Что генерирует тактовый сигнал в быстром процессоре и как он работает?

Часто в интегральных схемах для генерации тактового сигнала используется кварцевый кристалл. Однако это достигает скорости только в МГц. Какой компонент или какая схема генерирует сигналы частотой до 5 ГГц, как в компьютерных процессорах?

Как можно увеличить эту скорость при разгоне ПК (поскольку я не предполагаю, что кристалл ускоряется, если на него подать более высокое напряжение или охладить его)?

Почему вы предполагаете, что кристаллы кварца достигают частот только до нескольких килогерц? У меня в ящике стола лежат кварцы на 27 МГц.
Вы правы @FakeMoustache, но я имел в виду кристаллы от 1 гигагерца и выше.
Хорошо, я видел кварцевые генераторы до 150 МГц, на практике используется до 50 МГц. Частоты выше этого создаются с использованием PLL, как упоминает Воутер. Я работаю над продуктом, в котором мы используем PLL для преобразования 25 МГц в 60 ГГц!

Ответы (2)

На самом деле кварцевые генераторы могут легко разгоняться до десятков МГц. Кроме того, в большинстве случаев используется PLL (Phase Locked Loop), который представляет собой генератор, который сам по себе не очень точен, но может быть настроен (его частота может быть несколько изменена). Частота этого высокочастотного генератора делится на подходящий коэффициент (деление сигнала на степень 2 легко и абсолютно точно), а затем сравнивается с, скажем, генератором на 10 МГц. Сравнение используется для настройки высокочастотного генератора. Таким образом, высокая частота создается с (почти) точностью низкочастотного кварцевого генератора.

В большинстве случаев схема для всего этого встроена в микросхему процессора. Это для того, чтобы его можно было настроить под программным управлением, а маршрутизация такого высокочастотного сигнала между чипами — это кошмар.

Пять лет назад (и, вероятно, все еще сегодня) было правдой, что большинство материнских плат имеют старый добрый кристалл 14,318 МГц и микросхему тактового генератора (PLL), которая генерирует другие частоты шины, такие как 33 МГц (PCI), 48 МГц (USB) и промежуточная частота «ФСБ» вроде 100 или 200 МГц оттуда. Затем ЦП берет частоту FSB и умножает ее до диапазона ГГц с помощью другого встроенного PLL, что позволяет избежать проблемы фактической передачи тактовой частоты ГГц на любое расстояние или передачи ее через контакты ЦП :)

Вам не нужен кристалл для генерации, любой реактивный компонент, такой как конденсатор или катушка индуктивности, с усилителем может справиться с этой задачей. Фактически, кристалл эквивалентен последовательным R, L и C, параллельно соединенным с C. Преимущество кристалла в том, что резонансная частота очень точна. Чтобы генерировать более высокие частоты, люди используют другие резонансные компоненты (например, катушки индуктивности и конденсаторы внутри микросхем) в своих схемах генератора.

В некоторых схемах генератора частота может изменяться с помощью приложенного напряжения (ГУН). Они используются для точной генерации высоких частот путем деления выходной частоты и сравнения ее с точным источником низких частот, таким как кристалл, а затем соответствующей регулировкой управляющего напряжения. PLL (контур фазовой автоподстройки частоты) является одним из примеров, который генерирует напряжение, пропорциональное разности фаз между разделенными высокочастотными тактовыми импульсами и эталонными тактовыми импульсами.

Что генерирует тактовый сигнал в быстром процессоре и как он работает?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v