Как работает тактовый генератор сигналов Процессора?

Question

[Даниил]

Такт

Вот короче пример, нажимаю на кнопку, подаю сигнал, В схеме сигнал проходит на 2 регистра и записывает в них значения, потом суммирует их.
Вопрос, каким образом они одновременно обрабатываются, ТО ЕСТЬ, вот сигнал поступил на 1 регистер, в него записалось значение и передалось дальше на сумматор. Далее он должен суммировать, но(В МОЕМ ПОНИМАНИЕ) 2 регистр еще не обработался же, то есть на момент обработки 1 регистра, там же 0. Тогда там 1+0 =1 должно быть, но генератор сигналов по другому работает(как-то одновременно), я не нашел инфы по вопросу, или упустил что-то.

Задача написать программу симуляции работы Проццесора по Гарвардской Архитектуре.

И еще, а правильно ли я понимаю, что Шина Управления это в схемах провод по которой идут сигналы от тактового генератора до других источников?
И еще кто знает, как тактовый генератор подает сигнал, кая я понял по заданному интервалу времени? Но что будет если подать сигнал быстрее, чем успел обработаться предбудущий сигнал? Или там реализован Калбек?

Answer 1

[Виктор]

1. У вас в заголовке - один вопрос (про тактовый генератор), а в тексте - совсем другой (про работу регистров и сумматора). Вообще-то можно по отдельности ответить на оба.
Тактовый генератор - это просто источник периодических импульсов стандартизованного вида, и он может быть каким угодно, лишь бы давал то, что требуется остальным элементам процессора. Иногда к нему предъявляются дополнительные требования - скажем, стабильная частота, или две сдвинутые по времени серии импульсов (двухфазность).
Сумматор - это комбинационная логика, которой ни с какого боку не нужны тактовые импульсы. Подали операнды на входы, и спустя время задержки получили на выходе сумму. А регистры - не так, их состояние зависит не только от текущих сигналов, но и от того, что было раньше (т.н. последовательностная логика). Причём зачастую триггеры, из которых состоят регистры, могут строиться таким образом, чтобы использовать не только фронты тактовых импульсов, но и их спады. В вашем случае достаточно подать на D-входы регистров исходные операнды, а затем одновременно на оба счётных входа - тактовый импульс. Спустя задержку на выходе сумматора образуется сумма. Какие сложности вас испугали в этом простом процессе, мне непонятно.
2. Шина управления содержит не только линию передачи тактов, но и другие линии, передающие другие сигналы - например, сигналы записи/чтения портов ввода-вывода и памяти, сигналы прерывания (их несколько разных видов), служебные сигналы процессора (скажем, перевод в пошаговый режим), ну и т.д.

Но что будет если подать сигнал быстрее, чем успел обработаться предбудущий сигнал?

3. Сбой будет, поскольку подав тактовый импульс раньше, чем устаканилось состояние цифровой схемы от предыдущего импульса, т.е. фактически уменьшая период тактовой последовательности, вы делаете попытку оперировать неизвестно чем. Если от процессора требуется надёжная работа без ошибок, то уменьшать период тактировки (или, другими словами, превышать тактовую частоту относительно её номинального значения) нельзя.
Хотя есть такие люди (оверклокеры), которым это правило пофик.

Comments

[Даниил]

Вот примерный код(написал прям в этой форме) , который у меня в голове примерно реализации логики.

Насколько такой код имеет право быть(написал только что).

void fun()
    {
        while (true) ///  или по частоте.
        {
            Signal(0); /// подаю сигнал 
            Signal(1); /// переключаю сигнал

        }
    }
   /// передаю главной шине, соединяющий непосредственно сам источник
   ///сигналов
    void Signal(byte val) {
      ///сообщаю всем подсоединённым устройствам к ней о сигнале.
        controllerBus.signal(val);

    }
    //////class ControllerBus класс подключенного провода к источнику сигнала
    /// (реализует ICPUDevice( базовый интерфейс  любого элемента процессора)  то
////   есть у него есть источники входа и выхода из таких же элементов

    void signal(byte val)
    {
/// !!! непонятно!!! вот тут может быть рекурсия,(может даже вечная). К примеру на один регистер пришел сигнал
//// и передается значение дальше, а где-то там впереди, требуется вычислить значение регистра, до которого функция signal() и work() еще не дошла. 
        /// CPuDevice устройство  к примеру регистер, сумматор, Алу элемент.....
        Queue<CpuDevice> queue = getComponets(); // Получить все подключенные регистры, устройства, триггеры.
        ///  обойти каждый  элемент последовательно обработать
        foreach (var device in queue)
        {
            byte output = device.Work(); // выполнить .... работу на устройстве
                                         // допустим элемент "НЕ". пришла 1, вернуть 0.
            device.signal(output); /// передать дальше сигнал, подключенным outputDevices устройствам
        
        }


        }