Çfarë është pulsi i orës?

Në një kompjuter, shumica e komponentëve sinkronizohen me një orë. Megjithatë, jo gjithçka është domosdoshmërisht e sinkronizuar me të njëjtën orë. CPU, për shembull, mund të funksionojë jashtëzakonisht shpejt, me modelet e nivelit të lartë që afrohen afër arritjes së 6 miliardë cikleve në sekondë. Shumica e komponentëve të tjerë nuk janë në gjendje të përputhen me këtë shpejtësi të jashtëzakonshme. Ora tregon saktësisht se kur një komponent duhet të funksionojë. Funksionaliteti i saktë, natyrisht, varet nga komponenti. Por koncepti bazë është i njëjtë, i sinkronizuar përgjithmonë me tik-takimin e orës.

Në një kompjuter, pothuajse të gjitha orët sinjalizohen me një valë katrore. Pulsi i orës është "kulmi" i valës katrore. Është interesante se asgjë nuk e përdor atë kulm si shkas për asgjë. Edhe një orë që troket 6 miliardë herë në sekondë shpenzon mjaftueshëm kohë në kulmin dhe kufirin që koha e saktë do të kishte ndryshime të mjaftueshme për të shkaktuar probleme. Në vend të kësaj, shumica e pajisjeve funksionojnë posaçërisht në skajin në rritje të pulsit të orës ndërsa aktivizohet.

RAM është një përjashtim interesant. Ju mund ta dini se gjeneratat e RAM-it aktualisht referohen si "DDR X". Ky term DDR është domethënës. Ai qëndron për "Rritja e dyfishtë e të dhënave". Ndërsa pajisjet standarde funksionojnë vetëm në skajin në rritje të pulsit të orës, RAM DDR funksionon si në skajin në rritje ashtu edhe në rënie të pulsit të orës. Kjo dyfishon gjerësinë e brezit të saj mbi të njëjtën teknologji duke përdorur shkallën e vetme të të dhënave. Meqenëse gjerësia e brezit është një pjesë kritike e performancës së RAM-it, kjo teknologji DDR tani është universale në RAM.

Si funksionon pulsi i orës?

Një gjenerator i orës gjeneron pulsin e orës. Ky është zakonisht një kristal kuarci i formuar me kujdes me një rrymë elektrike që kalon mbi të. Një nga vetitë e tij të brendshme është se gjeneron një puls krejtësisht të rregullt të energjisë elektrike. Ndërsa kristalet mund të sintonizohen në një sërë frekuencash, zakonisht përdoren vetëm dy, dhe më pas vetëm njëri prej tyre është dominues. Shumica e orëve shënojnë 100 MHz ose 100 milionë cikle në sekondë. Disa kompjuterë kanë një orë të dytë që funksionon në një frekuencë prej 125 MHz.

Ju mund të vini re se kjo është jashtëzakonisht më e ulët se 6 GHz që mund të merret, në kushte optimale, nga CPU-të moderne. Në vend që të bëni një orë për të kontrolluar shpejtësinë e CPU-së dhe më pas ta kyçni atë në atë frekuencë të saktë, frekuenca e një CPU dhe pajisjeve të tjera vendoset nëpërmjet një shumëzuesi. Shumëzuesi shumëzon sa impulse ka në sekondë. Një nga avantazhet kryesore të kësaj është se shumëzuesi mund të rregullohet. Ky rregullim mund të ndodhë në fluturim, duke lejuar një kontroll të shkëlqyer të performancës bazuar në hapësirën e kokës termike, hapësirën e kokës së energjisë dhe ngarkesën.

Kufizimet e projektimit nga puna me pulset e orës

Sinkronizimi me orët rrit ndjeshëm performancën e RAM-it dhe përfiton nga shumica e komponentëve të kompjuterit. Megjithatë, ai ka disa kufizime të pazakonta. Ndërsa përshpejtoi RAM-in, një shkollë mendimi sugjeron se ka ngadalësuar CPU-të.

Shpejtësia e orës së CPU-së duhet të kufizohet në një vlerësim konservativ të performancës në rastin më të keq të funksionit më të ngadaltë të një CPU. Në këtë mënyrë, ju mund të garantoni se gjithçka përfundon në një cikël orar dhe nuk do të keni disa gjëra që rrjedhin, duke krijuar konfigurime të padëshiruara. Kjo do të thotë që një CPU e palidhur nga një orë, e aftë për të përfunduar operacionet aq shpejt sa dëshiron dhe më pas në gjendje të kalojë menjëherë te tjetra, teorikisht mund të funksionojë shumë më shpejt.

Problemi me këtë është logjika. Meqenëse gjërat nuk përfundojnë domosdoshmërisht në një orar të parashikueshëm, duhet të shtoni shumë qark shtesë verifikimi. Për më tepër, duke qenë se ky koncept i arkitekturës është i pafavorizuar, nuk ekziston asnjë softuer i dizajnimit të CPU-së me funksion të plotë për të dizajnuar CPU-të asinkrone. Kjo e bën të vështirë verifikimin nëse koncepti do të ofronte një rritje të përgjithshme të performancës.

Elektronet janë të ngadalta

Ndërsa mund të mendoni se dhënia e një sinjali të orës në një CPU është relativisht e thjeshtë, nuk është shumë. CPU-të moderne janë mjaft të mëdha dhe thellësisht të ndërlikuara; kjo do të thotë se koha e përhapjes së një sinjali elektrik nga njëra anë në tjetrën mund të jetë e rëndësishme, të paktën në krahasim me një të gjashtë miliarda të sekondës. Sinjali i orës futet në CPU në shumë vende për të siguruar që i gjithë CPU të jetë i sinkronizuar në mënyrë perfekte.

Ndërsa CPU-të bëhen më të mëdha dhe densiteti i veçorive më i lartë, kërkohet më shumë qark për të siguruar frekuencë të saktë. Për më tepër, ndërsa "Nyja" e CPU-ve është zvogëluar, rezistenca në telat më të vegjël është rritur. Kjo do të thotë se fuqia e nevojshme për të shënuar orën në CPU-të moderne përbën një pjesë të arsyeshme të tërheqjes së përgjithshme të energjisë.

Duke qenë se tërheqja e energjisë ndikon drejtpërdrejt në prodhimin e nxehtësisë, ajo ka një ndikim dypjesësh në performancën e CPU-së, të dyja negative. Ky është një argument tjetër për CPU-të asinkrone. Në mungesë të një ore, atyre u mungon kjo tërheqje e energjisë dhe prodhimi i nxehtësisë, duke lënë më shumë hapësirë ​​termike dhe energjie për performancën aktuale, duke ndihmuar më tej për të kompensuar rritjen e nevojshme të kompleksitetit.

konkluzioni

Pulsi i orës është kulmi i sinjalit të orës me valë katrore që përdoret për sinkronizimin e kompjuterit. Shumica e komponentëve përdorin në mënyrë specifike skajin në rritje të atij pulsi për të vepruar. RAM DDR, megjithatë, përdor si skajin në rritje ashtu edhe në rënie të pulsit për të funksionuar. Një gjenerator i orës, siç është një oshilator piezo-elektrik kuarci, gjeneron pulsin. Këto impulse më pas modifikohen zakonisht nga një shumëzues për të përputhur saktësisht shpejtësinë e dëshiruar të orës.