większość układów scalonych o wystarczającej złożoności wykorzystuje sygnał zegara w celu synchronizacji różnych części obwodu, cyklicznie wolniej niż w najgorszym przypadku opóźnienia propagacji wewnętrznej. W niektórych przypadkach do wykonania przewidywalnej czynności wymagany jest więcej niż jeden cykl zegarowy. W miarę jak Układy scalone stają się coraz bardziej złożone, problem dostarczania dokładnych i zsynchronizowanych zegarów do wszystkich obwodów staje się coraz trudniejszy. Wybitnym przykładem takich złożonych układów jest mikroprocesor, centralny komponent nowoczesnych komputerów, który opiera się na zegarze z oscylatora kryształowego. Jedynymi wyjątkami są układy asynchroniczne, takie jak procesory asynchroniczne.
sygnał zegara może być również bramkowany, to znaczy połączony z sygnałem sterującym, który włącza lub wyłącza sygnał zegara dla określonej części obwodu. Technika ta jest często używana do oszczędzania energii poprzez skuteczne wyłączanie części obwodu cyfrowego, gdy nie są one używane, ale wiąże się ze zwiększoną złożonością analizy czasu.
jednofazowy clockEdit
większość nowoczesnych układów synchronicznych używa tylko „zegara jednofazowego”-innymi słowy, wszystkie sygnały zegara są (efektywnie) przesyłane na 1 przewód.
zegar dwufazowy
w układach synchronicznych „zegar dwufazowy” odnosi się do sygnałów zegara rozmieszczonych na 2 przewodach, każdy z nie nakładającymi się impulsami. Tradycyjnie jeden przewód nazywa się” fazą 1 „lub” φ1″, drugi drut przenosi sygnał” fazą 2 „lub” φ2″. Ponieważ dwie fazy są gwarantowane, że nie nakładają się na siebie, do przechowywania informacji o stanie mogą być używane zatrzaski bramkowe, a nie klapki wyzwalane krawędziami, o ile wejścia do zatrzasków na jednej fazie zależą tylko od wyjść z zatrzasków na drugiej fazie. Ponieważ bramka wykorzystuje tylko cztery bramy w porównaniu z sześcioma bramkami do klapki wyzwalanej krawędzią, zegar dwufazowy może prowadzić do projektu o mniejszej ogólnej liczbie bramek, ale zwykle z pewną karą w trudności i wydajności projektu.
układy MOS Zwykle używały sygnałów podwójnego zegara (zegara dwufazowego) w latach 70. Zostały one wygenerowane zewnętrznie zarówno dla mikroprocesorów 6800, jak i 8080. Nowa generacja mikroprocesorów zawierała generację zegara na chipie. 8080 wykorzystuje zegar 2 MHz, ale przepustowość przetwarzania jest podobna do 6800 1 MHz. 8080 wymaga więcej cykli zegara do wykonania instrukcji procesora. 6800 ma minimalną częstotliwość taktowania 100 kHz, a 8080 ma minimalną częstotliwość taktowania 500 kHz. Szybsze wersje obu mikroprocesorów zostały wydane do 1976 roku.
6501 wymaga zewnętrznego 2-fazowego generatora zegara.Technologia MOS 6502 wykorzystuje tę samą logikę 2-fazową wewnętrznie, ale zawiera również dwufazowy generator zegara na chipie, więc potrzebuje tylko jednofazowego wejścia zegara, upraszczając projektowanie systemu.
4-fazowy clockEdit
niektóre wczesne Układy scalone wykorzystują logikę czterofazową, wymagającą czterofazowego wejścia zegara składającego się z czterech oddzielnych, nie nakładających się sygnałów zegara.Było to szczególnie powszechne wśród wczesnych mikroprocesorów, takich jak National Semiconductor IMP-16, Texas Instruments TMS9900 i chipset Western Digital WD16 używany w DEC LSI-11.
Czterofazowe zegary były rzadko używane w nowszych procesorach CMOS, takich jak mikroprocesor Dec WRL Multitan. oraz w technologii Intrinsity Fast14. Większość nowoczesnych mikroprocesorów i mikrokontrolerów wykorzystuje zegar jednofazowy.
multiplier Zegaradytuj
wiele nowoczesnych mikrokomputerów używa „mnożnika zegara”, który mnoży zewnętrzny zegar niższej częstotliwości do odpowiedniej częstotliwości taktowania mikroprocesora. Dzięki temu procesor może pracować z dużo wyższą częstotliwością niż reszta komputera, co zapewnia wzrost wydajności w sytuacjach, w których procesor nie musi czekać na czynnik zewnętrzny (taki jak pamięć lub wejście/wyjście).
dynamiczna zmiana częstotliwości
zdecydowana większość urządzeń cyfrowych nie wymaga zegara o stałej, stałej frequency.As tak długo, jak minimalne i maksymalne okresy zegara są przestrzegane, czas między krawędziami zegara może się znacznie różnić od jednej krawędzi do drugiej iz powrotem.Takie urządzenia cyfrowe działają równie dobrze z generatorem zegarów, który dynamicznie zmienia swoją częstotliwość, np. generowanie zegara o szerokim spektrum, dynamiczne skalowanie częstotliwości itp.Urządzenia, które używają logiki statycznej, nie mają nawet maksymalnego okresu zegara( lub innymi słowy, minimalnej częstotliwości zegara); takie urządzenia mogą być spowolnione i wstrzymane na czas nieokreślony, a następnie wznowione z pełną prędkością zegara w dowolnym późniejszym czasie.