majoritatea circuitelor integrate (IC) de complexitate suficientă utilizează un semnal de ceas pentru a sincroniza diferite părți ale circuitului, ciclând cu o rată mai lentă decât întârzierile de propagare internă în cel mai rău caz. În unele cazuri, este necesar mai mult de un ciclu de ceas pentru a efectua o acțiune previzibilă. Pe măsură ce IC-urile devin mai complexe, problema furnizării de ceasuri precise și sincronizate tuturor circuitelor devine din ce în ce mai dificilă. Exemplul preeminent al unor astfel de cipuri complexe este microprocesorul, componenta centrală a computerelor moderne, care se bazează pe un ceas de la un oscilator de cristal. Singurele excepții sunt circuitele asincrone, cum ar fi procesoarele asincrone.
un semnal de ceas poate fi, de asemenea, închis, adică combinat cu un semnal de control care activează sau dezactivează semnalul de ceas pentru o anumită parte a unui circuit. Această tehnică este adesea folosită pentru a economisi energie Prin închiderea eficientă a porțiunilor unui circuit digital atunci când acestea nu sunt utilizate, dar are un cost de complexitate crescută în analiza de sincronizare.
ceas Monofazatedit
majoritatea circuitelor sincrone moderne folosesc doar un „ceas monofazat”-cu alte cuvinte, toate semnalele de ceas sunt (efectiv) transmise pe 1 fir.
ceas cu două fazeedit
în circuitele sincrone, un „ceas cu două faze” se referă la semnalele de ceas distribuite pe 2 fire, fiecare cu impulsuri care nu se suprapun. În mod tradițional, un fir este numit „faza 1” sau „inkts1”, celălalt fir poartă semnalul „faza 2” sau „inkts2”. Deoarece cele două faze sunt garantate care nu se suprapun, zăvoarele închise, mai degrabă decât flip-flop-urile declanșate de margine, pot fi utilizate pentru a stoca informații de stare, atât timp cât intrările la zăvoarele dintr-o fază depind doar de ieșirile de la zăvoarele din cealaltă fază. Deoarece un zăvor închis folosește doar patru porți față de șase porți pentru un flip-flop declanșat de margine, un ceas cu două faze poate duce la un design cu un număr total de porți mai mic, dar de obicei la o anumită penalizare în ceea ce privește dificultatea și performanța proiectării.
MOS IC-urile foloseau de obicei semnale de ceas dual (un ceas cu două faze) în anii 1970. Acestea au fost generate extern atât pentru microprocesoarele 6800, cât și pentru cele 8080. Următoarea generație de microprocesoare a încorporat generarea ceasului pe cip. 8080 utilizează un ceas 2 MHz, dar debitul de procesare este similar cu 1 MHz 6800. 8080 necesită mai multe cicluri de ceas pentru a executa o instrucțiune de procesor. 6800 are o rată minimă de ceas de 100 kHz, iar 8080 are o rată minimă de ceas de 500 kHz. Versiunile cu viteză mai mare ale ambelor microprocesoare au fost lansate până în 1976.
6501 necesită un generator de ceas extern cu 2 faze.MOS Technology 6502 folosește aceeași logică în 2 faze pe plan intern, dar include și un generator de ceas cu două faze pe cip, deci are nevoie doar de o intrare de ceas cu o singură fază, simplificând proiectarea sistemului.
clockEdit în 4 faze
unele circuite integrate timpurii utilizează logica în patru faze, necesitând o intrare de ceas în patru faze constând din patru semnale de ceas separate, care nu se suprapun.Acest lucru a fost deosebit de frecvent în rândul microprocesoarelor timpurii, cum ar fi National Semiconductor IMP-16, Texas Instruments TMS9900 și Western Digital wd16 chipset utilizat în DEC LSI-11.
ceasurile cu patru faze au fost rareori utilizate în procesoare CMOS mai noi, cum ar fi microprocesorul DEC WRL MULTITITAN. și în tehnologia Fast14 a lui Intrinsity. Majoritatea microprocesoarelor și microcontrolerelor moderne utilizează un ceas monofazat.
multiplicator de Ceasedit
multe microcomputere moderne folosesc un „multiplicator de ceas” care înmulțește un ceas extern cu frecvență mai mică la rata de ceas adecvată a microprocesorului. Acest lucru permite procesorului să funcționeze la o frecvență mult mai mare decât restul computerului, ceea ce oferă câștiguri de performanță în situațiile în care procesorul nu trebuie să aștepte un factor extern (cum ar fi memoria sau intrarea/ieșirea).
frecvență dinamică changeEdit
marea majoritate a dispozitivelor digitale nu necesită un ceas la un fix, constant frequency.As atâta timp cât perioadele minime și maxime de ceas sunt respectate, timpul dintre marginile ceasului poate varia foarte mult de la o margine la alta și înapoi.Astfel de dispozitive digitale funcționează la fel de bine cu un generator de ceas care își schimbă dinamic Frecvența, cum ar fi generarea ceasului cu spectru răspândit, scalarea dinamică a frecvenței etc.Dispozitivele care utilizează logica statică nu au nici măcar o perioadă maximă de ceas (sau cu alte cuvinte, frecvența minimă a ceasului); astfel de dispozitive pot fi încetinite și întrerupte la nesfârșit, apoi reluate la viteză maximă de ceas în orice moment ulterior.