Question

芯片工作为什么需要时钟

Answer 1

问：芯片工作为什么需要时钟

答：提起时钟，就不得不先说芯片的两种逻辑——时序逻辑（sequential）和组合逻辑（combinational）。组合逻辑比较好理解，他就是我们常说的与或非这种逻辑门，输出信号逻辑仅仅依赖于输入信号的逻辑，或者按我的理解，组合逻辑的信号传播是瞬间完成的（不考虑cell delay的话）。不管是多么复杂的组合电路，就比如刚入门电路时候大家都会学一些全加器、半加器、超前进位加法器什么什么的，虽然电路图猛一看特别复杂，可能一张图还画不完，但只要他全部是由逻辑门构成，都可以认为当给定输入信号的时候，输出是不需要等待就可以直接看到的。

答：而时序逻辑，最重要的就是出现了由时钟驱动的信号。什么意思呢？就是说电路中存在这样一类器件：他有一个特殊的控制输入信号，当这个信号跳变的时候，输出信号才会根据其他一般的输入信号变化。我们一般称这种器件叫触发器（flip-flop），而称这种特殊的控制信号叫时钟。举一个最简单的D触发器的例子，当时钟从0到1跳变的时候，输出才等于输入，其他时间，不管输入如何变化，输出保持不变。由此可以看出时序逻辑器件一个重要的功能：寄存数据，因此这些触发器有时候也可以被称为寄存器（register）。当然还有另一种时序逻辑器件叫锁存器（latch），它是指时钟信号维持某个电平时信号才可以传输。