En computación , la tasa de reloj o velocidad del reloj generalmente se refiere a la frecuencia a la que el generador de reloj de un procesador puede generar pulsos , que se utilizan para sincronizar las operaciones de sus componentes, [1] y se utiliza como indicador de la velocidad del procesador. . Se mide en ciclos de reloj por segundo o su equivalente, la unidad SI hertz (Hz).
La frecuencia de reloj de la primera generación de computadoras se medía en hercios o kilohercios (kHz), las primeras computadoras personales (PC) que llegaron a lo largo de las décadas de 1970 y 1980 tenían frecuencias de reloj medidas en megahercios (MHz), y en el siglo XXI la velocidad de las CPU modernas se anuncia comúnmente en gigahercios (GHz). Esta métrica es más útil cuando se comparan procesadores dentro de la misma familia, manteniendo constantes otras características que pueden afectar el rendimiento . Los fabricantes de tarjetas de video y CPU comúnmente seleccionan sus unidades de mayor rendimiento de un lote de fabricación y establecen su frecuencia de reloj máxima más alta, obteniendo un precio más alto. [ cita requerida ]
Los fabricantes de procesadores modernos suelen cobrar precios más altos por los procesadores que funcionan a velocidades de reloj más altas, una práctica denominada agrupamiento .. Para una CPU determinada, las velocidades de reloj se determinan al final del proceso de fabricación mediante pruebas reales de cada procesador. Los fabricantes de chips publican una especificación de "velocidad de reloj máxima" y prueban los chips antes de venderlos para asegurarse de que cumplan con esa especificación, incluso cuando ejecutan las instrucciones más complicadas con los patrones de datos que tardan más en establecerse (pruebas a la temperatura y el voltaje). que ejecuta el rendimiento más bajo). Los procesadores probados con éxito para cumplir con un conjunto determinado de estándares se pueden etiquetar con una frecuencia de reloj más alta, por ejemplo, 3,50 GHz, mientras que aquellos que no superan los estándares de la frecuencia de reloj más alta pero que superan los estándares de una frecuencia de reloj menor se pueden etiquetar con la frecuencia de reloj menor, por ejemplo, 3,3 GHz, y se vende a un precio más bajo. [2]
La frecuencia de reloj de una CPU normalmente está determinada por la frecuencia de un cristal oscilador . Por lo general, un oscilador de cristal produce una onda sinusoidal fija , la señal de referencia de frecuencia. El circuito electrónico lo traduce en una onda cuadrada a la misma frecuencia para aplicaciones de electrónica digital (o, al usar un multiplicador de CPU , algún múltiplo fijo de la frecuencia de referencia del cristal). La red de distribución de reloj dentro de la CPU lleva esa señal de reloj a todas las partes que la necesitan. Un convertidor A/D tiene un pin de "reloj" impulsado por un sistema similar para establecer la frecuencia de muestreo. Con cualquier CPU en particular, reemplazar el cristal con otro cristal que oscile a la mitad de la frecuencia (" reducción del reloj ") generalmente hará que la CPU funcione a la mitad del rendimiento y reducirá el calor residual producido por la CPU. Por el contrario, algunas personas intentan aumentar el rendimiento de una CPU reemplazando el cristal del oscilador con un cristal de mayor frecuencia (" overclocking "). [3] Sin embargo, la cantidad de overclocking está limitada por el tiempo que tarda la CPU en asentarse después de cada pulso y por el calor adicional generado.
Después de cada pulso de reloj, las líneas de señal dentro de la CPU necesitan tiempo para establecerse en su nuevo estado. Es decir, cada línea de señal debe terminar la transición de 0 a 1, o de 1 a 0. Si el siguiente pulso de reloj llega antes, los resultados serán incorrectos. En el proceso de transición, se desperdicia algo de energía en forma de calor (principalmente dentro de los transistores de conducción). Cuando se ejecutan instrucciones complicadas que provocan muchas transiciones, cuanto mayor sea la frecuencia del reloj, más calor se producirá. Los transistores pueden resultar dañados por el calor excesivo.