Como a taxa de clock da CPU é mantida?

Question

Eu estava lendo um artigoTaxa de clockda wikipedia que tem a dizer que:

A taxa de clock normalmente se refere à frequência em que uma CPU está funcionando. A taxa de clock de uma CPU é normalmente determinada pela frequência de um cristal oscilador.

Então, estou me perguntando se tenho clock de 1 GHz (ou velocidade do processador?) Qual será a frequência do cristal oscilador? Não pode ser igual à taxa de clock?

Answer 1

Os cristais de quartzo podem vibrar em diferentes frequências.

Os cristais de quartzo são fabricados para frequências de algumas dezenas de quilohertz a dezenas de megahertz

Fonte

Assim, os fabricantes de placas-mãe escolherão um cristal que vibre em uma frequência adequada e depois o passarãoalguns eletrônicospara multiplicá-lo até a velocidade de clock desejada para a CPU.

Há uma seção no artigo da Wikipédia que lista osfrequências de cristal comumente usadas

Answer 2

Não não é. O cristal é um mecanismo de temporização. A CPU circula em sincronia com o cristal. Um exemplo simples é olhar para o amplamente amadoArduínoKit de prototipagem

Ele roda em 16mHz(mega; um é 8mHz), mas você pode fazer overclock para 32mHz, ou underclock para8mhZ

No mega, o cristal deve 16mhzcalcular a velocidade do clock só porque é barato o suficiente para fazê-lo. Mas para fazer overclock você diz Crystal speed * 2 = 32mhz.

Portanto, cada ciclo da CPU @ 32mhz= 0,5 oscilação do cristal.

Compreender o básico e subir até 1ghzé 2ghzuma situação muito mais complexa. Para atingir velocidades de clock como essa, outros componentes intermediários precisavam ser fabricados. É por isso que você pode definir multiplicadores em seu BIOS para definir a velocidade do ciclo do seu processador.

E nesse nível você está multiplicando a velocidade do barramento e não do cristal. A velocidade real do barramento é determinada pelos componentes que incluem o cristal. O que provavelmente poderia ser 32khzou 32mhz(antigo barramento ISA) ou qualquer outra coisa, dependendo de qual barramento você precisa.

Portanto, barramento RAM, barramento gráfico, barramento CPU, todos funcionam em suas respectivas velocidades de ciclo.

Nas placas-mãe, é muito mais complexo do que os exemplos que usei.

Answer 3

O oscilador é simplesmente um componente muito constante (normalmente um cristal de quartzo com alguns componentes eletrônicos conectados) que emitirá algum tipo de sinal de tempo que o sistema pode usar. Então, digamos que o oscilador "oscile" uma vez a cada 20ms (completamente arbitrário), então o sistema sabe exatamente quanto tempo duram 20ms e pode calcular as coisas a partir disso.

Então, por exemplo, uma CPU de 1 Ghz faz 1000000000 ciclos por segundo, agora se você quisesse sincronizar isso com o oscilador você dividiria tudo; então 20ms são 0,02 segundos, então a CPU sabe que para manter uma velocidade de clock de 1Ghz ela deve fazer 2.000.0000 (20M) de ciclos toda vez que o oscilador "marca".