Čo je to cyklus hodín?

Hodinový cyklus, hodinový signál alebo logický rytmus, ako sa zvykne nazývať, je druh metronómu, ktorý pomáha koordinovať akcie a načasovanie v počítači. Generátor hodín generuje hodinový signál. Na rozdiel od bežných nástenných hodín sa nepoužívajú na ukazovanie času. Namiesto toho neustále prepína medzi „vysokým“ a „nízkym“ stavom. Skutočná podoba hodín je variabilná – rôzne systémy používajú rôzne typy na dosiahnutie rovnakého cieľa.

Najtypickejšou formou hodinového cyklu by bola štvorcová vlna s pevnou, konštantnou frekvenciou. Hodiny sú vždy v jednom z dvoch stavov – stúpajú smerom k vrcholu alebo klesajú smerom k žľabu. Obvody, ktoré na svoje časovanie a činnosti využívajú cyklus hodín, sa aktivujú na príslušnej vzostupnej alebo zostupnej hrane signálu.

Tip : Výnimkou sú systémy s dvojnásobným dátovým tokom, ako napríklad DDR RAM. V prípade systémov s duálnou rýchlosťou prenosu dát by sa okruhy stali aktívnymi v stúpajúcej aj klesajúcej hrane cyklu.

Typy hodín

Existujú rôzne typy hodín. Jednofázové hodiny sú najbežnejším typom používaným v systémoch, ktoré sa spoliehajú na hodinové cykly. Tu sa všetky hodinové signály v podstate prenášajú cez jeden jediný vodič. Prirodzene, existujú alternatívy.

Systém, ktorý vysiela hodinový signál na dvoch vodičoch s neprekrývajúcimi sa impulzmi hodín, sa nazýva dvojfázové hodiny. Tieto dva vodiče sa označujú ako fázy jedna a dva. Dve rôzne fázy sú vždy zaručene inverzne synchronizované. To poskytuje obvodom ďalšie spôsoby, ako si z nich vziať svoje časovanie – a v skutočnosti to umožňuje procesorom vystačiť si s menším počtom brán, čo vedie k menšiemu celkovému dizajnu. Vytvorenie procesora s týmto nastavením je zložitejšie a niekedy nie je také výkonné ako jednofázové hodiny.

Treťou možnosťou pre hodiny sú 4-fázové hodiny. Na začiatku vývoja procesorov bola v integrovaných obvodoch nájdená štvorfázová logika. Táto logika obsahovala štyri samostatné, neprekrývajúce sa hodinové signály. Toto bolo komplikovanejšie ako jednohodinové obvody. Zatiaľ čo skoré Texas Instruments a mikroprocesory Western Digital sa na to spoliehali, bolo to postupne vyradené v prospech jednoduchších jednofázových hodinových cyklov.

Hodiny pre moderné CPU

Väčšina moderných mikroprocesorov používa nízkofrekvenčné hodiny namiesto vysokofrekvenčných. Tieto hodiny sa potom spustia cez multiplikátor, aby sa rýchlosť hodín upravila na vhodnú rýchlosť, ktorú procesor potrebuje. To umožňuje počítaču nastaviť hodiny. Nižšia rýchlosť hodín je energeticky efektívnejšia, zatiaľ čo vyššia rýchlosť hodín umožňuje lepší výkon procesora.

Väčšina zariadení nepotrebuje, aby hodiny zostali neustále na konštantnej rýchlosti. Jedinou nevyhnutnosťou je, aby neustále udržiavala stabilný interval. Mnoho zariadení má variabilnú rýchlosť hodín, ktorá sa podľa potreby pohybuje medzi nastaveným minimálnym a maximálnym bodom.

To znamená, že sa spotrebuje menej energie, pretože zariadenie je nečinné počas požiadaviek s nízkym spracovaním. Rýchlosť hodín a spotreba energie sa zvýšia iba vtedy, keď je zariadenie zaneprázdnené. Môže sa to stať napríklad vtedy, keď herný počítač spustí hru, a nie len nečinný s otvoreným Facebookom. Aký je váš názor na túto tému? Podeľte sa o svoje myšlienky v komentároch nižšie.