Mikä on kellosykli?

Kellojakso, kellosignaali tai logiikkalyönti, kuten niitä aiemmin kutsuttiin, on eräänlainen metronomi, joka auttaa koordinoimaan toimintoja ja ajoituksia tietokoneessa. Kellogeneraattori tuottaa kellosignaalin. Toisin kuin tavallinen seinäkello, sitä ei käytetä ajan ilmaisemiseen. Sen sijaan se vaihtaa jatkuvasti "korkean" ja "matalan" tilan välillä. Kellon todellinen muoto vaihtelee – eri järjestelmät käyttävät eri tyyppejä saman tavoitteen saavuttamiseksi.

Kellojakson tyypillisin muoto olisi neliöaalto kiinteällä, vakiotaajuudella. Kello on aina jommassakummassa kahdesta tilasta – nousussa kohti huippua tai putoamassa aallonpohjaa kohti. Piirit, jotka käyttävät kellojaksoa ajoitukseensa ja toimintoihinsa, aktivoituvat signaalin relevantilla nousevalla tai laskevalla reunalla.

Vinkki : Poikkeuksena ovat järjestelmät, joissa on kaksinkertainen tiedonsiirtonopeus, kuten DDR RAM. Kahden tiedonsiirtonopeuden järjestelmissä piirit tulisivat aktiivisiksi sekä syklin nousevalla että laskevalla reunalla.

Kellojen tyypit

Kelloja on erilaisia. Yksivaiheinen kello on yleisin kellojaksoihin perustuvissa järjestelmissä käytetty tyyppi. Tässä kaikki kellosignaalit lähetetään olennaisesti yhden johdon kautta. Luonnollisesti tälle on vaihtoehtoja.

Järjestelmää, joka lähettää kellosignaalin kahdella johdolla, kellon pulsseilla, jotka eivät ole päällekkäisiä, kutsutaan kaksivaiheiseksi kelloksi. Näitä kahta johtoa kutsutaan vaiheiksi yksi ja kaksi. Kaksi eri vaihetta on aina taatusti käänteisesti synkronoitu. Tämä tarjoaa lisätapoja piireille ottaa ajoituksensa - ja itse asiassa se antaa prosessoreille mahdollisuuden tyytyä harvemmille porteille, mikä johtaa pienempään kokonaissuunnitteluun. Prosessorin luominen tällä asetuksella on monimutkaisempaa ja joskus ei yhtä tehokasta kuin yksivaiheinen kello.

Kolmas vaihtoehto kelloille on 4-vaiheinen kello. Prosessorikehityksen varhaisessa vaiheessa integroiduista piireistä löydettiin nelivaihelogiikka. Tämä logiikka sisälsi neljä erillistä, päällekkäistä kellosignaalia. Tämä oli monimutkaisempi kuin yksikellopiirit. Vaikka varhaiset Texas Instruments ja Western Digital -mikroprosessorit luottivat tähän, se poistettiin asteittain yksinkertaisempien yksivaiheisten kellojaksojen hyväksi.

Kellot nykyaikaisille prosessoreille

Useimmat nykyaikaiset mikroprosessorit käyttävät matalataajuista kelloa korkeataajuisen kellon sijaan. Tämä kello ajetaan sitten kertoimen läpi kellonopeuden säätämiseksi prosessorin tarvitsemalle sopivalle nopeudelle. Tämän ansiosta tietokone voi säätää kelloa. Hitaampi kellotaajuus on tehokkaampaa, kun taas korkeampi kellonopeus mahdollistaa suorittimen paremman suorituskyvyn.

Useimmat laitteet eivät tarvitse kelloa pysyäkseen vakionopeudella koko ajan. Ainoa välttämättömyys on, että se säilyttää tasaisen välin koko ajan. Monilla laitteilla on säädettävä kellonopeus, joka liikkuu asetetun minimi- ja maksimipisteen välillä tarpeen mukaan.

Tämä tarkoittaa, että energiaa kuluu vähemmän, kun laite on tyhjäkäynnillä vähän prosessointia vaativien pyyntöjen aikana. Kellotaajuus ja virrankulutus nousevat vain, kun laite on varattu. Tämä voi tapahtua esimerkiksi silloin, kun pelitietokone käynnistää pelin sen sijaan, että se olisi tyhjäkäynnillä Facebookin ollessa auki. Mitä mieltä olet aiheesta? Jaa ajatuksesi alla olevissa kommenteissa.