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クロック信号とは?

くろっくしんごう

クロック信号とは、デジタル回路全体の動作タイミングを同期させるために使われる周期的な電気パルスのことです。

クロック信号(Clock Signal)とは、デジタル回路においてすべての動作のタイミングを統一するために用いられる周期的な矩形波の電気信号です。一定の間隔で「高(High)」と「低(Low)」を繰り返すこのパルス信号は、回路全体の「心臓の鼓動」にたとえられます。

デジタル回路ではデータ読み書きや演算が連続して行われますが、それぞれの処理がバラバラのタイミングで実行されると誤動作が起きます。クロック信号はこれを防ぐための基準となり、回路内の各素子(フリップフロップやレジスタなど)はクロックの立ち上がりや立ち下がりのタイミングに合わせて動作します。

クロック信号の重要な特性には次のものがあります。

  • 周波数:1秒間に繰り返す回数。単位はHz(ヘルツ)で、GHz(ギガヘルツ)単位のものも多い
  • クロックサイクル:1回の周期にかかる時間
  • デューティ比:1周期中でHighの状態が占める割合(通常50%)

CPUの「クロック周波数」はその代表的な指標であり、一般に周波数が高いほど1秒間に実行できる処理数が多くなります。ただし、周波数を上げると消費電力や発熱も増大するため、現代のプロセッサは動的なクロック制御(クロックゲーティングや周波数変動)を組み合わせて効率化を図っています。

使い方・例文

「このCPUは3.5GHzのクロック信号で動作しており、1秒間に35億回のサイクルで演算を行う。」パソコンや組み込み機器の性能を語る文脈でよく登場します。

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