El reloj, el latido que marca el ritmo
La CPU, la memoria y todas las demás piezas: ¿cómo logran moverse al mismo compás? El secreto está en un solo 'reloj' dentro del computador que nunca deja de hacer tic.
Tic: un solo latido
No es un reloj con agujas.
Un reloj es solo una señal que salta entre 0 y 1, muy rápido.
0, 1, 0, 1... cada subida y bajada es 'un latido',
y en cada subida el computador da un paso.
Una subida y bajada de 0 y 1 es un latido. Cada tic suma un paso.
A nuestros ojos parece un parpadeo,
pero un computador real hace tic cientos de millones de veces por segundo.
Por eso todo parece pasar 'de golpe'.
Todos dan un paso juntos
¿Por qué hace falta un compás?
Hay muchas piezas, y si cada una se moviera por su cuenta,
chocarían y se enredarían.
Por eso todas siguen el mismo compás,
dando un paso justo cuando dice '¡ahora!'
Apaga el compás y las piezas se enredan. Enciéndelo y se mueven en fila al '¡ahora!'
Dentro de un latido, cada pieza
termina su tarea y espera la siguiente.
El latido es como un silbato que dice '¡ya, juntos!'
¿Cuántas por segundo? Hercios
Cuántas veces hace tic por segundo,
eso lo llamamos hercios (Hz).
1 Hz es una vez por segundo; ¡1 GHz son mil millones de veces por segundo!
Más tics significan más pasos,
así que el computador va más rápido.
Desliza de lento a rápido. El número de pasos por segundo se dispara.
Así que un número como '3.2 GHz'
es justo la velocidad del latido de ese computador:
3.200 millones de tics por segundo.
Todo funciona sobre un latido más rápido de lo que podemos imaginar.
Más rápido no siempre es mejor
¿Entonces basta con subir el compás sin parar?
No. Hay dos muros.
Uno: si el siguiente latido llega antes
de terminar un paso, tropieza y cae.
Dos: cuanto más rápido va, más calor
genera y más energía consume.
Sigue subiendo el compás. El calor y la energía se disparan, y pasado el límite un paso se rompe.
Por eso los computadores de hoy,
en vez de subir el compás sin fin,
optaron por muchos trabajadores (núcleos).
La velocidad tiene un techo real.
(Nos lo encontraremos de nuevo más adelante.)
Ahora, un corazón que late
La CPU que construimos (lección 12)
busca una instrucción por latido.
Saca rápido de la caché (lección 13),
y las piezas se pasan cosas por el bus (lección 14).
El reloj es el corazón que lo hace latir todo.
En cada latido la CPU busca y ejecuta una instrucción. El cuerpo del computador por fin empieza a latir.
Empezamos en 0 y 1, pasando por compuertas y sumadores, la CPU, la memoria y el bus, y ahora el latido que lo impulsa todo. Sobre este latido cobran vida el 'si' y el 'repetir'. La próxima vez juntaremos todo en una sola pieza.