Co to jest cykl zegara?

Cykl zegara, sygnał zegara lub rytm logiczny, jak je kiedyś nazywano, to rodzaj metronomu, który pomaga koordynować działania i czasy w komputerze. Generator zegara generuje sygnał zegara. W przeciwieństwie do zwykłego zegara ściennego nie służy do wskazywania czasu. Zamiast tego stale przełącza się między stanem „wysokim” a „niskim”. Rzeczywista forma zegara jest zmienna – różne systemy używają różnych typów do osiągnięcia tego samego celu.

Najbardziej typową formą cyklu zegara byłaby fala prostokątna o stałej, stałej częstotliwości. Zegar jest zawsze w jednym z dwóch stanów – wzrasta w kierunku szczytu lub opada w kierunku dołka. Obwody, które wykorzystują cykl zegara do ich synchronizacji i działań, stają się aktywne na odpowiednim zboczu narastającym lub opadającym sygnału.

Wskazówka : Wyjątkiem są systemy z podwójną szybkością transmisji danych, takie jak DDR RAM. W przypadku systemów o podwójnej szybkości transmisji danych obwody stawałyby się aktywne zarówno przy narastających, jak i opadających zboczach cyklu.

Rodzaje zegarów

Istnieją różne rodzaje zegarów. Zegar jednofazowy jest najczęściej stosowanym typem w systemach opartych na cyklach zegara. Tutaj wszystkie sygnały zegara są zasadniczo przesyłane przez jeden przewód. Oczywiście istnieją alternatywy dla tego.

Układ, który wysyła sygnał zegarowy dwoma przewodami, z nienakładającymi się na siebie impulsami zegara, nazywany jest zegarem dwufazowym. Te dwa przewody są określane odpowiednio jako faza pierwsza i druga. Zawsze gwarantuje się odwrotną synchronizację dwóch różnych faz. Zapewnia to obwodom dodatkowe sposoby pobierania ich taktowania – iw efekcie pozwala procesorom zadowolić się mniejszą liczbą bramek, co prowadzi do mniejszego ogólnego projektu. Tworzenie procesora przy tej konfiguracji jest bardziej złożone i czasami nie tak wydajne, jak zegar jednofazowy.

Trzecią opcją dla zegarów jest zegar 4-fazowy. Na wczesnym etapie opracowywania procesorów w układach scalonych znaleziono logikę czterofazową. Ta logika obejmowała cztery oddzielne, nienakładające się sygnały zegarowe. To było bardziej skomplikowane niż obwody z jednym zegarem. Chociaż wczesne mikroprocesory Texas Instruments i Western Digital polegały na tym, zostało to wycofane na rzecz prostszych jednofazowych cykli zegara.

Zegary dla nowoczesnych procesorów

Większość nowoczesnych mikroprocesorów wykorzystuje zegar o niskiej częstotliwości zamiast zegara o wysokiej częstotliwości. Ten zegar jest następnie przepuszczany przez mnożnik, aby dostosować częstotliwość zegara do odpowiedniej szybkości potrzebnej procesorowi. Dzięki temu komputer może ustawić zegar. Niższa częstotliwość zegara jest bardziej energooszczędna, podczas gdy wyższa częstotliwość zegara pozwala procesorowi na lepszą wydajność.

Większość urządzeń nie potrzebuje zegara do utrzymywania stałej prędkości przez cały czas. Jedyną koniecznością jest utrzymywanie stałego odstępu czasu przez cały czas. Wiele urządzeń ma zmienną częstotliwość zegara, która w razie potrzeby zmienia się między ustawionym punktem minimalnym a maksymalnym.

Oznacza to mniejsze zużycie energii, gdy urządzenie jest bezczynne podczas żądań o niskim przetwarzaniu. Szybkość zegara i pobór mocy rosną tylko wtedy, gdy urządzenie jest zajęte. Może się to zdarzyć na przykład, gdy komputer do gier uruchamia grę, a nie tylko bezczynność z otwartym Facebookiem. Jakie są Twoje przemyślenia na ten temat? Podziel się swoimi przemyśleniami w komentarzach poniżej.