Kellotaajuutta

Kellotaajuus (kellotaajuus) tarkoittaa digitaalisen laitteen kellon taajuutta, eli säännöllisten signaaliympyröiden määrää sekunnissa. Kellon avulla synkronoidaan laitteen eri osien toiminta, kuten suoritinydin, muistiohjain ja väylät. Yleisin mittayksikkö on hertsi (Hz); nykyaikaisissa laitteissa taajuudet ilmaistaan usein gigahertseinä (GHz), mikä vastaa miljardia sykliä sekunnissa.

Kellotaajuuden muodostus perustuu kellolähteeseen, kuten kidekristallin referenssiin, sekä taajuusmuuttajiin kuten PLL- tai DLL-lohkoihin. Näiden avulla voidaan määrätä ja säätää laitteen sisäisiä taajuuksia sekä luoda useita erillisiä toiminta- ja muistitaajuuksia. Kellotaajuuden tarkkuus sekä jitter eli ajoituksen vaihtelu ovat tärkeitä ominaisuuksia, joilla on vaikutusta järjestelmän vakauteen ja suorituskykyyn.

Suorituskykyyn vaikuttavat monet tekijät, joista kellotaajuus on yksi. Yleensä korkeampi taajuus voi parantaa suorituskykyä joissakin tehtävissä, mutta samaan aikaan arkkitehtuuri, putkistointi, muistiväylät sekä lämpötila ja virrankulutus rajoittavat lopullista suorituskykyä. Dynaaminen taajuuden säätö, kuten turbo-tila tai DVFS (dynamic voltage and frequency scaling), mahdollistaa taajuuden vaihtelun kuorman ja lämpötilan mukaan. Monissa järjestelmissä käytetään useampia kellotaajuuksia eri osille, mikä syntyy monilohkisen kellojärjestelmän kautta.

Kellotaajuus esiintyy prosessoreissa, muisteissa, näytönohjaimissa sekä FPGA- ja ASIC-ratkaisuissa, ja se on keskeinen mutta ei yksin määräävä tekijä laitteen kokonaissuorituskyvyssä.