Chiarisco innanzitutto il motivo per cui è necessario un clock,
dal momento che sembra essere visto come qualcosa di limitativo.
Il processore è una macchina digitale sequenziale.
Il suo funzionamento è simile ad una macchinetta automatica
per la distribuzione delle bibite.
Quando si inserisce la moneta la macchina passa da uno stato di “attendo
moneta” allo stato “attendo selezione”, una volta scelta la bibita, la
macchina rilascia la bibita e torna nello stato iniziale “attendo moneta”.
Il processore funziona in maniera analoga con una particolarità
in più: invece di attendere che l’utente compia un’operazione per
poter passare da uno stato all’altro, esegue le istruzioni che si trovano
in memoria (RAM), ad un ritmo prefissato (clock). Questo comportamento
è caratteristico delle
macchine sequenziali SINCRONE.
Come viene generato?
Il clock è un segnale periodico (come un “beep”), come una sequenza
di alto/basso (1/0). Per essere generato in maniera precisa occorre fare
uso di oscillatori. In elettronica ce ne sono di diverso tipo, ma per essere
parecchio affidabili bisogna ricorrere ad oscillatori al quarzo, come quelli
negli orologi da polso (orologio è la traduzione di clock!).
In pratica viene generato un segnale ad altissima frequenza (normalmente
32 MHz) e poi, mediante moltiplicatori e divisori di frequenza si possono
ottenere le frequenze standard: 20, 33, 40, 66, 80, 100, 133, 166, 200
MHz ecc.
Dispositivi
Nella domanda si chiede quali dispositivi possano dare un tempo di risposta
così basso (quindi prestazioni così elevate).
Dipende, come già detto, dalle
dimensioni del dispositivo. Nella tecnologia CMOS (attualmente utilizzata)
il parametro determinante è lambda, la lunghezza del canale (evito
di approfondire ulteriormente se non viene richiesto).
A mia memoria, la mimima lunghezza finora utilizzata a livello commerciale
è 0.25 micron, per cui le frequenze raggiungibili sono di circa
300 MHz.