Тактовый сигнал

Материал из Национальной библиотеки им. Н. Э. Баумана
Последнее изменение этой страницы: 19:45, 27 апреля 2017.

Понятие синхросигнала

Rrr2.png

Тактовый сигнал или синхросигнал—это сигнал, использующийся для согласования операций одной или более цифровых схем.

Синхросигнал обычно имеет форму меандра. Активным уровнем тактового сигнала принято называть момент переключения из одного состояния в другое. Активным уровнем является высокий уровень, если схема переключается в момент, задаваемый фронтом синхросигнала, то есть когда синхросигнал переключается из нижнего уровня в верхний. Если переключение происходит по срезу синхросигнала, то активный уровень — низкий.

При декодировании он используется для определения скорости канала (например, 2,5 Гбит/с), а поток данных интерпретируется как последовательность нулей и единиц, передаваемых с частотой этого сигнала. Восстановленный тактовый сигнал также используется как точка отсчета для измерений джиттера. Точное восстановление тактового сигнала жизненно важно для определения корректности функционирования последовательного канала передачи данных. Главное достоинство этого метода состоит в том, что полученный опорный сигнал можно передать другому устройству или измерительному прибору для обеспечения синхронизации. Этот сигнал всегда можно использовать для синхронизации — в его передаче нет задержек по времени.

Частота тактового сигнала

Та́ктовая частота́ — частота синхронизирующих импульсов синхронной электронной схемы, то есть количество синхронизирующих тактов, поступающих извне на вход схемы за одну секунду. Обычно термин употребляется применительно к компонентам компьютерных систем. В самом первом приближении тактовая частота характеризует производительность подсистемы (процессора, памяти и пр.), то есть количество выполняемых операций в секунду. Чем больше показатель тактовой частоты,тем выше производительность компьютера.

Период синхросигнала— отрезок времени между соседними переключениями, совершаемыми в одном и том же направлении.

Частота синхросигнала— величина, обратная периоду.

Скважность синхросигнала — отношение периода синхросигнала к длительности его активного состояния (скважность меандра равна двум).

Коэффициент заполнения — величина, обратная скважности

Специалисты выделяют 2 разновидности тактовой частоты.

  • Внешняя (влияет на обмен данными между платой оперативной памяти и процессором).
  • Внутренняя (влияет на правильность и быстроту работы внутри процессора).

Интересен и тот факт, что до 1992 года эти два показателя, как правило, совпадали, и только в результате внедрения новых технологий специалистами известной компании Intel внутренняя частота была увеличена в 2 раза по сравнению с внешней. Примером такого достижения стал уникальный на то время процессор 80486DX2. Производитель представил общественности 2 вида такого процессора: один ― менее мощный (25/50 МГц), другой ― с большей производительностью (33/66 МГц). Это изобретение дало серьезный толчок, в том числе и для других производителей, и они начали активно разрабатывать и выпускать процессоры с заметно большей мощностью[Источник 1].

Как образуется тактовая частота

Как известно, тактовые колебания образуются в результате действия кристалла кварца, находящегося в специальном контейнере. Данное устройство носит название «тактовый резонатор». Кристалл начинает работать только после подачи напряжения и образования колебания электротока. Далее эти колебания подаются на тактовый генератор., вследствие чего происходит преобразование колебаний электротока в импульсы, и они уже передаются на шины данных. Именно тактовый генератор отвечает за нужный такт функционирования всех компонентов ПК,включая шины, оперативную память и , конечно же, центральный процессор. Если тактовый генератор работает правильно,все компоненты также будут функционировать максимально синхронно и слаженно[Источник 2].

Тактовый сигнал в процессоре

В основе работы процессора лежит тот же тактовый принцип, что и в обычных часах. Исполнение каждой команды занимает определенное количество тактов. В настенных часах такты колебаний задает маятник; в ручных механических часах их задает пружинный маятник; в электронных часах для этого есть колебательный контур. В персональном компьютере тактовые импульсы задает одна из микросхем, входящая в микропроцессорный комплект (чипсет). Чем выше частота тактов, поступающих на процессор, тем больше команд он может исполнить в единицу времени, тем выше производительность процессора. Первые процессоры могли работать с частотой не выше 4,77 МГц, а сегодня рабочие частоты, некоторых процессоров уже превосходят 500 МГц. Выполнение различных элементарных операций может занимать от долей такта до многих тактов в зависимости от команды и процессора. Общая тенденция заключается в уменьшении количества тактов, затрачиваемых на выполнение элементарных операций.

Тактовые сигналы процессор получает от материнской платы, которая, в отличие от процессора, представляет собой не кристалл кремния, а большой набор проводников и микросхем. По чисто физическим причинам материнская плата не может работать со столь высокими частотами, как процессор. Сегодня ее предел составляет 100-133 МГц. Для получения более высоких частот в процессоре происходит внутреннее умножение частоты на коэффициент 3; 3,5; 4; 4,5; 5 и более.[Источник 3].

См.также

Источники

  1. Тактовый сигнал // Википедия. [2016—2016]. Дата обновления: 26.03.2016. URL: http://ru.wikipedia.org/?oldid=77354288 (дата обращения: 26.03.2016)
  2. Что такое тактовая частота процессора и какая она должна быть// lookfornotebook.ru URL: http://lookfornotebook.ru/speed/ (дата обращения: 5.03.2017)
  3. Центральный процессор// inf5.ru URL: https://inf5.ru/inf_posobie_popova/razdel_6/6.1.2.htm (дата обращения: 07.03.2017)