Wat is een klokcyclus?

Een klokcyclus, kloksignaal of logische beat zoals ze vroeger werden genoemd, is een soort metronoom die helpt bij het coördineren van acties en timings in een computer. Een klokgenerator genereert een kloksignaal. In tegenstelling tot een standaard wandklok wordt deze niet gebruikt om de tijd aan te geven. In plaats daarvan schakelt hij voortdurend tussen een 'hoge' en een 'lage' toestand. De werkelijke vorm van de klok is variabel - verschillende systemen gebruiken verschillende typen om hetzelfde doel te bereiken.

De meest typische vorm van een klokcyclus is een blokgolf met een vaste, constante frequentie. De klok bevindt zich altijd in een van twee toestanden: stijgend naar de top of dalend naar het dal. Circuits die de klokcyclus gebruiken voor hun timing en acties worden actief op de relevante stijgende of dalende flank van het signaal.

Tip : De uitzondering zijn systemen met een dubbele datasnelheid, zoals DDR RAM. In het geval van systemen met dubbele gegevenssnelheid zouden de circuits actief worden in zowel de stijgende als de dalende flanken van de cyclus.

Soorten klokken

Er zijn verschillende soorten klokken. De enkelfasige klok is het meest voorkomende type dat wordt gebruikt in systemen die afhankelijk zijn van klokcycli. Hier worden alle kloksignalen in wezen via één enkele draad verzonden. Uiteraard zijn hier alternatieven voor.

Een systeem dat het kloksignaal over twee draden stuurt, met niet-overlappende pulsen van de klok, wordt een tweefasenklok genoemd. De twee draden worden respectievelijk fase één en twee genoemd. De twee verschillende fasen zijn altijd gegarandeerd omgekeerd gesynchroniseerd. Dit biedt extra manieren voor circuits om hun timing van hen over te nemen - en in feite stelt het processors in staat genoegen te nemen met minder poorten, wat leidt tot een kleiner algemeen ontwerp. Het maken van een processor met deze opstelling is complexer en soms niet zo krachtig als een enkelfasige klok.

De derde optie voor klokken is een 4-fase klok. Al vroeg in de ontwikkeling van processors werd vierfasenlogica gevonden in geïntegreerde schakelingen. Deze logica bevatte vier afzonderlijke, niet-overlappende kloksignalen. Dit was ingewikkelder dan circuits met één klok. Terwijl de vroege microprocessors van Texas Instruments en Western Digital hierop vertrouwden, werd het uitgefaseerd ten gunste van de eenvoudigere enkelfasige klokcycli.

Klokken voor moderne CPU's

De meeste moderne microprocessors gebruiken een laagfrequente klok in plaats van een hoogfrequente. Die klok wordt vervolgens door een vermenigvuldiger gehaald om de kloksnelheid aan te passen aan de juiste snelheid die de processor nodig heeft. Dit maakt het voor de computer mogelijk om de klok bij te stellen. Een lagere kloksnelheid is energiezuiniger, terwijl een hogere kloksnelheid ervoor zorgt dat de CPU beter presteert.

De meeste apparaten hebben de klok niet nodig om de hele tijd op een constante snelheid te blijven. De enige noodzaak is dat het te allen tijde een constant interval aanhoudt. Veel apparaten hebben een variabele kloksnelheid die naar behoefte beweegt tussen een ingesteld minimum- en maximumpunt.

Dit betekent dat er minder energie wordt verbruikt als het apparaat inactief is tijdens verzoeken met weinig verwerking. De kloksnelheid en het stroomverbruik nemen alleen toe als het apparaat bezet raakt. Dit kan bijvoorbeeld gebeuren wanneer een gaming-pc een game start in plaats van alleen maar inactief te zijn met Facebook open. Wat zijn uw gedachten over het onderwerp? Deel uw mening in de opmerkingen hieronder.