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时钟周期英文解释翻译、时钟周期的近义词、反义词、例句

英语翻译:

【计】 clock cycle; clock period

相关词条:

1.clocktick  2.clockperiod  

分词翻译:

时的英语翻译:

days; hour; occasionally; opportunity; seanson; time
【医】 chron-; chrono-

钟的英语翻译:

bell; chime; clock
【医】 bell

周期的英语翻译:

cycle; period; wheel
【计】 C; cycle time; loop cycle; periods
【化】 period
【医】 cycle
【经】 cycle; period

专业解析

在电子工程与计算机体系结构中,时钟周期(Clock Cycle) 是数字系统中最基本的时间度量单位,指数字电路主时钟信号相邻两个上升沿(或下降沿)之间的时间间隔。它直接决定了同步数字系统执行操作的最小时间步长,是系统运行速度和性能的核心参数。

一、核心定义与技术内涵

  1. 基础概念

    时钟周期是时钟信号完成一个完整振荡周期(如从低电平到高电平再回到低电平)所需的时间。所有同步逻辑单元(如寄存器、状态机)的操作均严格按此时序基准对齐,确保数据在电路中的稳定传输与处理 。

  2. 数学表达与物理意义

    时钟周期 ( T ) 与时钟频率 ( f ) 互为倒数关系:

    $$ T = frac{1}{f} $$

    例如,1 GHz 时钟频率对应的时钟周期为 1 纳秒(ns)。该公式体现了系统速度提升的本质是缩短单个操作的时间窗口 。

二、在数字系统中的关键作用

  1. 同步操作的控制核心

    时钟信号作为全局同步源,其周期定义了寄存器采样数据的时刻(通常在上升沿)和组合逻辑计算的最大允许延迟。任何违反时序约束(如建立时间/保持时间)的操作均会导致系统失效 。

  2. 性能指标的量化基础

    • 指令执行速度:处理器性能常以“每周期指令数(IPC)”衡量,时钟频率与IPC共同决定实际吞吐量。
    • 功耗管理:动态功耗与时钟频率(即周期倒数)成正比,低功耗设计需优化周期利用率或动态调整频率 。

三、工程应用与设计考量

  1. 时序收敛挑战

    在超大规模集成电路(VLSI)设计中,工程师需通过静态时序分析(STA)确保所有路径延迟小于一个时钟周期,否则需降低频率或修改电路结构 。

  2. 多时钟域与异步处理

    复杂系统常包含多个不同频率的时钟域。跨时钟域通信需采用同步器(如双触发器)避免亚稳态,此时时钟周期的稳定性直接影响错误概率 。


权威参考来源:

  1. 《数字设计与计算机体系结构》(David Harris, Sarah Harris) - 机械工业出版社,ISBN 978-7111638854(定义与同步设计原理)
  2. Intel® 64 and IA-32 Architectures Optimization Reference Manual - Chapter 2: Performance Analysis(时钟周期与性能指标关联)
  3. IEEE Standard 1149.1 (JTAG) - IEEE Xplore Document(多时钟域测试标准)

网络扩展解释

时钟周期是计算机系统中一个基础且重要的概念,其核心含义如下:

1. 定义 时钟周期(Clock Cycle)是计算机主时钟信号完成一次完整振荡所需的时间,它是CPU执行操作的最小时间单位。所有硬件操作均以此时钟为基准进行同步,类似于音乐节拍器协调乐队演奏的节奏。

2. 数学表达 时钟周期与时钟频率互为倒数关系: $$ T = frac{1}{f} $$ 其中:

例如:

3. 系统作用

4. 相关概念对比

5. 性能影响 缩短时钟周期可提升理论运算速度,但实际性能还受架构设计(如超标量、超流水线)、散热能力、工艺制程等因素制约。现代处理器通过多核并行、缓存优化等技术突破单纯提升频率的局限。

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