时钟周期和时钟速度是什么？

Question

我正在阅读一本关于计算机处理器的书，其中出现了一些术语，如时钟节拍、时钟周期和时钟速度，我很难理解它们的含义。如果有人能用简单易懂的语言对此进行解释，我将不胜感激。

- user7876385

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滴答声很烦人，不要使用那个词。时钟会周期性地运转。时钟周期是时钟信号脉冲之间经过的皮秒数量（光子包传播的毫米数）。此外，可以使周期缩短2倍，检测信号的上升和下降。还有乘法器等等。 - Brian Cannard

Answer 1

计算机处理器的速度，或者说CPU的速度，是由时钟周期决定的，它是振荡器两个脉冲之间的时间量。一般来说，每秒脉冲数越高，计算机处理器就能够更快地处理信息。时钟速度通常以赫兹（Hz）为单位进行测量，通常是兆赫（MHz）或千兆赫（GHz）。例如，4GHz的处理器每秒执行4,000,000,000个时钟周期。 根据处理器类型的不同，计算机处理器可以在一个时钟周期内执行一个或多个指令。早期的计算机处理器和较慢的处理器只能在一个时钟周期内执行一个指令，但更快、更先进的处理器可以在一个时钟周期内执行多个指令，更有效地处理数据。

另一方面，时钟速度（有时称为时钟频率）是指由振荡器产生的每秒脉冲数，用于设置处理器的节奏。时钟速度通常以MHz（兆赫，即每秒百万次脉冲）或GHz（千兆赫，即每秒十亿次脉冲）为单位进行测量。今天的个人电脑运行在数百兆赫的时钟速度上，有些甚至超过了一千兆赫。时钟速度是由石英晶体电路决定的，类似于无线电通信设备中使用的电路。

- user7596515

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谢谢你的帮助。我正在寻找更多关于时钟周期的信息。你能否详细说明时钟周期，让我更加清楚明白呢？ - user7876385

Hz是1/s。因此，您可以将时钟周期的长度转换为某个时间。我不确定您是否打算这样做。 - stephanmg

以防其他人和我一样感到困惑，第1段强调了时钟周期，但是在解释中大部分时间都在谈论时钟速度。我认为时钟周期应该是时钟速度的倒数（周期与频率），并且应该用纳秒或其他单位来衡量。 - xdhmoore

@xdhmoore：没错，一个周期是一段时间长度，而不是速率。频率才是速率。例如，1 GHz的CPU的周期时间为1 ns。另一方面，我们经常使用“周期”作为测量的基本单位，比如“addsd延迟为4个周期”。因为在给定的微架构（如Sylake）上始终是4个周期，无论它是否在800 MHz空闲或4.2 GHz最大涡轮运行。例如，https://uops.info/仅提供以周期为单位的指令计时信息。（还有一些原始数据以*参考*周期表示，即RDTSC滴答声，其持续时间与当前核心时钟频率无关。） - Peter Cordes

Answer 2

时钟周期是指振荡时钟信号的单个周期。

时钟速度、频率和率用于描述同一件事：每秒钟的时钟周期数，以赫兹（Hz）为单位。

令人困惑的是，时钟速度也可能指时钟周期时间，即时钟周期的长度或时钟滴答之间的时间长度。

- Piano Telope