时钟最开始也叫做计时器,人们用来记录时间。历史上也用过日冕、沙漏做过时钟,随者科技的发者和进步,现在的时钟已经集成到芯片内部,指甲盖大小的芯片既能记录时间,也能产生时间。
时钟是芯片运行的基础,相当于心跳,没有时钟,芯片就无法工作。为什么这么说呢?首先,CPU内部的寄存器是由锁存器或触发器构成的,触发器的置1、清0和置数功能靠其外部提供的时钟脉冲来产生跳变,如果没有这个脉冲信号,电路就没有使能跳变,也就没有时序,芯片也就无法工作。
了解时钟了,接下来聊一聊时钟树这个概念,前面我们说芯片运行需要时钟脉冲来驱动,这个脉冲由晶体振荡器提供时钟输入,经过各级电路的处理,最终传输给各个设备,设备获得一定时钟频率以后开始工作。时钟的这种传输过程就好比一棵大树的养分供给给其它分支,树上的主干和树枝就好比时钟的总线,树叶就像是外设,时钟就是通过总线传输给设备的。
1.芯片时钟和工作频率
芯片时钟这个概念对于上层软件开发的人员比较陌生。大家的常说和常聊的可能是芯片的工作频率,比如一个工作在1GHz下的CPU,或者工作在700MHz下的MPU或者MCU。其实这些工作频率都是由基准时钟通过倍频分频变化而得到的,比如1GHz的CPU由25MHz的晶振40倍频得到,700MHz的MCU由50MHz的晶振14倍频得到,这些倍频的操作可以通过锁相环(PLL)、延迟锁相环(DLL)、锁频环(FLL)、时