วงจรนาฬิกาคืออะไร?

วงจรสัญญาณนาฬิกา สัญญาณนาฬิกา หรือลอจิกบีทตามที่เคยเรียกกัน เป็นเครื่องเมตรอนอมที่ช่วยประสานการดำเนินการและการกำหนดเวลาในคอมพิวเตอร์ เครื่องกำเนิดสัญญาณนาฬิกาสร้างสัญญาณนาฬิกา ซึ่งแตกต่างจากนาฬิกาแขวนทั่วไปที่ไม่ได้ใช้เพื่อบอกเวลา แต่จะสลับระหว่างสถานะ 'สูง' และ 'ต่ำ' อย่างต่อเนื่อง รูปแบบที่แท้จริงของนาฬิกานั้นแปรผัน - ระบบต่าง ๆ ใช้ประเภทต่าง ๆ เพื่อบรรลุเป้าหมายเดียวกัน

รูปแบบทั่วไปที่สุดของวงจรสัญญาณนาฬิกาจะเป็นคลื่นสี่เหลี่ยมที่มีความถี่คงที่และคงที่ นาฬิกาจะอยู่ในสถานะใดสถานะหนึ่งจากสองสถานะเสมอ – ขึ้นสู่จุดสูงสุดหรือตกลงสู่ราง วงจรที่ใช้รอบสัญญาณนาฬิกาสำหรับการจับเวลาและการดำเนินการจะทำงานบนขอบขาขึ้นหรือขาลงที่เกี่ยวข้องของสัญญาณ

เคล็ดลับ : ข้อยกเว้นคือระบบที่มีอัตราข้อมูลสองเท่า เช่น DDR RAM ในกรณีของระบบอัตราข้อมูลคู่ วงจรจะทำงานทั้งในขอบที่เพิ่มขึ้นและลดลงของวงจร

ประเภทของนาฬิกา

นาฬิกามีหลายประเภท นาฬิกาเฟสเดียวเป็นประเภทที่ใช้บ่อยที่สุดในระบบที่อาศัยรอบสัญญาณนาฬิกา ที่นี่สัญญาณนาฬิกาทั้งหมดจะถูกส่งผ่านสายเส้นเดียวเป็นหลัก โดยธรรมชาติแล้วมีทางเลือกอื่นสำหรับสิ่งนี้

ระบบที่ส่งสัญญาณนาฬิกาบนสายไฟสองเส้นโดยไม่มีพัลส์นาฬิกาที่ไม่ทับซ้อนกันเรียกว่านาฬิกาสองเฟส สายทั้งสองเรียกว่าเฟสหนึ่งและสองตามลำดับ เฟสที่แตกต่างกันสองเฟสได้รับการรับประกันว่าจะซิงโครไนซ์แบบผกผันเสมอ นี่เป็นวิธีเพิ่มเติมสำหรับวงจรในการจับเวลาจากวงจร และผลที่ได้คือช่วยให้โปรเซสเซอร์ทำอะไรได้บ้างโดยใช้เกทน้อยลง ซึ่งนำไปสู่การออกแบบโดยรวมที่เล็กลง การสร้างโปรเซสเซอร์ด้วยการตั้งค่านี้ซับซ้อนกว่าและบางครั้งก็ไม่มีประสิทธิภาพสูงเท่าสัญญาณนาฬิกาแบบเฟสเดียว

ตัวเลือกที่สามสำหรับนาฬิกาคือนาฬิกา 4 เฟส ในช่วงแรกของการพัฒนาโปรเซสเซอร์ พบลอจิกสี่เฟสในวงจรรวม ตรรกะนี้มีสัญญาณนาฬิกาสี่สัญญาณแยกกันและไม่ทับซ้อนกัน สิ่งนี้ซับซ้อนกว่าวงจรนาฬิกาเดียว ในขณะที่ไมโครโปรเซสเซอร์ Texas Instruments และ Western Digital รุ่นแรก ๆ พึ่งพาสิ่งนี้ แต่ก็เลิกใช้ไปเพื่อสนับสนุนวงจรสัญญาณนาฬิกาแบบเฟสเดียวที่เรียบง่ายกว่า

นาฬิกาสำหรับซีพียูสมัยใหม่

ไมโครโปรเซสเซอร์สมัยใหม่ส่วนใหญ่ใช้นาฬิกาความถี่ต่ำแทนนาฬิกาความถี่สูง จากนั้นนาฬิกานั้นจะถูกรันผ่านตัวคูณเพื่อปรับความเร็วสัญญาณนาฬิกาให้เป็นอัตราที่เหมาะสมที่โปรเซสเซอร์ต้องการ ทำให้คอมพิวเตอร์สามารถปรับนาฬิกาได้ ความเร็วสัญญาณนาฬิกาที่ช้าลงจะช่วยประหยัดพลังงานได้มากขึ้น ในขณะที่ความเร็วสัญญาณนาฬิกาที่สูงขึ้นจะช่วยให้ CPU ทำงานได้ดีขึ้น

อุปกรณ์ส่วนใหญ่ไม่ต้องการให้นาฬิกามีความเร็วคงที่ตลอดเวลา สิ่งที่จำเป็นเพียงอย่างเดียวคือต้องรักษาระยะห่างให้คงที่ตลอดเวลา อุปกรณ์จำนวนมากมีความเร็วสัญญาณนาฬิกาที่เปลี่ยนแปลงได้ซึ่งเคลื่อนที่ระหว่างจุดต่ำสุดและจุดสูงสุดที่ตั้งไว้ตามต้องการ

ซึ่งหมายความว่ามีการใช้พลังงานน้อยลงเมื่ออุปกรณ์ไม่ได้ใช้งานระหว่างคำขอที่มีการประมวลผลน้อย ความเร็วสัญญาณนาฬิกาและการดึงพลังงานจะเพิ่มขึ้นเมื่ออุปกรณ์ไม่ว่างเท่านั้น กรณีนี้อาจเกิดขึ้นได้ เช่น เมื่อพีซีสำหรับเล่นเกมเปิดเกมแทนที่จะเปิด Facebook เฉยๆ คุณคิดอย่างไรกับเรื่องนี้ แบ่งปันความคิดของคุณในความคิดเห็นด้านล่าง