Die meisten integrierten Schaltkreise (ICs) ausreichender Komplexität verwenden ein Taktsignal, um verschiedene Teile der Schaltung zu synchronisieren, wobei die Taktrate langsamer ist als die internen Laufzeitverzögerungen im schlimmsten Fall. In einigen Fällen ist mehr als ein Taktzyklus erforderlich, um eine vorhersehbare Aktion auszuführen. Da ICs komplexer werden, wird das Problem der Versorgung aller Schaltungen mit genauen und synchronisierten Uhren immer schwieriger. Das herausragende Beispiel für solche komplexen Chips ist der Mikroprozessor, die zentrale Komponente moderner Computer, die auf einem Takt von einem Quarzoszillator beruht. Die einzigen Ausnahmen sind asynchrone Schaltungen wie asynchrone CPUs.
Ein Taktsignal kann auch gated sein, d. h. mit einem Steuersignal kombiniert werden, das das Taktsignal für einen bestimmten Teil einer Schaltung aktiviert oder deaktiviert. Diese Technik wird häufig verwendet, um Strom zu sparen, indem Teile einer digitalen Schaltung effektiv heruntergefahren werden, wenn sie nicht verwendet werden, was jedoch mit einer erhöhten Komplexität bei der Zeitanalyse verbunden ist.
Einphasiger Takt
Die meisten modernen Synchronschaltungen verwenden nur einen „einphasigen Takt“ – mit anderen Worten, alle Taktsignale werden (effektiv) auf 1 Draht übertragen.
Zweiphasiger Taktbearbeiten
In Synchronschaltungen bezieht sich ein „zweiphasiger Takt“ auf Taktsignale, die auf 2 Drähten mit jeweils nicht überlappenden Impulsen verteilt sind. Traditionell wird ein Draht als „Phase 1“ oder „φ1“ bezeichnet, der andere Draht trägt das Signal „Phase 2“ oder „φ2“. Da die beiden Phasen garantiert nicht überlappend sind, können Gated Latches anstelle von flankengetriggerten Flip-Flops verwendet werden, um Zustandsinformationen zu speichern, solange die Eingänge zu Latches in einer Phase nur von den Ausgängen von Latches in der anderen Phase abhängen. Da ein Gated Latch nur vier Gates gegenüber sechs Gates für ein flankengetriggertes Flip-Flop verwendet, kann ein zweiphasiger Takt zu einem Design mit einer kleineren Gesamt-Gate-Anzahl führen, aber normalerweise zu einem gewissen Nachteil in Designschwierigkeiten und Leistung.
MOS-ICs verwendeten in den 1970er Jahren typischerweise zwei Taktsignale (einen zweiphasigen Takt). Diese wurden extern für die Mikroprozessoren 6800 und 8080 generiert. Die nächste Generation von Mikroprozessoren integriert die clock Generation on Chip. Der 8080 verwendet einen 2 MHz Takt, aber der Verarbeitungsdurchsatz ist ähnlich dem 1 MHz 6800. Der 8080 benötigt mehr Taktzyklen, um einen Prozessorbefehl auszuführen. Der 6800 hat eine minimale Taktrate von 100 kHz und der 8080 hat eine minimale Taktrate von 500 kHz. Höhere Geschwindigkeit Versionen beider Mikroprozessoren wurden von 1976 veröffentlicht.
Der 6501 benötigt einen externen 2-Phasen-Taktgenerator.Die MOS Technologie 6502 verwendet die gleiche 2-phase logic intern, aber auch eine zwei-phase uhr generator auf-chip, so es muss nur eine einzelne phase uhr eingang, vereinfachung system design.
4-Phasen-Takt
Einige frühe integrierte Schaltungen verwenden eine vierphasige Logik, die einen vierphasigen Takteingang erfordert, der aus vier separaten, nicht überlappenden Taktsignalen besteht.Dies war besonders häufig bei frühen Mikroprozessoren wie dem National Semiconductor IMP-16, Texas Instruments TMS9900 und dem Western Digital WD16-Chipsatz, der im DEC LSI-11 verwendet wurde.
In neueren CMOS-Prozessoren wie dem DEC WRL MultiTitan-Mikroprozessor wurden vierphasige Takte nur selten eingesetzt. und in der Fast14-Technologie von Intrinsity. Die meisten modernen Mikroprozessoren und Mikrocontroller verwenden einen einphasigen Takt.
Taktmultiplikatorredit
Viele moderne Mikrocomputer verwenden einen „Taktmultiplikator“, der einen externen Takt mit niedrigerer Frequenz mit der entsprechenden Taktrate des Mikroprozessors multipliziert. Dies ermöglicht es der CPU, mit einer viel höheren Frequenz als der Rest des Computers zu arbeiten, was zu Leistungssteigerungen in Situationen führt, in denen die CPU nicht auf einen externen Faktor (wie Speicher oder Eingabe / Ausgabe) warten muss.
Dynamische Frequenzänderungbearbeiten
Die überwiegende Mehrheit der digitalen Geräte benötigt keine Uhr mit einer festen, konstanten frequency.As solange die minimalen und maximalen Taktperioden eingehalten werden, kann die Zeit zwischen Taktflanken von einer Flanke zur nächsten und wieder zurück stark variieren.Solche digitalen Geräte funktionieren genauso gut mit einem Taktgenerator, der seine Frequenz dynamisch ändert, wie z. B. Spread-Spectrum-Taktgenerierung, dynamische Frequenzskalierung usw.Geräte, die statische Logik verwenden, haben nicht einmal eine maximale Taktperiode (oder mit anderen Worten eine minimale Taktfrequenz); Solche Geräte können auf unbestimmte Zeit verlangsamt und angehalten und dann zu einem späteren Zeitpunkt mit voller Taktfrequenz wieder aufgenommen werden.