CPU y frecuencia de reloj

En realidad, el ciclo del reloj no indica la velocidad a la que puede cambiar un solo transistor, pero cuánto tiempo le toma a una señal recorrer el camino más lento / más largo. Un solo transistor de cmos en una cpu moderna puede cambiar a velocidades mucho más altas que el reloj usado en la cpu, pero el reloj no se basa solo en la velocidad de conmutación del transistor sino en los tiempos de viaje de la señal. Ese es el punto central de dividir la cpu en etapas más cortas (canalización), para disminuir la longitud que debe pasar la señal antes de terminar la ejecución de una determinada tarea. Esa longitud en función de la velocidad del flujo de electrones determinará el retraso de propagación más largo y, por lo tanto, limitará el reloj máximo del sistema.

Esencialmente, sí, estos impulsos eléctricos controlan todos los componentes de la CPU. En estos días, una referencia de cristal impulsa un PLL que puede multiplicar la referencia hacia arriba. ¡Así que no tienes un cristal de 3GHz en tu PC!

Esta es la base de la "lógica síncrona": circuitos que están sincronizados por una señal de reloj. Lo ideal es que cada transición en el circuito sea simultánea, pero en realidad hay demoras y tiempos de configuración que limitan la velocidad máxima a la que puede funcionar el circuito. Para limitar estos problemas, la señal del reloj se distribuye con cuidado en todo el sistema; los diseñadores utilizan la simulación para analizar el tiempo.

Existen circuitos asíncronos, pero diría que todas las CPU modernas son circuitos síncronos con un reloj global.