ひと拍をきざむ時計、クロック

カチッ、ひと拍

はりのある時計ではありません。
クロックは、0と1をとても速くくりかえすだけの信号です。
0、1、0、1…この上がり下がり一回が「ひと拍」で、
拍が上がるたびに、コンピューターは一歩動きます。

0と1が上がり下がりする一回が、ひと拍。カチッごとに歩数が一つふえます。

目には点滅に見えますが、
本物のコンピューターは1秒に何億回もきざみます。
だから私たちには、ぜんぶ「いっぺんに」動くように見えるんです。

みんなで一歩ずつ

どうして拍子がいるのでしょう。
部品はたくさんあって、それぞれ勝手に動くと、
たがいにずれて、仕事がこんがらがります。
だから同じ拍子に合わせて、
「いま!」のときに一歩ずつ、ぴったりそろえて動きます。

拍子を消すと部品がバラバラに。つけると「いま!」でそろって動きます。

ひと拍のあいだに、すべての部品が
自分の仕事を終えて、次の拍を待ちます。
拍子は「いっせいにスタート!」の笛のようなものです。

1秒に何回? ヘルツ

拍子が1秒に何回きざむか、
これをヘルツ(Hz)といいます。
1Hzは1秒に1回、1GHzはなんと1秒に10億回!
たくさんきざむほど歩数がふえるので、
コンピューターは速くなります。

おそいから速いへ動かしてみて。1秒の歩数が爆発します。

だから「3.2GHz」のような数字が、
そのコンピューターの拍子の速さです。
1秒に32億回きざんでいるんです。
想像もつかないほど速い拍子の上で、
すべてが動いています。

速ければいいわけじゃない

では拍子をどこまでも上げればいい?
いいえ。二つのかべがあります。
一つ、一歩が終わる前に
次の拍が来ると、つまずいて転びます。
二つ、速くなるほど熱がどんどん出て、
電気もずっと多く使います。

拍子を上げ続けてみて。熱と電気が急上昇し、限界をこえると歩みがくずれます。

だから今のコンピューターは、
拍子をむやみに上げるかわりに、
働き手(コア)を何人もおく方へ進みました。
速さには現実的な限界があるからです。
(これは次の領域でまた会います。)

これで、うごく心臓

私たちが作ったCPU(12話)は、
この拍子に合わせて命令を一つずつ取りこみます。
キャッシュ(13話)からすばやく取り出し、
通路(14話)を通って部品がやりとりします。
クロックは、これすべてを動かす心臓です。

拍ごとにCPUが命令を一つ取りこんで実行します。コンピューターの体が、ついに動きはじめます。