In der Elektronik und den besonders gleichzeitigen Digitalstromkreisen ist ein Uhr-Signal ein besonderer Typ des Signals, das zwischen einem hohen und einem niedrigen Staat schwingt und wie ein Metronom verwertet wird, um Handlungen von Stromkreisen zu koordinieren. Obwohl das Wortsignal mehrere andere Bedeutungen hat, wird der Begriff hier für die "übersandte Energie gebraucht, die Information tragen kann".

Ein Uhr-Signal wird durch einen Uhr-Generator erzeugt. Obwohl kompliziertere Maßnahmen verwendet werden, ist das allgemeinste Uhr-Signal in der Form einer Quadratwelle mit einem 50-%-Aufgabe-Zyklus gewöhnlich mit einer festen, unveränderlichen Frequenz. Stromkreise mit dem Uhr-Signal für die Synchronisation können aktiv entweder am steigenden Rand, fallenden Rand, oder an im Fall von der doppelten Datenrate sowohl im Steigen als auch in den fallenden Rändern des Uhr-Zyklus werden.

Digitalstromkreise

Die meisten einheitlichen Stromkreise (ICs) der genügend Kompliziertheit verwenden ein Uhr-Signal, um verschiedene Teile des Stromkreises zu synchronisieren, an einer Rate weniger Rad fahrend als der Grenzfall innere Fortpflanzungsverzögerungen. In einigen Fällen ist mehr als ein Uhr-Zyklus erforderlich, eine voraussagbare Handlung durchzuführen. Da ICs komplizierter werden, wird das Problem, genaue und synchronisierte Uhren allen Stromkreisen zu liefern, immer schwieriger. Das herausragende Beispiel solcher komplizierten Chips ist der Mikroprozessor, der Hauptbestandteil von modernen Computern, der sich auf eine Uhr von einem Kristalloszillator verlässt. Die einzigen Ausnahmen sind asynchrone Stromkreise wie asynchrone Zentraleinheiten.

Ein Uhr-Signal könnte auch gated, d. h. verbunden mit einem Steuern-Signal sein, das ermöglicht oder das Uhr-Signal für einen bestimmten Teil eines Stromkreises unbrauchbar macht. Diese Technik wird häufig verwendet, um Macht durch das wirksame Schließen von Teilen eines Digitalstromkreises zu sparen, wenn sie nicht im Gebrauch sind, aber kommt zu einem Selbstkostenpreis von die vergrößerte Kompliziertheit im Timing der Analyse.

Einzeln-phasige Uhr

Modernste gleichzeitige Stromkreise verwenden nur eine "einzelne Phase-Uhr" - mit anderen Worten, sie übersenden alle stempeln Signale (effektiv) 1 Leitung ein.

Zweiphasige Uhr

In gleichzeitigen Stromkreisen bezieht sich eine "zweiphasige Uhr" auf Uhr-Signale, die auf 2 Leitungen, jedem mit nichtüberlappenden Pulsen verteilt sind. Traditionell wird eine Leitung "Phase 1" oder "phi1" genannt, die andere Leitung trägt das "Phase 2" oder "Phi2"-Signal.

MOS ICs hat normalerweise Doppeluhr-Signale (eine zweiphasige Uhr) in den 1970er Jahren verwendet. Diese wurden äußerlich sowohl für die 6800 als auch für die 8080 erzeugt. Die folgende Generation von Mikroprozessoren hat die Takterzeugung auf dem Span vereinigt. Die 8080 hatten eine 2-MHz-Uhr, aber der in einer Prozession gehende Durchfluss war dem 1 MHz 6800 ähnlich. Die 8080 verlangen, dass mehr Uhr-Zyklen eine Verarbeiter-Instruktion durchführen. Die 6800 hatten eine minimale Uhr-Rate von 100 Kilohertz, während die 8080 gehalten werden konnten. Höhere Geschwindigkeitsversionen von beiden Mikroprozessoren wurden vor 1976 veröffentlicht.

Die 6501 haben einen 2-phasigen Außenuhr-Generator verlangt.

Die MOS Technologie 6502 hat dieselbe 2-phasige Logik innerlich verwendet, sondern auch hat einen zweiphasigen Uhr-Generator auf dem Span eingeschlossen, so hat es nur einen einzelnen Phase-Uhr-Eingang gebraucht, Systemdesign vereinfachend.

4-phasige Uhr

Eine "4-phasige Uhr" ließ Uhr-Signale auf 4 Leitungen (vier Phase-Logik) verteilen.

In einigen frühen Mikroprozessoren wie das Nationale Halbleiter-TEUFELCHEN 16 Familie wurde eine mehrphasige Uhr verwendet. Im Fall vom TEUFELCHEN 16 hatte die Uhr vier Phasen, jeder 90 Grade einzeln, um die Operationen des Verarbeiter-Kerns und seiner Peripherie zu synchronisieren.

Einige ICs verwenden vierphasige Logik.

Die Fast14 Technologie von Intrinsity verwendet eine mehrphasige Uhr.

Die meisten modernen Mikroprozessoren und Mikrokontrolleure verwenden eine einzeln-phasige Uhr jedoch.

Uhr-Vermehrer

Viele moderne Mikrocomputer verwenden einen "Uhr-Vermehrer", der eine niedrigere Frequenz Außenuhr zur passenden Uhr-Rate des Mikroprozessors multipliziert. Das erlaubt der Zentraleinheit, an einer viel höheren Frequenz zu funktionieren, als der Rest des Computers, der Leistungszunahmen in Situationen gewährt, wo die Zentraleinheit keinen Außenfaktor (wie Gedächtnis oder Eingang/Produktion) zu bedienen braucht.

Dynamische Frequenzänderung

Die große Mehrheit von Digitalgeräten verlangt keine Uhr an einer festen, unveränderlichen Frequenz.

So lange das Minimum und Maximum Zeiten zeigen, werden respektiert, die Zeit zwischen Uhr-Rändern kann sich weit von einem Rand bis das folgende ändern.

Solche Digitalgeräte arbeiten genauso gut mit einem Uhr-Generator, der dynamisch seine Frequenz, wie Ausbreitungsspektrum-Takterzeugung, PowerNow ändert! Cool'n'Quiet, SpeedStep, usw.

Geräte, die statische Logik verwenden, haben kein Maximum sogar zeigen Zeit; solche Geräte können verlangsamt werden und haben unbestimmt Pause gemacht, haben dann mit der vollen Uhr-Geschwindigkeit in jeder späteren Zeit die Tätigkeit wieder aufgenommen.

Andere Stromkreise

Einige empfindliche Mischsignal-Stromkreise, wie Präzisionskonverter des Analogons-zu-digital, verwenden Sinus-Wellen aber nicht Quadratwellen, weil ihre Uhr signalisiert, weil Quadratwellen Hochfrequenzobertöne enthalten, die das analoge Schaltsystem stören und Geräusch verursachen können. Solche Sinus-Welle-Uhren sind häufig Differenzialsignale, weil dieser Typ des Signals zweimal hat, hat Rate, und deshalb Hälfte der Timing-Unklarheit eines einzeln beendeten Signals mit derselben Stromspannungsreihe ermordet. Differenzialsignale strahlen weniger stark aus als eine einzelne Linie. Wechselweise kann eine einzelne Linie, die durch die Macht und Boden-Linien beschirmt ist, verwendet werden.

In CMOS Stromkreisen wird Tor-Kapazität beladen und ständig unbeladen. Ein Kondensator zerstreut Energie nicht, aber Energie wird in den Fahrtransistoren vergeudet. In der umkehrbaren Computerwissenschaft können Induktoren verwendet werden, um diese Energie zu versorgen und den Energieverlust zu reduzieren, aber sie neigen dazu, ziemlich groß zu sein. Wechselweise, mit einer Sinus-Welle-Uhr, CMOS Übertragungstoren und energiesparenden Techniken, können die Macht-Voraussetzungen reduziert werden.

Vertrieb

Die wirksamste Weise, das Uhr-Signal zu jedem Teil eines Spans zu bekommen, der es braucht, mit dem niedrigsten verdreht, ist ein Metallbratrost. In einem großen Mikroprozessor kann die Macht, die verwendet ist, um das Uhr-Signal zu steuern, mehr als 30 % der durch den kompletten Span verwendeten Gesamtmacht sein. Das Uhr-Signal muss mit einem Uhr-Vertriebsnetz fortgepflanzt werden. Das wird häufig mit einem rekursiven H Baum getan. Die ganze Struktur mit den Toren an den Enden und allen Verstärkern muss zwischen geladen werden und hat jeden Zyklus ausgeladen. Um Energie zu sparen, können unbenutzte Teile des Baums (Uhr gating) provisorisch abgeschnitten werden.

Siehe auch

• Das Selbstabstoppen des Signals
• Vierphasige Logik
• Bammel
• Programmierbarer Zwischenraum-Zeitmesser
• Gleichzeitiger Stromkreis
• Mit dem Bit gleichzeitige Operation
• Uhr-Rate