Qué es el reloj de una CPU
¿Cómo se mueven la CPU, la memoria y las demás piezas perfectamente al mismo paso? El secreto es un solo "reloj" que hace tictac sin parar dentro de la computadora.
Tic, un tiempo
Este reloj no tiene manecillas.
El reloj es simplemente una señal que alterna entre 0 y 1 muy deprisa.
0, 1, 0, 1... una subida y una bajada forman un tiempo, y cada vez que la señal sube, la computadora da un paso.
Una subida y bajada de 0 y 1 es un tiempo. Con cada tic, el número de pasos aumenta en uno.
En la imagen de abajo parece un parpadeo, pero una computadora real hace tictac miles de millones de veces en 1 segundo.
Por eso, a nuestros ojos, todo parece ocurrir a la vez.
Todos dan el paso juntos
¿Para qué hace falta un compás?
Con muchas piezas, si cada una se moviera a su aire, se desfasarían y el trabajo se enredaría.
Así que todas siguen el mismo compás y dan un paso juntas en el momento del "¡ahora!".
Si apagas el compás, las piezas se enredan; si lo enciendes, avanzan en fila al "¡ahora!".
Dentro de un tiempo, todas las piezas terminan su trabajo y esperan el siguiente.
El compás es como un silbato que dice "¡todos, adelante!".
¿Cuántas veces por segundo? Hercios
Las veces que el compás hace tictac en 1 segundo se miden en hercios (Hz).
1 Hz es una vez en 1 segundo; 1 GHz son nada menos que mil millones de veces en 1 segundo.
Cuantos más tictacs, más pasos da, y más rápida es la computadora.
Desliza de lento a rápido y los pasos por 1 segundo se disparan.
Así que un número como "3,2 GHz" es la velocidad del compás de esa computadora.
Significa 3200 millones de tictacs por segundo.
Todo funciona sobre un compás más rápido de lo que podemos imaginar.
No basta con ir más rápido
Entonces, ¿por qué no subir el compás sin límite?
No funciona, porque hay dos muros.
Primero, si el siguiente tiempo llega antes de que termine un paso, los pasos se descomponen. Segundo, cuanto más rápido va, más calor desprende y mucha más electricidad consume.
Sigue subiendo el compás y el calor y el consumo se disparan; pasado el límite, los pasos se derrumban.
Por eso, en lugar de subir el compás sin más, las computadoras de hoy tomaron otro camino: más trabajadores (núcleos).
La velocidad tiene un límite práctico.
Volverás a encontrar los núcleos en otra sección.
Ahora, un corazón que late
La CPU que construimos (lección 12) trae las instrucciones una por una al ritmo de este compás.
Saca valores rápidamente de la caché (lección 13), y las piezas se pasan valores por el camino (lección 14).
El reloj es el corazón que hace latir todo esto.
En cada tiempo, la CPU trae y ejecuta una instrucción. El cuerpo de la computadora por fin empieza a latir.
Empezando por el 0 y el 1, hemos pasado por puertas y sumadores, la CPU, la memoria y el camino, hasta llegar al compás que lo pone todo en marcha. El "si" y el "repetir" también funcionan sobre este compás. En la próxima lección reuniremos todo lo visto hasta ahora.