Entendiendo el procesamiento de la señal del reloj de la CPU

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Aunque tengo una buena experiencia en matemáticas / cs, no tengo mucha experiencia con los circuitos y su funcionalidad. He navegado por Internet y he mirado algunos libros sobre circuitos integrados, pero todavía tengo que encontrar una respuesta a una pregunta simple: cómo procesan las CPU las señales y la memoria.

Muchas respuestas tienden a reducirse a la analogía: por lo general, la respuesta es de la forma "es como una baja de interruptores". Sí, sí, entiendo eso. Entiendo cómo funciona un transistor.

Lo que estoy tratando de entender es cómo estas señales se transmiten realmente, digamos, en forma electrónica. Si simplemente asumo de forma aleatoria (y errónea) que es un pulso de electrones que llevan el cable conductor a los transistores, ¿cómo se procesa esto? Más directamente, ¿cómo la cpu lee en realidad una señal binaria?

No hay necesidad de complicarse con las CPU modernas: un ejemplo simple / computadora sería excelente. Para la dirección, digamos que tenemos un grupo de transistores que almacenan algún nivel de electrones para representar un byte simple. ¿Cómo se pasa esto a un CPU crudo? Cualquier enlace, sería útil. Lo siento si parezco un poco directo: la brevedad y el pulido no siempre van de la mano.

    
pregunta A.G.

2 respuestas

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Su diseño digital síncrono básico es una especie de bucle de retroalimentación de tiempo discreto.

Uno o más registros hechos de flip-flop como elementos de almacenamiento contienen valores. Estos fluyen a los buses, posiblemente a través de selectores de ruta denominados multiplexores y varios circuitos lógicos combinatorios que realizan una operación lógica o aritmética en el valor representado por un cierto número de señales (normalmente cada señal es un dígito binario o bit). En un corto período de tiempo, el resultado que fluye a través de las rutas y la lógica para volver en círculo hacia las entradas de los registros se estabiliza. Después de un intervalo calculado para permitir de forma segura el peor de los casos necesarios para esto, se produce otro flanco de reloj activo, lo que hace que uno o más de los registros reemplacen los valores actuales que han estado manteniendo con los valores actualizados que se retroalimentan a sus entradas.

En el caso de algo como un contador (sincrónico), el circuito lógico que se encuentra entre las salidas de los registros y las entradas agregaría uno, por lo que cada flanco de reloj activo vería que el valor almacenado aumenta en uno.

Las operaciones más complicadas, como las que realiza una CPU, pueden seleccionar dos números de origen de una matriz de registros desde los cuales se puede acceder simultáneamente a dos ubicaciones a través de dos puertos de lectura separados, sumarlos y escribirlos en algún lugar de esa misma matriz de registros a través de un tercer puerto de escritura.

    
respondido por el Chris Stratton
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La señalización diferencial de baja tensión (LVDS) es un método mediante el cual las señales de reloj pasan desde el circuito - > DataBus- > CPU. El diagrama de tiempo de estos trenes de impulsos explica las operaciones realizadas por la CPU como recuperación y decodificación. ..etc.La CPU es un conjunto de dispositivos MOS y la capacitancia de MOS hace que las formas de onda del reloj no pasen tan directamente como 1 y 0. El condensador que se está descargando ocurre algo así. Se produce una fluctuación de fase que es una alteración periódica de la subida. / flanco descendente del pulso del reloj. Para ver las cosas desde una perspectiva matemática, el análisis estocástico se realiza en estos trenes de ondas ...

    
respondido por el achoora

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