Τι είναι ο κύκλος ρολογιού;

Ένας κύκλος ρολογιού, ένα σήμα ρολογιού ή ο λογικός ρυθμός όπως ονομάζονταν παλιά, είναι ένα είδος μετρονόμου που βοηθά στο συντονισμό ενεργειών και χρονισμών σε έναν υπολογιστή. Μια γεννήτρια ρολογιού παράγει ένα σήμα ρολογιού. Σε αντίθεση με ένα τυπικό ρολόι τοίχου, δεν χρησιμοποιείται για να δείξει την ώρα. Αντίθετα, αλλάζει συνεχώς ανάμεσα σε κατάσταση «υψηλή» και «χαμηλή». Η πραγματική μορφή του ρολογιού είναι μεταβλητή – διαφορετικά συστήματα χρησιμοποιούν διαφορετικούς τύπους για να επιτύχουν τον ίδιο στόχο.

Η πιο τυπική μορφή ενός κύκλου ρολογιού θα ήταν ένα τετράγωνο κύμα με σταθερή, σταθερή συχνότητα. Το ρολόι βρίσκεται πάντα σε μία από τις δύο καταστάσεις – ανεβαίνοντας προς την κορυφή ή πέφτοντας προς τη γούρνα. Τα κυκλώματα που χρησιμοποιούν τον κύκλο του ρολογιού για τον χρονισμό και τις ενέργειές τους ενεργοποιούνται στη σχετική ανερχόμενη ή καθοδική άκρη του σήματος.

Συμβουλή : Εξαίρεση αποτελούν συστήματα με διπλό ρυθμό δεδομένων, όπως η μνήμη RAM DDR. Στην περίπτωση συστημάτων διπλού ρυθμού δεδομένων, τα κυκλώματα θα ενεργοποιούνταν τόσο στην ανοδική όσο και στην καθοδική ακμή του κύκλου.

Τύποι ρολογιών

Υπάρχουν διάφοροι τύποι ρολογιών. Το μονοφασικό ρολόι είναι ο πιο κοινός τύπος που χρησιμοποιείται σε συστήματα που βασίζονται σε κύκλους ρολογιού. Εδώ, όλα τα σήματα ρολογιού ουσιαστικά μεταδίδονται μέσω ενός μόνο καλωδίου. Φυσικά, υπάρχουν εναλλακτικές σε αυτό.

Ένα σύστημα που στέλνει το σήμα ρολογιού σε δύο καλώδια, με μη επικαλυπτόμενους παλμούς του ρολογιού, ονομάζεται ρολόι δύο φάσεων. Τα δύο καλώδια αναφέρονται ως φάσεις ένα και δύο, αντίστοιχα. Οι δύο διαφορετικές φάσεις είναι πάντα εγγυημένο ότι θα είναι αντιστρόφως συγχρονισμένοι. Αυτό παρέχει πρόσθετους τρόπους για τα κυκλώματα να πάρουν το χρονισμό τους από αυτά – και ουσιαστικά, επιτρέπει στους επεξεργαστές να αρκεστούν σε λιγότερες πύλες, οδηγώντας σε μικρότερο συνολικό σχεδιασμό. Η δημιουργία ενός επεξεργαστή με αυτήν τη ρύθμιση είναι πιο περίπλοκη και μερικές φορές όχι τόσο υψηλής απόδοσης όσο ένα μονοφασικό ρολόι.

Η τρίτη επιλογή για ρολόγια είναι ένα ρολόι 4 φάσεων. Στην αρχή της ανάπτυξης του επεξεργαστή, η λογική τεσσάρων φάσεων βρέθηκε στα ολοκληρωμένα κυκλώματα. Αυτή η λογική περιείχε τέσσερα ξεχωριστά, μη επικαλυπτόμενα σήματα ρολογιού. Αυτό ήταν πιο περίπλοκο από τα κυκλώματα ενός ρολογιού. Ενώ οι πρώιμες Texas Instruments και οι μικροεπεξεργαστές Western Digital βασίζονταν σε αυτό, καταργήθηκε σταδιακά υπέρ των απλούστερων κύκλων ρολογιού μονοφασικών.

Ρολόγια για σύγχρονους επεξεργαστές

Οι περισσότεροι σύγχρονοι μικροεπεξεργαστές χρησιμοποιούν ένα ρολόι χαμηλής συχνότητας αντί για ένα υψηλής συχνότητας. Στη συνέχεια, αυτό το ρολόι εκτελείται μέσω ενός πολλαπλασιαστή για να προσαρμόσει την ταχύτητα του ρολογιού στον κατάλληλο ρυθμό που χρειάζεται ο επεξεργαστής. Αυτό δίνει τη δυνατότητα στον υπολογιστή να προσαρμόσει το ρολόι. Μια πιο αργή ταχύτητα ρολογιού είναι πιο αποδοτική σε ενέργεια, ενώ μια υψηλότερη ταχύτητα ρολογιού επιτρέπει στην CPU να αποδίδει καλύτερα.

Οι περισσότερες συσκευές δεν χρειάζονται το ρολόι για να παραμένει σε σταθερή ταχύτητα όλη την ώρα. Η μόνη αναγκαιότητα είναι να διατηρεί ένα σταθερό διάστημα ανά πάσα στιγμή. Πολλές συσκευές έχουν μεταβλητή ταχύτητα ρολογιού που μετακινείται μεταξύ ενός καθορισμένου ελάχιστου και μέγιστου σημείου όπως απαιτείται.

Αυτό σημαίνει ότι καταναλώνεται λιγότερη ενέργεια καθώς η συσκευή βρίσκεται σε αδράνεια κατά τη διάρκεια αιτημάτων χαμηλής επεξεργασίας. Η ταχύτητα του ρολογιού και η κατανάλωση ενέργειας αυξάνονται μόνο όταν η συσκευή είναι απασχολημένη. Αυτό μπορεί να συμβεί, για παράδειγμα, όταν ένας υπολογιστής τυχερών παιχνιδιών εκκινεί ένα παιχνίδι αντί να μένει απλώς σε αδράνεια με το Facebook ανοιχτό. Ποιες είναι οι σκέψεις σας για το θέμα; Μοιραστείτε τις σκέψεις σας στα σχόλια παρακάτω.