Шта је пулс сата?

У рачунару, већина компоненти је синхронизована са сатом. Међутим, није све нужно синхронизовано са истим сатом. ЦПУ, на пример, може да ради невероватно брзо, са врхунским моделима који се приближавају достизању 6 милијарди циклуса у секунди. Већина других компоненти није у стању да парира овој невероватној брзини. Сат показује тачно када компонента треба да ради. Тачна функционалност, наравно, зависи од компоненте. Али основни концепт је исти, трајно синхронизован са откуцајем сата.

У рачунару, скоро сви сатови су сигнализирани квадратним таласом. Такт пулс је „врх“ квадратног таласа. Занимљиво је да ништа не користи тај врх као окидач за било шта. Чак и сат који откуцава 6 милијарди пута у секунди проведе довољно времена на врхунцу и дну да би тачан тајминг имао довољно варијација да изазове проблеме. Уместо тога, већина уређаја ради посебно на растућој ивици импулса сата док се активира.

РАМ је занимљив изузетак. Можда знате да се генерације РАМ-а тренутно називају „ДДР Кс“. Овај термин ДДР је значајан. То је скраћеница од „Доубле Дата Рате“. Док стандардни уређаји раде само на растућој ивици импулса такта, ДДР РАМ ради и на растућој и на опадајућој ивици импулса такта. Ово удвостручује њен пропусни опсег у односу на исту технологију користећи Сингле Дата Рате. Како је пропусни опсег критичан део перформанси РАМ-а, ова ДДР технологија је сада универзална у РАМ-у.

Како функционише пулс сата?

Генератор такта генерише импулс такта. Ово је обично пажљиво обликован кварцни кристал преко којег пролази електрична струја. Једно од његових суштинских својстава је да генерише савршено правилан пулс електричне енергије. Док се кристали могу подесити на распон фреквенција, обично се користе само два, а онда је само један од њих доминантан. Већина тактова откуцава на 100МХз или 100 милиона циклуса у секунди. Неки рачунари имају други такт који ради на фреквенцији од 125МХз.

Можда ћете приметити да је ово значајно ниже од 6ГХз који могу да добију, у оптималним условима, савремени процесори. Уместо да правите један сат за контролу брзине процесора, а затим га закључате на ту тачну фреквенцију, фреквенција ЦПУ-а и других уређаја се поставља преко множитеља. Множилац множи колико импулса има у секунди. Једна од кључних предности овога је да се множитељ може подесити. Ово подешавање се може десити у ходу, омогућавајући фину контролу перформанси на основу термичке висине, висине снаге и оптерећења.

Ограничења дизајна због рада са тактним импулсима

Синхронизација са тактовима значајно повећава перформансе РАМ-а и користи већини компоненти рачунара. Ипак, има нека необична ограничења. Иако је убрзао РАМ, школа мишљења сугерише да је успорила ЦПУ.

ЦПУ такт мора бити ограничен на конзервативну процену перформанси најгорег случаја најспорије функције ЦПУ-а. На овај начин можете гарантовати да ће се све завршити у једном циклусу такта и да нећете имати неке ствари које пропадају, стварајући ненамерне конфигурације. То значи да би ЦПУ невезан за сат, способан да заврши операције онолико брзо колико жели, а затим способан да одмах пређе на следећи, теоретски би могао да ради много брже.

Проблем са овим је логика. Како се ствари не завршавају нужно по предвидљивом распореду, морате додати много додатних кола за верификацију. Штавише, пошто је овај концепт архитектуре неповољан, не постоји потпуно опремљен софтвер за дизајн ЦПУ-а за дизајнирање асинхроних ЦПУ-а. Ово отежава верификацију да ли би концепт обезбедио опште повећање перформанси.

Електрони су спори

Иако можда мислите да је обезбеђивање сигнала такта ЦПУ-у релативно једноставно, у великој мери није. Модерни ЦПУ-и су прилично велики и дубоко замршени; то значи да време простирања електричног сигнала са једне стране на другу може бити значајно, барем у поређењу са шест милијардитих делова секунде. Сигнал такта се уводи у ЦПУ на многим местима како би се осигурало да је цео ЦПУ савршено синхронизован.

Како ЦПУ постају све већи и густина карактеристика већа, потребно је више кола да би се обезбедио тачан такт. Штавише, како се „чвор“ ЦПУ-а смањио, отпор на мањим жицама се повећао. То значи да снага потребна за откуцавање сата на модерним ЦПУ-има чини разуман удео у укупној потрошњи енергије.

Како потрошња енергије директно утиче на производњу топлоте, она има дводелни утицај на перформансе процесора, оба негативна. Ово је још један аргумент за асинхроне процесоре. У недостатку сата, недостаје им ова потрошња енергије и производња топлоте, остављајући више топлотног и енергетског простора за стварне перформансе, што додатно помаже да се надокнади неопходно повећање сложености.

Закључак

Импулс такта је врх правоугаоног сигнала такта који се користи за компјутерску синхронизацију. Већина компоненти посебно користи растућу ивицу тог импулса за рад. Међутим, ДДР РАМ за рад користи и растућу и опадајућу ивицу импулса. Генератор такта, као што је кварцни пиезо-електрични осцилатор, генерише импулс. Ови импулси се затим обично модификују помоћу множитеља како би се прецизно ускладили са жељеном брзином такта.