HM� SHLD� @MC� B@M� AD� HMHSH@KKX � CHROK@BDC�V HSG � QDRODBS� SN� D@BG� N SGDQ� AX� @MX� SHL D� HMSDQU@K�� (DMBD � SN� L@JD� SGD � RODDC�TO� NQ� RKNV�CNVM� CDBHRHNMR � VB� L TRS� BNLOTSD� RNLD� QD@K�U@KTDC� CHEEDQDMBD� ETMBSHNM� SG @ S � OQNUHCDR�SGD� MDBDRR@QX� HMENQL @SHNM� SN� L@JD� SGD� QHFG S� "NNKD@M� CDBHRHNM � VGHBG� HR� @�"04�OQNAKDL ��(NVDUDQ � HM� OG@RD� KNBJHMF � SGD� T KSHL @SD � QDRT KS� HR� MN S� "NNKD@M � RN� HM� OQHMBHOKD� VB� MDDC�MN S� L@JD� @MX� "NNKD@M� CDBHRHNM�XDS�

,DS�@ �ETMBSHNM� 1.���M �NE�SGD� OG@RD� DQQN Q� !X � HMC HB@SD�VGDM� SN� RODDC� TO� NQ�RKNV�CNVM�� 3 S@AKD� ONHMSR� L TRS� G@UD� 1. � � ���� 3HMBD� SGD� L @BGHMD� CNBR� MN S� CHRSHMFTHRG� OG@RD�DQQNQR� NE� LTKSHOKDR� NE� ���� � 1 '<� FM � LTRS� AD� ODQHNCHB� VHSG� ODQHNC� ������ (DMBD � @ S � ���@MC� @ S � ���^ � 1.���M� L TRS� BQNRR� SGD � YDQN� @WHR� V HSG � SGD� R@LD� RKNOD�� 4GDQDENQD � SGDQD �L TRS� AD� @ S � KD@RS� NMD� N SGDQ�U@KTD� 2 � HM� ;�� � ���^=� VGDQD� 1. �� � � � VGHBG� HR� @ �L BS@RS@A KD �

ONHMS�

3HMBD� HS � HR� MN S� ONRRHAKD� SN� RNKUD� SGD � OQNAKDL �V HSG HM � SGD� QD@K� CNL@HM �VD� @QD� ENQBDC�SN� @ SSDL O S� @ � "NNKD@M� CDBHRHNM � AX� OTRGHMF� SGD� RXRSDL � HM� NMD� NQ� SGD � N SGDQ� C HQDBSHNM�VGDM� HS� HR� BKNRD� SN� 4 �� (NVDUDQ � SN � CDBHCD� SG @ S � SGD� RXRSDL � HR� BKNRD� DMNTFG� SN� O � HR�AX� HSRDKE� @ � .84 �OQNAKDL �� 4GDQDENQD � MN� L @ SSD Q � V G@ S� BKDUDQ� CDUHBD� HR� TRDC� SN� @BGHDUD

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 127: Globally asynchronous locally synchronous systems

� � 4=HQA� =J@�2EIA�3J?ANP=EJPU � � �

OG@RD�KNBJHMF � H S �HR�ONRRHAKD� SG @ S �VGDM� SGD �OG@RD�KNBJHMF�ODQHNC�G@R�EHMHRGDC � SGD �OG@RDR�L @X�AD� BNLOKDSDKX�N T S� NE�RXMB�

Z�� ^1KHQPEKJO_� PK� PDA� "04�.NK>HAI

4GDQD � @QD� SG QDD� L @HM � KHMDR� ENQ� HLONRRHAKD� L@BGHMDR� SG @ S � @ SSDL O S� SN � RNKUD� SGD �RXMBGQNMHY@SHNM � OQNAKDL � HMBNQQDBSKX �� 4GDX � CDRDQUD� BNLLDMS� ADB@TRD� SGDQD � G@UD� ADDM�RN� L @MX� DQQNMDNTR� RNKTSHNMR� OQNONRDC�V HSG � SGDRD� BNLLNM� A@RDR�

@,@SBGDR� V HSG � CHEEDQDMS� SGQDRGNKCR�� SVN� EKHO�EKNOR�V HSG � CHEEDQDMS� SGQDRGNKCR� S H � @MC � 2��@QB� TRDC � V HSG � AN SG � SGQDRGNKCR� BNMS@HMDC�V HSG HM � ;& @ HRD ))H@W 4 QT D S) HM=�� (DMBD � VGDM�R@LOKHMF� @�U@KTD � FHUDM� SGD� ANTMCDC� RKNOD� @ S �VGHBG� SGD� HMOT S�L @X� BG@MFD � @ S � LNRS�NMD� NE� SG D �EKHO�EKNOR�L @X�FN�L DS@RS@A KD �� 4GD� OQNAKDL �V HSG � SG HR� eRNKT SHNMf� HR� SG @ S � SN�BGNNRD�VGHBG� EKHO�EKNO�G@R� SGD� CHFHS@K�U@KTD� HR�AX � HSRDKE�@MN SGDQ�"04�OQNAKDL � ADB@TRD�@ � "NNKD@M� CDBHRHNM� HR� ADHMF� A@RDC� NM� SVN� HMOT SR � NMD� NE� VGHBG� L @X� AD� CHFHS@KKX��TMCDEKMDC�

A- TKHHOKD� R@LOKHMF��V HSG � SGD�R@LD�LNSHU@SHNM � SVN�R@LOKDR�NE�@M �HMOT S�KHMD�@QD�S@JDM �@RRTL HMF� SG @ S � NMBD� @ � RHFM@K� QHRDR� HS � VHKK� MNS� E@KK� TM SHK� RNLD� @BJMNVKDCFHMF� NBBTQR��# KD@QKX � @ S �L NRS� NMD� EKHO�EKNO�L@X� FN� L BS@RS@A KD � A T S � @F@HM� BGNRHMF� SGD � QHFG S� NMD� HR�@� "04�OQNAKDL � AX� HSRDKE�

B5RHMF�MNHRD�� RHMBD�@ � EKHO�EKNO� HM� @�L BS@RS@A KD �R S@ SD � HR� MNS�RS@A KD � @�RL@KK� MNHRD� RHFM@K�HR�HM SQNCTBDC�V HSG � SGD� GNOD� NQ�ENQBHMF� SGD� EKHO�EKNO� N T S�NE�HSR� L BS@RS@AKD� QDFHNM� PTHBJKX��.NHRD � ADHMF� Q@MCNL � L @X� AQHMF� SGD � RXRSDL � NT S� NE� @ �L BS@RS@AKD� QDFHNM � A T S� H S �L@X�@KRN� CQHUD� HS� A@BJ� HM SN � @ �L BS@RS@A KD � RHST@ SHNM � IT R S� VGDM� SGD� RXRSDL � ADFHMR� SN � DUNKUD�SNV @QCR� @ �RS@A KD � R S@ SD �

Z�� 4=HQA� =J@�2EIA�3J?ANP=EJPU

)E� RNLD� BNLONMDMSR� NE� @� RXMBGQNMNTR� RXRSDL � L TRS� RNKUD� "04�OQNAKDLR � SGDX�VHKK�RNLDSHLDR� FDMDQ@SD�CHFHS@KKX�TMCDEHMBC�U@KTDR�SG @ S �L@X�B@TRD�OQNAKDLR� SG QNTFGNT S� SGD�RXRSDL �� %UDMST@KKX � SGDRD� U@KTDR�L @X� DHSGDQ� RGNV� TO� HM� SGD � NT SOT S � NQ� L@X� @EEDBS� SGD�BNMSQN K� NE� SGD� RXRSDL � HSRDKE� HE�EDDC�A@BJ� NE�@MX� RN QS� HR� HMUNKUDC�

% @QKHDQ� VB� CHRBTRRDC� U@KTD�R@EBSX� @MC� SHLB�R@EBSX � @MC � GNV� SN� ATHKC � U@KTD�R@ED�

TMRXMBGQNMNTR� L@BGHMDR� SG @ S � VDQD� MN S� SHLD�R@ED�� .NV� VD� OQNUD� SG @ S � HE� @ � L@BGHMD

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 128: Globally asynchronous locally synchronous systems

� � � � � 4=HQA�=J@�2EIA�3J?ANP=EJPU

L TRS� RNKUD� @ � .0;�O QNAKDL � HS � B@MMN S� G@UD� AN SG �U@KTD� @MC � SHL D� R@EDSX�

4 G D N Q DL � ��� ,L� PVPQBJ � QE>Q� E>P� @LJMLKBKQP� QE> Q� E>SB� QL� PLISB� .0;�MOL?IBJP� @>K�E>SB� ?LQE� S>IRB� >KA� QFJB� @BOQ>FKQV�� 2E>Q� FP�� F C �PR@H� >� PVPQBJ � HKLTP� TFQE� @BOQ>FKQV� QEB�S>IRBP� TFQE� TEF@E� FQ� FP� LMBO>QFKD�� QEBK� FQ� @>KKLQ� HKLT� TFQE� @BOQ> FKQV� TE>Q� QEB� QFJ B� FP��>KA� SF@B� SBOP>�

. OLL C�

@ � )E�SGD � RXRSDL �@KV@XR� @ SSDL O SR � SN � BNLOTSD� HM�ANTMCDC� @L NTMSR� NE�SHL D� �B�D���HS�TRDR� @ � EQDD�QTMMHMF � BKNBJ� SG @ S � OQNUHCDR� HSR � SHLD� QDEDQDMBD � HS � HR� RTA IDB S� SN � SGD � BNMRD�PTDMBDR� NE� SGD � .0;�SGDNQDL � RN� VD� JMNV� HS �VHKK� G@UD� TMBDQS@ HM SX � @ANT S�U@KTDR�

A � )E�SG D �RXRSDL �CNDRMhS �QDPTHQD� SGD �"04�OQNAKDL R�AD�RNKUDC� HM�@ �ANTMCDC� @L NTM S�NE�SHL D � HS� HR�M N S�ANTMC �AX�SGD �.0;�SGDNQDL �A T S�HS�V HKK�KNRD�SQ@ BJ �NE�SHL D�� 3HMBD�SG D �SHL D�ENQ� SGD � BNLOKDSHNM� NE� SGD� "04�OQNAKDL � HR� TMANTMCDC� @MC � B@MMN S� AD� O QD�CDSDQL HMDC �AX� @MX� N SGDQ� O @ Q S � NE� SGD� RXRSDL � SGD � BNLONMDMS� HSRDKE� L TRS� FDMDQ@ SD � @ � BNLOKDSHNM�RHFM@K� !�VGDM� HS� HR� CNMD�� ) S � HR� M N S�ONRRHAKD� SN� ONKK� !�@ S � QDFTK@Q� HM SDQU@KR� ADB@TRD� NE� SGD �BNQNKK@QX� NE� SGD� "04� SGDNQDL � SG @ S � R@XR� SG @ S �R@LOKHMF� @M � @RXMBGQNMNTR� KHMD� HR� HM� HSRDKE�@ � "04�OQNAKDL � MNQ� B@M �VD� QDBDHUD� HM SD QQTO SR � ADB@TRD� SGDX� @QD � KNFHB@KKX� DPTHU@KDMS� SN �ONKKHMF� @ � KHMD�� 3HMBD� !�HR� @RXMBGQNMNTR� VHSKH� QDRODBS� SN� @KK� NE� SGD � N SGDQ� RHFM@KR� HM� SG D �RXRSDL � @MX�RBGDLD�SG @ S �VHKK� >@QFSBIV �@ SSDL O S�SN �CDBHCD�V GDSGDQ� SGD�@MRVDQ� HR�QD@CX �VHKK�QD�HM SQNCTBD� SGD� "04�OQNAKDL �� (DMBD � SGD � NMKX�V@X� SN� @UNHC� BGDBJHMF� RXMBGQNMNTRKX �ENQ� SGD� @QQHU@K� NE� !�HR� SN� KD S� SG D � RXRSDL � ADBNLD� HM@BSHUD� @ S � RNLD� ONHM S� ADENQD� !�L @X�@QQHUD � @MC � KDS� H S � QDRTLD� @B SHU HSX � NMKX�VGDM� SQHFFDQDC � AX� SG HR� BNLOKDSHNM� RHFM@K�� &NQ�SGD � HM SDQM@K� BKNBJ� NE�SGD � RXRSDL � HM@B SHU HSX �LD@MR� SG @ S � HS �L TRS� R SQD SBG � NMD� NE�HSR� OG@RDR�NQ� F@OR� TMSHK�!�@QQHUDR�� #@KK� SG D � QDRTL OSHNM � NE� @BSHU HSX � @ ESD Q �!� eV@JD� TOf �

)E � NM� V@JHMF� TO � SGD � RXRSDL � MDDCR� SN� JMNV� VG@S� SHL D� HS� HR� NQ� DPTHU@KDMSKX �GNV� KNMF� G@R� SGD � .0;�BNL OTS@ SHNM � S@JDM � HS � B@MMN S� BNMRTKS� HSR� NVM� BKNBJ� ADB@TRD�SGD� BKNBJ� G@C� SN � AD� RSNOODC � SG QNTFGNT S� SGD� .04�BNL OTS@ SHNM � QDMCDQHMF� HSR� BNTM S� NE�SHLD� TMBDQS@HM � VB� G@UD� @ARNKTSDKX� MN� ANTMCR� NM� GNV�LTBG� DQQN Q� HS� G@R�@BBTLTK@SDC��(DMBD � SGD� RXRSDL � L TRS� BNMRTKS� @M� DW SDQM@K� BKNBJ� )##� SG @ S � C HCM hS � RSNO� CT QHMF � SGHR�R SQD SBG HMF � ODQHNC�� %# � VHKK� AD� @RXMBGQNMNTR� QDRODBS� SN � ! � RN� SG @ S � VGDM� SGD � RXRSDL �V@JDR� TO � HSR� HM SD QM@K� BKNBJ� VHKK� @KRN� AD� @RXMBGQNMNTR� QDRODBS� SN� %#�� )E� SGD� RXRSDL �@ SSDL O SDC � SN � F D S� SGD � SHL D� EQNL� %# � HS � VNTKC� EHMC� @ � RXMBGQNMHY@SHNM� OQNAKDL � SG @ S �VNTKC� QB�HMSQNCTBB� @ �.0;�OQNAKDL �� 4GDQDENQD � HS� B@MMN S� G@UD� BDQS@ HM SX �@ANT S� SGD � SHLD�

@MC � QDL@HM� U@KTD�R@ED�� 1 �% �$ �� [

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 129: Globally asynchronous locally synchronous systems

� � 4=HQA�=J@�2EIA�3J?ANP=EJPU !�

4GTR � TMRXMBGQNMNTR�L@BGHMDR�B@MMN S�AD� SHL D�R@ED � @MC �@MX�RBGDLD� SG @ S �@ SSDL O SR �SN � ANTMC� SG D HQ � SHL D� TMBDQS@ HM SX �VHKK� CDRSQNX � U@KTD�R@EDSX�� ) S � HR� @KRN� HM SDQDRSHMF� SN � MNSD�SG @ S � @ S � @MX� SHL D � DUDM� SGNTFG� VD� @>KKLQ� HKLT � SG D � SHL D�V HSG � BDQS@HM SX � VD� @>K� HKLT �V G@ S� SGD � SHL D� TRDC� SN � AD� VGDM�VD� EHQRS�V @MSDC � SN � JMNV� HS�� 4GHR� L @X� RNTMC� OTYYKHMF �A T S � HS � RHLOKX� LD@MR� SG @ S � HE�VD�V @M S� SN � BGDBJ� SG D � SHL D� RGNVM� AX� %# � V HSGNT S� QHRJ � NE�U@KTD�BNMETRHNM �VD�B@M�TRD�@ �RXMBGQNMHYDQ�V HSG �L DS@RS@A HKHSX �CDSDBSHNM � BNMMDBSDC�SN � @ �KNB@K� R SQD SBG@A KD � BKNBJ � @R�V@R� RGNVM� HM� # G@O SDQ� ��� " T S � VGDM�VD�FDS� SGD� SHL D� QD@CHMF�VD� CN� M N S� JMNV� HE�MNV� %#� G@R� OQNCTBDC � @ � R SQD SBG HMF � NE� NTQ� HM SDQM@K� BKNBJ� OQDBHRDKX�VGDM� H S �V@R� SQX HMF � SN � FHUD� TR� SGD � @B ST@ K� SHL D � RN� HM� E@B S�VD� FDS� SN � JMNV�V HSG � BDQS@HM SX �V G@ S� SGD � SHL D� T>P�VGDM� VD� @RJDC� ENQ� HS � A T S� M N S�V G @ S� FQ� FP� @ S� SGD � L NLDMS�VGDM� VD�QDBDHUD� HS�� ) S � HR� HL ON QS@M S� SG @ S �VD�B@M� JMNV� @ S � KD@RS�V G@ S� SGD� SHLD�TRDC� SN�AD�VGDM�VD�@RJDC� ENQ� HS � ADB@TRD� H S �LD@MR� SG @ S � NTQ� TMBDQS@ HM SX � @ANT S� SHLD� BNQQDRONMCR� SN � @ �RHMFKD�SQ@M R@B SHNM � HMRSD@C � NE�@BBTLTK@SHMF� ENQDUDQ�

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 130: Globally asynchronous locally synchronous systems

�LLAJ@ET� "�� 4ANEBE?=PEKJ

4GHR�@OODMCHW�CHRBTRRDR�UDQHEXHMF�SG D �BNQQDBSMDRR�NE�DRB@ODL DMS�@MC �TMRXMBGQNMNTR�B HQBTHSR�� &NQ� UDQHEHB@SHNM� OTQONRDR � HS� HR� BNMUDMHDMS� HE� NMD� B@M � CDRBQHAD� SGD� U@QHD SX � NE�RHFM@KR� SG @ S � BNMMDBS� SGD � CHEEDQDMS� CDUHBDR�V HSG � RNLD� RL@KK� MTLADQ� NE�RHFM@K� SXODR � R S@ SD �OQDBHRDKX� HM� VGHBG� V@XR� SGDRD� RHFM@KR� B@M � AD� BNMMDBSDC � @MC � V G @ S� @QD� SGD � QDRTKSHMF�SXODR� NE� SGD � BNLAHMDC� RHFM@KR�� 4XODR� @ QD � @RRNBH@SDC� SN� @ � EDV� RHFM@KR� @ S � CDRHFM� SHLD �@MC� SGDM� @QB� O QNO@F@SDC � @T SNL @SHB@ KKX � SN � SGD � QDRS�NE�SGD� B HQBT HS� TRHMF� SGD� QTKDR�� % QQNQR�@QD� ENTMC� AX� CDSDBSHMF � SG @ S � HMU@KHC� SXOD� BNLAHM@SHNMR� @OOD@Q � CT QHMF � SGD � OQNO@F@SHNM �OG@RD�

6DQHEXHMF� SGD� eBNQQDBSMDRRf� NE�@ �RXRSDL � CNBR� MN S�LD@M� SG @ S � eSGD �RXRSDL �VHKK�VNQJ�@R� DWODBSDCf �� #NQQDBSMDRR�L TRS� AD� CDEHMDC� QDRODBS� SN� RNLD� OQDCHB@SD �� )M� NTQ� B@RD � SGD�RSQNMFDRS� @RRDQSHNM� SG @ S � VD� VHKK� L @JD� HR� SG @ S � HE� KNB@KKX� RXMBGQNMNTR� L@BGHMDR � UDQHEHDC�BNQQDBS� QDRODBS�SN � SG D HQ � RODBHEHB@SHNMR � @ QB � KHMJDC� @BBNQCHMF� SN � NTQ� QTKDR �SGDM � SGD�VGNKDRXRSDL � VHKK� AD� U@KTD�R@ED�� &NQ� BNMUDMHDMBD � VD� VHKK� @RRTLD� SG D � ,-R�ENKKNV� @ � R SQ HB S��OG@RD�BKNBJHMF�CHRBHOKHMD� RDD�# G@O SD Q� � � @ KSGNTFG �VD� BNTKC� TRD� @MX�N SGDQ� QD@RNM@AKD�RXMBGQNMNTR� BKNBJHMF� L DSGNC� ENQ� SGD� ,-R�� 3HMBD� RHFM@KR� SG @ S � HMC HB@SD � L BS@RS@A KD �BNMCHSHNMR� NQ� BNMSQNK� R SQD SBG HMF � NE� OG@RDR� G@UD� MN� @CDPT@SD�BNTM SD QO @ QS� HM� SGD�R SQ HB SSVN�OG@RD� SGDNQX � VB� VHKK� HM SQNCTBD� MDV� SXODR�

4GDQD �@QB� RNLD� @RODBSR� SG @ S �B@M � AD� BGDBJDC� @T SNL @SHB@KKX � UDQX�D@RHKX � @MC�@QD� MNS�QDKDU@MS�GDQD � RN� ENQ�BK@QHSX � VD�@RRTLD� SG @ S � SGDQD �@QB� MN�TMCQHUDM � MNCDR � SG @ S � SGDQD�@QD�MN� C@MFKHMF� HMOTSR� NQ� NT SOT SR � SG @ S � SG D QD � @QD� MN� eEHFGSHMFf� BNMCHSHNMR� CHEEDQDMS� F@SDR�BNMSQNKKHMF�SGD � R@LD� MNCD � SG @ S �ONVDQ� G@R�ADDM�@OO QNO QH@ SD KX � BNMMDBSDC � @MC� SG @ S �@MX�MDBDRR@QX� @M@KNF� BNMSQNKR� @QB� BNMMDBSDC� BNQQDBSKX�� !RRTLD� ONRHSHUD� KNFHB� ENQ� RHLOKHBHSX��&T QSGDQL NQD � @RRTLD� SG @ S � @ S � CDRHFM� SHL D� SGD� BNLONMDMSR� NE� D@BG� ,-� @QB� S@FFDC� @R

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 131: Globally asynchronous locally synchronous systems

� �� 0QHAO �

ADKNMFHMF� SN� @ � O@QSHBT K@ Q� ,- � RN� SG @ S � VGDM� VD� UDQHEX� SG D � FKNA@K� L @BGHMD � HMSDQ�,- �ANTMC@QHDR� @QD� NAUHNTR�� &NQ� BK@QHSX � VD� VHKK� TRD� �M:� @MC� �.��HMRSD@C� NE� S@ KJ HMF � @ANT S�eNMD� OG@RDf� @MC � eSGD � N SGDQ� OG@RDf �� /AUHNTRKX � SGD� @ QFTL DMS� GNKCR� HE� VD� DWBG@MFD�@KK� FM�H� ENQ� FMc��@MC� SF@B� SBOP>�� 7 GDM� VD� R@X� @LKKB@Q�� VD�L D@M� SN� INHM� SGD� KHMDR� L@JHMF�SGDL �@ �RHMFKD�DKDBSQHB@K�MNCD�� NSGDQV HRD�VD�TRD� SG D �VNQC� @LJ?FKB � @MC �VD� HMCHB@SD�V G@S�F@SDR� CN� SGD� BNLAHMHMF�� 7 GDM� VD� S@ KJ � @ANT S� eF@SD� KNFHBf � VD� L D@M� BNLAHM@SHNM@K�KNFHB�V HSGNT S� O@RR� SQ@MRHRSN QR � NQ� @MX� N SGDQ� J HMC � NE� eRV HSBG� KNFHBf �� .NCD�VHKK� R S@MC � ENQ�@M � eDKDBSQHB@K� MNCDf �

Z�� 4ANEBE?=PEKJ� KB�3JOUJ?DNKJKQO�+=?DEJAO

� �� � 4XODR

` � 5 M R X M B G QN M HY D C � 3 HF M @ KR � � !MX� RHFM@K� 6 RK>V� @ QQHU HMF � EQNL� @MN SGDQ� BKNBJHMF�CNL@HM� FDMDQ@SDC � AX� @MN SGDQ� ,-�

` � 3 S Q D S B G � 3 HF M @ KR �� 3 SQD SBG �RHFM@KR�VHKK�AD�NE� SXOD�PQOB Q@E �� @MC�VHKK�G@UD�@ �RTASXODNQ� �M ��@BBNQCHMF� SN � SGD � OG@RD� SG @ S � SGDX � RGNTKC� RSQD SBG �

� �� � 2TKDR

! �VDKK�ENQLDC� TMRXMBGQNMNTR� '!�,3� L@BGHMD� R@SHREHDR� SGD� ENKKNVHMF� QTKDR�

` � # KN BJ R �� %@BG� RXMBGQNMNTR� RTA�RXRSDL � G@R� NMKX� NMD� RSQD SBG@A KD � BKNBJ�� 4GD�BKNBJ�L@X� G@UD� SVN� HMOT S� OHMR� NE� SXOD� P QOB Q@E V �� @MC� P QO@ Q@E S� �� 4GDRD� RHFM@KR� @MC�SGD� ETMBSHNM@K� CDRBQHO SHNM� NE� SGD � BKNBJ� OQNUHCD� SGD� KNVDRS� KDUDK� @ARSQ@BSHNM � NE� SGD�BKNBJ� SG @ S� SGD� RXRSDL � CDRHFMDQ� CD@KR� V HSG�� 4GD� BKNBJ� CDRHFMDQ� CD@KR� VHSG� KNVDQ�KDUDK� @ARSQ@BSHNMR �VGHBG� @QB� CHRBTRRDC� HM� @MN SGDQ� @OODMCHW�

` � , N F HB �3 DM RD � 0 Q N O @ F @ S HN M � � 'HUDM�VB� JMNV� SGD� KNFHB� RDMRD� V HSG �VGHBG� R SQD SBG �RHFM@KR� VDQD� FDMDQ@SDC � AX� SGD � RXMBGQNMHYDQ� @MC� SGD� RDMRD� SGDX� @QD� DWODBSDC� SN �G@UD� @ S� SGD� BKNBJ� ANSG� @RRTLDC� ONRHSHUD� KNFHB � HS � HR� RHLOKD� SN� OQNO@F@SD � @ � RHFM�

V HSG� D@BG� RSQD SBG � RHFM@K � RTBG� SG @ S � SGHR� RHFM� HR� HMUDQSDC�VGDM� SGD� KNFHB� HR� HMUDQSHMF��) S� HR� SGDM� SQHUH@K� SN� C D SDB S� BNLO@SHA KD� HMOTSR� SN � F@SDR� @MC �V GDSGDQ� SGD� EHM@K� RDMRD�SGDX � G@UD�VGDM� SGDX� @QQHUD� @ S � SGD � BKNBJ� HR� BNQQDBS� NQ� MN S�

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 132: Globally asynchronous locally synchronous systems

� � � 4ANEBE?=PEKJ�KB�3JOUJ?DNKJKQO�+=?DEJAO

` � # N M M D B S HN M � N E � 3 S Q D S B G � 3 HF M @ KR � � 4GDX � B@M� AD� BNMMDBSDC� V HSG � N SGDQ� R SQD SBG �RHFM@KR�V HSG � SGD � R@LD� OG@RD� @MC� RHFM�

` � # N L A HM @ S HN M � N E � 3 S Q D S B G � 3 HF M @ KR � � 3 SQD SBG � RHFM@KR� B@M� AD� BNLAHMDC� HM� @ �G@Y@QC�EQDD�V@X� SGQNTFG� F@SDR�VGNRD� "NNKD@M� RHLOKHEHB@SHNM� S@J HMF � SGD� BNLOKDSD�O @ SG R � EQBL � SGDHQ�NQHFHM� SN � SGD � BKNBJ�R SQD SBG � HMOT S� L TRS�QDRT KS� HM� @ �RHMFKD�/2�F@SD ��.NSD� SG @ S� HE� SGD � R SQD SBG � KNFHB� CH@FQ@L � G@R� @ � SQDD � SNONKNFX � HS� VHKK� AD� G@Y@QC�EQDD��!KK� RSQD SBG � HMOTSR� SN � SGD � R@LD� F@SD �L TRS� AD� NE� SGD � R@LD� OG@RD� @MC� RHFM�

9 RSQDSBG

: RSQD SBG

8RSQDSBG

RSQD SBG �OG HK

#KNBJ

&@KRD

$FDROB� ���� 3 SQD SBG � #NLAHM@SHNMR

` � # N L A HM @ S HN M � N E � 5 M R X M B G QN M HY D C � 3 HF M @ KR � � 4GDX� B@M� AD� BNLAHMDC� TR�HMF�@MX� RN QS� NE� KNFHB�V HSG � RHFM@KR� NE�R SQ HB S � SXODR�� 4GD� SXOD� NE� @MX� RTBG� BNLAHM@SHNM� HR�TMRXMBGQNMHYDC�

` � 3 X M B G QN M HY @ S HN M � � %@BG� RTA�RXRSDL � L@X� G@UD� @MX� MTLADQ� NE� RXMBGQNMHYDQR �D@BG� NE� VGHBG� B@M� S@JD� NMD� TMRXMBGQNMHYBC� HMOTS�� 4GD� R@LOKHMF� BNMSQNK� NE� SGD �RXMBGQNMHYDQ�VHKK� AD� @ �N R > IFCFB A �RHFM@K�� 4GD� RXMBGQNMHYDC� N T SOT S�VHKK� AD� RI>?IB� NM�SGD � PT@KH'B@SHNM� OG@RD� NE� SGD� R@LOKHMF� RHFM@K � VGHKD� SGD� FDMDQ@SDC � R SQD SBG ��RHFM@K�VHKK� G@UD� @ � BNLOKDLDMS@QX� OG@RD�

TMRX

3 @LO KD � T�� MP�OGH

3XMBG QNM HY D Q

8RXM� M��RS@A KD OG H� f � �

d � 8LDSR SQ O G H�

$FDROB� ���� 3XMBGQNMHYDQ� 4XODR

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 133: Globally asynchronous locally synchronous systems

� � 'J?KILHAPAJAOO� KB�4ANEBE?=PEKJ� BKN�#-O �

� �� � 6@KTD�3@EDSX� NE�7DKK�&NQLDC�5MRXMBGQNMNTR� 3XRSDL R

7GDMDUDQ� @ �RHFM@K�G@R� SN� BQNRR� @ �ANTMC@QX � @BQNRR� RXMBGQNMHY@SHNM� CNL@HMR �VGDM�H S � DMSDQR� SG D � N SGDQ� L@BGHMD � HS � HR� EDC� SN � @ � RXMBGQNMHYDQ� SG @ S � SQ@MRENQL R� HSR � R K PV � SXOD�SN � @ � PQ>?IB � SXOD�� 4GDQD� HR� MN� MDDC� SN� BNMMDBS� P QOB Q@E � RHFM@KR� NE� N SGDQ� SXODR�� (DMBD �VD� NMKX� BGDBJ� SG @ S � SGDX� @QD� BNLAHMDC� BNQQDBSKX �V HSG � N SGDQ� PQOB Q@E � RHFM@KR � RN� SG @ S � SGD �L @BGHMD�VHKK� OQNBDDC� NMKX�VGDM� @KK� RXMBGQNMHYDQR� @QD � RS@AKD�

4GDQDENQD � D@BG� ,-� VNQJR� RXMBGQNMNTRKX � @MC � SGD � RXMBGQNMHYDQ�BKNBJ� DMB@ORTK@�SHNM � FHUDM� AX� SGD � ETMBSHNM@K� CDEHMHSHNM� NE� SGD � BKNBJ� @MC � SGD� RXMBGQNMHYDQ� @MC � AX� SGD �BNLAHM@SHNM � QTKDR � FT@Q@MSDDR� SG @ S � @MX� DW SDQM@K� RHFM@K� SG @ S � @M � ,-�L @X� MDDC� VHKK� @B�PTHQD� SGD� @OOQNOQH@ SD � R SQ HB S� SXOD � SGDQDAX � OQDRDQUHMF� SGD � U@KTD�R@EDSX� NE� SGD� RXRSDL � @R�@ �VGNKD�

Z�� 'J?KILHAPAJAOO� KB�4ANEBE?=PEKJ�BKN�#-O

)M� SG HR� RDBSHNM�VD� RGNV� SG @ S � SGDQD � HR� MN� FDMDQ@K� V@X� SN � FT@Q@M SDD � R@EDSX� ENQ� %/R�AX� IT R S� @M@KXYHMF� SGD� BHQBTHS�� ! KSGNTFG� VD� R@V� SG @ S �VD� B@M� UDQHEX� SGD� U@KTD�R@EDSX� NE�TMRXMBGQNMNTR� BHQBTHSR �VD�VHKK� RDD� SG HR� HR� M N S� ONRRHAKD� ENQ� %/� BHQBTHSR�

%/R�UDQHEHB@SHNM� HR�G@QCDQ� ADB@TRD� SGD� BKNBJ� R SQD SBG � HMOT S� HR� MN� KNMFDQ� RGHDKCDC� AX�@ � E@HQKX� KHL HSDC� MTLADQ� NE� ONRRHAKD� BNLAHM@SHNMR� NE� NT SOT SR � EQNL � KNB@K� RXMBGQNMHYDQR��)MRSD@C � SGD � BKNBJ� RSQD SBG � HMOT S� HR� BNMSQNKKDC� C HQBBSHX � AX� KNFHB � SG @ S� BNLAHMDR� DW SDQM@K�@MC� KNB@K� RHFM@KR�� *T R S� SN� HMSQNCTBD� @ � MNSD� NE� NOSHL HRL � QDLDLADQ� SG @ S � SGD � RXMSGDRHR�L DBG@MHRL � ENQ� %/R� # G@O SDQ� �� @KKNVR� TR� SN� FDMDQ@SD� %/R� SG @ S � @QD� U@KTD�R@ED� AX�BNMRSQTBSHNM � RN� SGHR� RDBSHNM� HR� L@HMKX� NE� SGDNQDSHB@K� HM SDQDRS�

4 G D N Q DL � ��� 0RIBP� 1VPQBJ P� CLO� 1>CB� #-P�� 2EBOB� FP� KL� >IDLOFQEJ� QE>Q� @>K� DR>O>KQBB�S>IRB P>CBQV� LO� QFJ B P>C@QV� CL O� BP@>MBJBKQ� LOD>KFW>QFLKP�� DFSBK� >� ABP@OFMQFLK� LC� QEB�@FO@RFQ�� F�B ���TB� @>KKLQ� TOFQB� >� MOLDO>J� QE>Q� TFII� QBII� RP� TEBQEBO� >O?FQO>OV� #-� @FO@RFQP�>OB� S>IRB P>CB� LO� KLQ�

. OLL C�� 4 GD � PQOBQ@E � HMOTSR� NE� @ � BKNBJ� @QD� ENQLDC� AX� @ � BNMITMBSHNM� NE� @M� DW SDQM@K�R SQD SBG � BNMCHSHNM� @MC� @M� HM SDQM@K� RHFM@K� SG @ S � HMCHB@SDR� SG @ S � SGD� RXRSDL � G@R� QD@BGDC� @ �R S@ SD � @ S � VGHBG� SGHR� R SQD SBG � BNMCHSHNM� HR� @KKNVDC� SN� B@TRD� RSQD SBG HMF �� )E� SGD� HM SDQM@K�RHFM@K� G@OODMR� SN� QHRD� @ S� RNLD� HMBNQQDBS� SHL D � SGDQD� @QB� SVN� ONRRHAHKHSHDR� SG @ S � OQNCTBD�

OQNAKDLR�

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 134: Globally asynchronous locally synchronous systems

� � � 'J?KILHAPAJAOO�KB�4ANEBE?=PEKJ� BKN�#-O

@� 4GD�DWSDQM@K�BNMCHSHNM �V HKK�C QNO �@ ESD Q�RNLD�@BSHNM�AX�SGD�,- �A T S�SGD �,-�HR�RKDDOHMF �@MC � SGD � RXRSDL � CD@CKNBJR�� (DMBD � DUDM� HE� HS � HR�U@KTD�R@ED � HS � CNDRMhS �VNQJ�

A� &QNL � SG D � RDL @MSHBR� NE� 0BN � @MC � � @H � RHFM@KR� VD� MNQL@KKX� JMNV� SGD � SQ@M RHSHNM �CHQDBSHNM� NE� R SQD SBG � RHFM@KR � A T S � MNV� SGHMFR�L @X� AD� NT S� NE�NQCDQ � @MC�VD� MN� KNMFDQ�G@UD�BD QS@ HM SX �@ANT S�SGD �C HQDBSHNM �NE�SGD � SQ@M RHSHNM �NE�SGD� DW SDQM@K�BNMCHSHNM�ENQ�SG D �RSQD SBG �� )E�!LKA � G@OODMR� SN � QHRD� AX � SGD � BKA �NE� SGD � OG@RD� SG @ S �V@R� SN� AD� ONSDM SH@ KKX �R SQD SBGDC � VD� G@UD� @ � Q@BD� ADSVDDM� SGD � DMC� NE� SGD � BKNBJ� @MC� !LKA�� )E � RTBG� @ � Q@BD�NBBTQR � SGD � R SQD SBG � HMOT SR� SN � SGD� BKNBJ� L@X� MN� KNMFDQ� AD� CXM@L HB�G@Y@QC � EQDD �SGDQDAX � ENTKHMF� TO � SGD� BKNBJ� NODQ@SHNM �� 4GD� BKNBJ� MNV� L@X� FKHSBG � NQ� RS@X � HM� @M �HMBNQQDBS� R SQD SBG �� (DMBD � 7D� B@MMN S� BNTMS� NM� @MX� RTARDPTDMS� C HF HS@K� NODQ@SHNM� HM�SGD � RXRSDL �MNQ� NM� SGD � BKNBJ� SN� BNMSHMTD� NODQ@SHMF � RN�VD� KNRD� AN SG �U@KTD�R@EDSX�@MC �SHL B�R@EBSX�

4GD� JDX� HRRTD� HR� SG @ S � VB� B@MMN S� QTKD� NT S� SGDRD� RHST@ SHNMR� AX� IT R S � KNNJHMF� @ S � SG D �B HQBT HS� ADB@TRD� EHMCHMF� SG @ S � RNLD� EK@F�VHKK� KLQ� AD� RDS� @ S � SGD � VQNMF� SHL D� HR� DPTHU@KDMS�SN � 4 TQHMF hR� ( @KSHMF� 0 QNA KDL ��� (DMBD� SGDQD� HR�MN � FDMDQ@K� L DSGNC � SN � UDQHEX� @ QA HSQ@ QX �%/ � BHQBTHSR� @MC � FT@Q@M SDD � SG @ S � SGDX � B@MMNS� DM SDQ� @ �CD@CKNBJ� @R� HM� @� NQ� @ �L DS@RS@A KD �R S@ SD � @R� HM� A�� 1 � % � $ � � [

� �� � 6DQHEHB@SHNM� NE�7DKK�&NQLDC� %/ � # HQBTHSR

)S�V@R�RDDM� HM� SGD � SGDNQDL �@ANUD� SG @ S �SGD� QTKDR� ENQ�B HQBT HS�CDRBQHOSHNMR�@QB�ODQ� ENQBD�FNHMF� SN� AD� HMBNLOKDSD� ENQ� UDQHEXHMF� SGDL �� 4GDQDENQD �VD� L HFGS� @ SSDL O S� SN� BHQBTLUDMS�SG HR� SGDNQDL � AX�RNKUHMF�@ �RHL OKDQ�OQNAKDL �� VB� QDPTDRS� SGD �CDRHFMDQ� SN� RTOOKX �@RRDQSHNMR�@ANT S�SGD �%/ �� 4GD�CDRHFMDQ�VNTKC�G@UD� SN�FT@Q@M SDD �SGD�BNQQDBS�NODQ@SHNM � NE�SGD� HMSBQ��,-�BNLLTMHB@SHNM� OQNSNBNKR�SG @ S �CDODMC�NM� SGD�OQNFQ@L R� QTMMHMF �NM� SGD �RXMBGQNMNTR�,-R� @MC� @ �BNMRHRSDMS� HM SD QO QD S@ SHNM � NE�D@BG� HMSDQ�,- �RHFM@K� @R� QDF@QCR� SN� LD@MHMF�@MC �KNFHB�RDMRD�� (DMBD � VD� VNTKC� AD� RHLOKX� O@RRHMF� SGD� BQHSHB@K� OQNAKDL � SN� SGD�CDRHFMDQ�@MC �M N S� RNKUHMF� SGD � JDX� HRRTDR�� 7 G@ S�VNTKC� AD� KDES� ENQ� SGD� UDQHEHB@SHNM� VNTKC� AD� SN� O QDUDM S�SG HMFR� KHJD�L HRS@JDMKX �BNMMDBSHMF�@M �@CCQDRR� KHMD� SN �@ �G@MCRG@JD� KHMD �L @JHMF�RTQD� KHMDR�@QD� MNS� KDES� C@MFKHMF � PT@KHEXHMF�R SQD SBG � KHMDR� NM� SGD� @OOQNOQH@ SD � OG@RDR � DSB�� ! KSGNTFG�SG HR � HR� E@Q� EQNL � FT@Q@M SDD HMF � R@EDSX � HS�L HFGS� QDCTBD� SGD� ONRRHAHKHSHDR� ENQ� DQQNQR�

>k3HMBD� SGD� %/� HR�@ �&3-�VHSG� TMANTMCDC� )�/ � HS� B@M�RHLTK@SD�@�&3-�VHSKH� SVN� TMANTMCDC� OTRG�CNVM�RS@BJR � VGHBG� HR� DPTHU@KDMS� SN� @�4TQHMF�-@BGHMD� ;��=�

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 135: Globally asynchronous locally synchronous systems

� � !KJ?HQOEKJ �

)M � SG HR� RDMRD � RTBG� QTKDR� BNTKC� AD� SGNTFG S� NE� @R� SGD � RXMS@BSHB� BGDBJR� NE� @� RSQNMFKX�SXODC � K@MFT@FD � VGHBG� B@SBG � L @MX� SQHU H@ K� DQQNQR� @ S� @M � D@QKX� RS@FD�� .NMDSGDKDRR � SGD�RXMSGDRHR� L DBG@MHRL R� VD� CHRBTRRDC� HM� # G@O SDQ� �� CNL HM@SD � SGHR� @ KSDQM@SHUD� HM� DUDQX�QDRODBS � ADB@TRD� SGDX � B@M� FT@Q@M SDD� U@KTD� R@EDSX� @MC� ADB@TRD� SGDX�RHLOKHEX� SGD� CDRHFM�OQNBDRR� BNMRHCDQ@AKX�V HSGNT S� @ � KNRR� HM� ODQENQL@MBD�

Z�� !KJ?HQOEKJ

7D� G@UD� RDDM� SG @ S � HS� HR� ONRRHAKD� SN � CDUDKNO� QTKDR� ENQ� SGD� UDQHEHB@SHNM� NE� U@KTD�R@EDSX �ENQ�TMRXMBGQNMNTR� BHQBTHSR � A T S �SG @ S � SG HR� B@MMNS�AD�CNMD� ENQ�FDMDQ@K�%/ � BHQBTHSR��.NMDSGDKDRR � RHMBD�VD�G@UD�CDUDKNODC�RXMSGDRHR�@KFNQHSGL R�ENQ�%/�BHQBTHSR� SG @ S �FDMDQ@SD�DEEHBHDMSKX� U@KTD�R@ED� DEEHBHDMS� %/ � BHQBTHSR� EQNL � GHFGDQ� KDUDK� RODBHEHB@SHNMR � VD� CN� MN S�@ SSDL O S� SN� FN� @ QNTMC � SG HR � SGDNQDSHB@K� QDRT KS � @MC� QD R SQHB S� UDQHEHB@SHNM� NE� BHQBTHSR� SN �TMRXMBGQNMNTR�L@BGHMDR�

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 136: Globally asynchronous locally synchronous systems

� � !KJ?HQOEKJ �

)M � SG HR � RDMRD � RTBG� QTKDR� BNTKC� AD� SGNTFG S� NE� @R� SGD� RXM S@B SHB � BGDBJR� NE�@ � RSQNMFKX �SXODC � K@MFT@FD � VGHBG� B@SBG � L @MX� SQHU H@ K� D QQN QR� @ S � @M � D@QKX � RS@FD�� .NMDSGDKDRR � SGD�RXMSGDRHR� LDBG@MHRL R� VD� CHRBTRRDC� HM� # G@O SD Q� �� CNL HM@SD � SGHR� @ KSD QM@SHUD � HM� DUDQX�QDRODBS � ADB@TRD� SGDX � B@M� FT@Q@MSDD� U@KTD� R@EDSX� @MC� ADB@TRD� SGDX � RHLOKHEX� SGD� CDRHFM�OQNBDRR� BNMRHCDQ@AKX�V HSGNT S� @ � KNRR� HM� ODQENQL @MBD�

Z�� !KJ?HQOEKJ

7D� G@UD� RDDM� SG @ S � HS � HR� ONRRHAKD� SN � CDUDKNO� QTKDR� EN Q� SGD � UDQHEHB@SHNM� NE� U@KTD�R@EDSX �ENQ�TMRXMBGQNMNTR�BHQBTHSR � A T S� SG @ S � SG HR� B@MMN S�AD� CNMD� ENQ�FDMDQ@K�%/ � BHQBTHSR��.NMDSGDKDRR � RHMBD�VD�G@UD�CDUDKNODC�RXMSGDRHR�@KFNQHSGL R�ENQ�%/ �BHQBTHSR� SG @ S �FDMDQ@SD�DEEHBHDMSKX� U@KTD�R@ED� DEEHBHDMS� %/ � BHQBTHSR� EQNL � GHFGDQ� KDUDK� RODBHEHB@SHNMR � VD� CN� MN S�@ SSDL O S� SN � FN� @ QNTMC � SG HR� SGDNQDSHB@K� QDRT KS � @MC � QDR SQHB S� UDQHEHB@SHNM� NE� BHQBTHSR� SN �TMRXMBGQNMNTR�L@BGHMDR�

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 137: Globally asynchronous locally synchronous systems

�LLAJ@ET� #�� +KNA� #O?=LAIAJP� -LPEIEV=PEKJO

4GD� ENKKNVHMF� NOSHL HY@SHNMR� RODDC� TO � SGD � %/R � NQ� RHLOKHEX� SG D HQ � BHQBT HSQX � AX�LNCHEXHMF� SGDHQ� %3$R�� !R� KNMF� @R� SGD� O @ QSH@ K� NQCDQHMF� HLONRDC� AX � SGD� BNLLTMHB@�SHNM� OQNSNBNKR� HR� R@SHREHDC� @MC� SGD�@OOKHB@SHNM�CDODMCDM S� BNMRSQ@ HM SR� @QD� R@SHRGDC � AN SG �G@MCRG@J HMF � NODQ@SHNMR� @MC� BNL OTS@ SHNMR� B@M� AD� LNUDC� SN � N SGDQ� OK@BDR� HM� SGD � %3$��)M� O@ QSHBT K@ Q � HE� D@BG� ,-� G@R� RDUDQ@K� HMCDODMCDMS� QDK@SHNMR�V HSG � N SGDQ� ,-R � SGDQD � L@X�AD�L @MX� S@RJR� SG @ S � B@M� AD� EQDDKX� QDNQCDQDC�

Z�� $H=C�+ANCEJC

&K@F � LDQFHMF� HR� @ �LNCHEHB@SHNM� NE� SGD � %3$� SG @ S � QDRTKSR� HM� @M � @QB@�ROBBC� SQ@CDNEE��! KSGNTFG� SGD � @QQNVR� ONHMSHMF� SN� C HEEDQDMS� RPTHFFKDR� NE� @� FHUDM� ,-� B@M� AD� G@MCKDC�HMCDODMCDMSKX � HE�VD� LDQFD� RNLD� NE� SGD� @QQNVR � VD� B@M� QDCTBD� SGD� MTLADQ� NE� RHFM@KR�DL HSSDC � AX�SG D �RXMBGQNMNTR�BNMSQNK� KNFHB� 3#,� ADB@TRD� ENQ�D@BG� RPTHFFKD� SGD�3#,�LTRS�DL HS� @ �*>PQ� RHFM@K� HMCHB@SHMF� SGD� BNLOKDSHNM� NE� SGD � S@RJ � OQDBDCHMF� SGD� RPTHFFKD�

#@KK� D@BG�R S@ SD � SQ@MRHSHNM � @QB�N Q� RPTHFFKD� @ �PQBM�� #@KK� SGD � ONQSHNM� NE�%3)� ADSVDDM�SVN� RSDOR� 3 H� @MC � 3@� @ � MOLDO>J�� 7B� VHKK� R@X� SG @ S � 3H� @MC� 3�I� BNLLTSD� 3 H� N� 1 G�HE� SGD� RDL@MSHBR� NQ� SGDRD� RSDOR� @KKNVR� SN � BNLLTSD� SGDHQ� N QCDQ� V HSGNT S� @KSDQHMF� SGD�ETMBSHNM@K� RODBHEHB@SHNM� NE� SGD� %/�� .N� NODQ@SHNMR� NM� SGD � R@LD� G@MCRG@J HMF � RHFM@K� B@M�AD� BNLLTSDC�� ENQ� @KK� N SGDQ� RHST@SHNMR � SGD � CDRHFMDQ� L TRS� JMNV� HE� @ � BNLLTS@SHNM � HR�ONRRHAKD�� 7D� VHKK� R@X� SG @ S � @� RSDO� 3 � @MC � @ � OQNFQ@L � . � @QB� BNLLTS@SHUD� 3 �N�. � HE� @KK�RSDOR� HM� . � @QD� BNLLTS@SHUD�V HSG � QDRODBS� SN � 3 �

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 138: Globally asynchronous locally synchronous systems

� � 1PNAP?D�+ANCEJC � � �

#KD@QKX � @M� %/ � QDL @HMR� ETMBSHNM@KKX � HMU@QH@M S� HE� @� RSDO � 1 � HR� CHROK@BDC� SN� @MN SGDQ�OK@BD� HM� SGD � R S@ SD � CH@FQ@L � HE�SGD� OQNFQ@L �. �CDEHMDC� AX� SGD � NKC� @MC� MDV� ONRHSHNMR� NE�1 �HR� BNLLTS@SHUD�V HSG � QDRODBS� SN� 1 �

,DS� 8 � @MC � 9 � AD� SVN� HMCDODMCDMS� G@MCRG@JHMF � KHMDR � @MC � B@KK� SGD � SVN� OQNFQ@L R�CDEHMDC� AX� ;8 �[ 9 �S=� @MC � ;8 � Y � 7 �I= � @M�� . �K H � QDRODBSHUDKX � @R� RGNVM� HM� SGD� EHFTQDADKNV�� )E� 8 �E � [. �4� !� 8 �[ � N. �I � SGDM �8 �[ � @MC � 8 �I � BNTKC� AD� CHROK@BDC� SN� VGDQD� 7 �E�@MC� 7 �Z� @QD � QDRODBSHUDKX�� (DMBD�8 � @MC �7 � B@M� AD�LDQFDC� HMSN� @ � RHMFKD� EK@F�

$FDROB� ���� & K@F �-DQFHMF

4GD� SQ@MRENQL DC�,-�VHKK� G@UD� EDVDQ� EK@FR� SN� G@MCKD � RN� SG @ S � HS� VHKK� AD� RL@KKDQ� @MC�RHLOKDQ � A T S� SGD � FKNA@K� %/� L@X� AD� RKNVDC� CNVM�� &NQ� DW@LOKD � SGD� LNCHEHDC� ,-�L@X�CDK@X� @ � QDRONMRD� ADB@TRD� HS� G@R� SN � BNLOKDSD� RNLD� TMQDK@SDC � S@RJ � ADENQD� HS�B@M� RDMC� SGD�BNLLNM� LDQFDC� BNLOKDSHNM� RHFM@K�� &NQ� DW@LOKD� HM� SGD� RHLOKD� OHODKHMD� NE�# G@O SDQ� � �D@BG� ,-�RDM S�@ �QDPTDRS� SN � SGD �Q HFG S�@MC �@M� @BJMNVKDCFD� SN � SGD� KDES � VGHBG�VDQD� LDQFDC�HMSN� @ � RHMFKD� RHFM@K � SGDQDAX � L@JHMF� SGD � L @BGHMD� RKNVDQ� A T S� RL@KKDQ�

Z�� 1PNAP?D�+ANCEJC

7D� R@V� SG @ S � EK@F� LDQFDR� RHLOKHEX� SGD� ,-R � A T S� L@X� RKNV� SGDL � CNVM�� 3 SQD SBG �LDQFDR� CN� MN S� BG@MFD� SGD� KNFHB@K� BNLOKDWHSX� NE� SGD� ,-R � A T S� L@X� RODDC� SGD� %/ � AX�CDK@XHMF� SN� SGD� K@RS� ONRRHAKD� L NLDMS� SGD� BGDBJHMF� NE� BNMCHSHNMR� SG @ S � L @X� QDRTKS� HM�

RSQD SBG HMF � @ �OG@RD�� 4GD� ,-� B@M� NUDQK@O� TRDETK� BNL OTS@SHNM �V HSG� SGD� SHLD� QDPTHQDC� ENQ�SGD� DWSDQM@K� R SQD SBG � BNMCHSHNM� SN� C HR@OOD@Q�

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 139: Globally asynchronous locally synchronous systems

� � � � � 1PNAP?D�+ANCEJC

,DS� 1 F � @MC � 1 �� AD� SVN� R SQD SBG � BNMCHSHNMR� @RRNBH@SDC� V HSG � SVN� CHEEDQDMS� RPTHFFKDR�HM� SGD � %3$ � @MC � KD S�. � AD� SGD � OQNFQ@L � CDEHMDC� ADSVDDM� S �GD� SVN� R SQD SBG � BNMCHSHNMR�� )E�� H� N�. �� SG DM � 1 F � B@M� AD� BNLOTSDC� BGDBJDC� HM� O@Q@ KKD ��� V HSG � 1 � �� @R� B@M� AD� RDDM� HM�SGD � MDWS� SVN� SQ@MRENQL @SHNMR�� & HQRS � VD� B@M� BNLLTSD� 1^� @MC � . �� @MC � SGD � SVN� RSQD SBG �BNMCHSHNMR�VHKK� DMC� TO� NMD� @ ESD Q� SGD � NSGDQ�

3�

3�

$FDROB� ���� 3 SQD SBG �-NUHMF

3HMBD� SGD� SVN� RSQD SBG � BNMCHSHNMR� RTBBDDC� D@BG� NSGD� Q � V HSGNT S� @MX� HMSDQLDCH@SD�BNL OTS@SHNM � SGDX� RG@QD� SGD� R@LD� eK@R S� S@RJf� ADENQD� SG �B� R SQD SBG � @MC� BNMRDPTDMSKX �SGD� BNMITMBSHNM� V HSG� SGD� HM SDQM@K� BNMCHSHNM� ENQ� R SQD SB G HM F � VHKK� AD� SGD� R@LD� ENQ� AN SG �RPTHFFKDR�

3�

3�

3�

$FDROB� � :�� 3 SQD SBG � # NMBT QQDMBX

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������

Page 140: Globally asynchronous locally synchronous systems

� � 0ALH=?EJC� 1MQECCHAO�>U��N?O ��

(DMBD � SGD � OQDUHNTR� SQ@MREN QL @SHNMR� XHDKCR� SGD � R SQD SBG � BNMCHSHNM�

�+$12����1 E��4�� +$ 1 2/ �������� \�\[� +$12/�7�# � �"�����

4GD�,-�V@HSR�ENQ�3�H�NMKX�@ ESD Q �SGD�BNLOKDSHNM�NE�. � � HMRSD@C �NE�V@HSHMF�ADENQD�BNLOTSHMF�

. �

Z�� 0ALH=?EJC� 1MQECCHAO�>U��N?O

) S � HR� ONRRHAKD� SN� RTOOQDRR� @ KSNFD SGDQ� RNLD� R SQD SBG � RPTHFFKDR� VGDM� SGD� R SQD SBG � VHKK�MDUDQ� @BST@KKX � NBBTQ�� &NQ� DW@LOKD � RTOONRD� SG @ S � ,-�� B@M� FT@Q@MSDD� SG @ S� HS � VHKK�@KV@XR� QDRONMC� SN � ,-�� RN� E@RS� SG @ S � VGDMDUDQ� ,-�� FNDR� SN� BGDBJ� ENQ� SGD� QDOKX � SGD�QDOKX� G@R� @KQD@CX� @QQHUDC�� 4GDM� ,-�� MDDC� MN S� RSQD SBG �V @HS� ENQ� SGD � QDOKX � @MC� HMRSD@C�HS� B@M � OQNBDDC� CHQDBSKX � SN � SG D � ENKKNVHMF� R S@ SD �� )M � SDQL R� NE� SGD � %3$ � VD� G@UD� QDOK@BDC�@ � RPTHFFKD�@QB� AX � @M� @QB � @MC � HM� SDQL R� NE� SGD � KNFHB� C H@FQ@L � VD� G@UD� DKHL HM@SDC� @ � EDV�F@SDR�

����� ��� ������ ����������� ������������������������ ������������� ������� ��������� ��������������������