Kas ir pulksteņa cikls?

Pulksteņa cikls, pulksteņa signāls vai loģikas sitiens, kā tos mēdza saukt, ir sava veida metronoms, kas palīdz koordinēt darbības un laiku datorā. Pulksteņa ģenerators ģenerē pulksteņa signālu. Atšķirībā no standarta sienas pulksteņa netiek izmantots laika rādīšanai. Tā vietā tas nepārtraukti pārslēdzas starp “augstu” un “zemu” stāvokli. Faktiskā pulksteņa forma ir mainīga - dažādas sistēmas izmanto dažādus veidus, lai sasniegtu vienu un to pašu mērķi.

Tipiskākā pulksteņa cikla forma būtu kvadrātveida vilnis ar fiksētu, nemainīgu frekvenci. Pulkstenis vienmēr atrodas vienā no diviem stāvokļiem – kāpj pretī virsotnei vai krīt pretī silei. Ķēdes, kuru laika noteikšanai un darbībām izmanto pulksteņa ciklu, kļūst aktīvas signāla attiecīgajā augošajā vai krītošajā malā.

Padoms : izņēmums ir sistēmas ar dubultu datu pārraides ātrumu, piemēram, DDR RAM. Divu datu pārraides ātruma sistēmu gadījumā ķēdes kļūtu aktīvas gan cikla augošajā, gan krītošajā malā.

Pulksteņu veidi

Ir dažādi pulksteņu veidi. Vienfāzes pulkstenis ir visizplatītākais veids, ko izmanto sistēmās, kas balstās uz pulksteņa cikliem. Šeit visi pulksteņa signāli būtībā tiek pārraidīti pa vienu vadu. Protams, tam ir alternatīvas.

Sistēmu, kas sūta pulksteņa signālu pa diviem vadiem ar nepārklājošiem pulksteņa impulsiem, sauc par divfāžu pulksteni. Abi vadi attiecīgi tiek saukti par pirmo un otro fāzi. Abas dažādās fāzes vienmēr tiek garantētas apgriezti sinhronizētas. Tas nodrošina papildu veidus, kā shēmas var izmantot laiku, un faktiski tas ļauj procesoriem iztikt ar mazāku vārtu skaitu, tādējādi radot mazāku kopējo dizainu. Procesora izveide ar šo iestatījumu ir sarežģītāka un dažreiz ne tik augstas veiktspējas kā vienfāzes pulkstenis.

Trešā pulksteņu iespēja ir 4 fāžu pulkstenis. Procesora izstrādes sākumā četrfāzu loģika tika atrasta integrētajās shēmās. Šī loģika ietvēra četrus atsevišķus, nepārklājošus pulksteņa signālus. Tas bija sarežģītāk nekā viena pulksteņa shēmas. Lai gan agrīnie Texas Instruments un Western Digital mikroprocesori paļāvās uz to, tas tika pakāpeniski pārtraukts par labu vienkāršākiem vienfāzes pulksteņa cikliem.

Pulksteņi mūsdienu CPU

Lielākā daļa mūsdienu mikroprocesoru izmanto zemfrekvences pulksteni, nevis augstfrekvences pulksteni. Pēc tam šis pulkstenis tiek palaists caur reizinātāju, lai pielāgotu pulksteņa ātrumu atbilstoši procesoram nepieciešamajam ātrumam. Tas dod iespēju datoram pielāgot pulksteni. Lēnāks pulksteņa ātrums ir energoefektīvāks, savukārt lielāks takts ātrums ļauj CPU labāk darboties.

Lielākajai daļai ierīču nav nepieciešams pulkstenis, lai visu laiku strādātu nemainīgā ātrumā. Vienīgā nepieciešamība ir tā, lai tas vienmēr uzturētu vienmērīgu intervālu. Daudzām ierīcēm ir mainīgs pulksteņa ātrums, kas pēc vajadzības pārvietojas starp iestatīto minimālo un maksimālo punktu.

Tas nozīmē, ka tiek patērēts mazāk enerģijas, jo ierīce ir dīkstāvē zemas apstrādes pieprasījumu laikā. Pulksteņa ātrums un jaudas patēriņš palielinās tikai tad, kad ierīce kļūst aizņemta. Tas var notikt, piemēram, kad spēļu dators palaiž spēli, nevis vienkārši darbojas tukšgaitā ar atvērtu Facebook. Kādas ir jūsu domas par šo tēmu? Dalieties savās domās tālāk sniegtajos komentāros.