クロック周波数について

質問

CPU性能のMHz。すなわちクロック周波数とは何なのかを調べたら、
「動作の同期をとるために出しているクロック信号の１秒間の振幅数」でした。
動作の同期をとるって何だろうって、考えたらとりあえずタイミングを図ることと考えれば良いかな、と思いました。ところで、なぜタイミングを図る必要があるのでしょうか。どういう時にタイミングを図ることの必要性が生じるのでしょうか。その具体的なイメージみたいなことを誰か教えていただけませんか。

回答No.2

ymmasayan

コンピュータ（ＣＰＵに限らず）の中では、たくさんの電子回路が共同作業をしています。この時順序正しく連係動作をするためには２つの方法が考えられます。
（１）ある仕事が終わると次に報告する。自分の必要とする情報が全てそろったら自分の仕事を開始する。
（２）タイムチャートを決めておき（楽譜に相当）、時計（指揮者のタクトに相当）に合せて仕事をする。・・いろんな行事で思い当たりますね。

後者の方が回路がはるかに簡単です。クロックというのは時計という意味で指揮者のタクトだと思って下さい。ロケットの打ち上げで最終段階に入ると秒読みをしますがこれもクロックです。やることが多すぎるので、報告、指示を繰り返していたら間に合いません。そこで秒読みに合せて各自がマニュアル通りの作業をします。どこかで不具合が出れば、非常ボタンを押して、打ち上げ中止ですね。

お礼

ありがとうございます。CPU内部が複数の回路で構成されていることが私の意識から抜けていました。CPUという名のオーケストラを指揮しているのがクロック信号であり、各演奏するパーツを受け持っているのがそれぞれの回路ってことなんですね。

回答No.1

parts

イメージっていってもね。難しい。

各回路の間でデータをやりとりするのに動作ごとに全く違ったテンポ（タイミング）では、処理にロスや欠損がでるでしょう。
そのタイミングを一定にして、データの転送や処理を統一することで、データ処理の各回路間でのムラをなくし、効率的に処理できるようにすることですよ。

まあ、簡単にはムカデ競争みたいな物かな？
誰か一人の足があわなければ、どんなに進もうと思っても思うように前には進めないでしょう。
みんなが同じように動作することで（タイミングを計り同期・同調する）やっと前に進める。
それを当てはめると、同期も同じこと。
各ステップで確実に処理するために、同期することは大事って事です。

極簡単な説明のつもりです。これでいかがでしょうか？
何か分からない点があれば、補足要求をお願いします。
わかるまでできる限りつき合いますよ。（たぶん？）

お礼

だいたいわかりました。ありがとうございます。各回路の間で・・・でつまずいてしまいました。調べた所、CPU自体が演算装置、命令解釈、制御信号生成などの複数の回路で構成されていることを知れば話が見えてきます。クロックジェネレータがクロック信号を発生させ、その信号が各回路間をつなぐ内部バスという信号の通路を通ることでCPU内部の各回路間のデータの流れのタイミングが図られる。一定のデータの流れの速さを保つために一役買っているもの・・・それがクロック信号であり、クロック信号の振幅（強さ）を示すのがクロック周波数である。その数値が大きいほどデータが速く流れるので性能が良い。って感じで解釈します。ムカデの足の１本１本が各回路ってことなんですね。