最近在研究計算機裡的基本邏輯電路，想到乙個問題：為什麼cpu需要時鐘這樣的概念？
首先考慮如下邏輯電路：
當a=b=1時，q=0。當輸入訊號發生變化時，邏輯元件不會立即對輸入變化做出反應，會有乙個傳播時延（propagation delay）。當b變化為0時，由於b也作為xor的直接輸入，所以xor異或門會立即感知乙個輸入變為0的狀態變化，xor輸出變為了1。但是由於傳播時延的作用，and與門的輸出會過一小段時間才變為0，xor的輸出會在變為1後隔一小段時間重現變為0。表現為下圖就是這樣：
上面這種現象叫作空翻（race condition），即指輸出**現了乙個不希望有的脈衝訊號。
乙個簡單的辦法就是在輸出端放置乙個邊沿觸發器：
邊沿觸發器的作用就是只有當clk端輸入從0變到1時，資料端d的輸入才會影響邊沿觸發器的輸出。這樣，所有的傳播時延都會被邊沿觸發器所隱藏掉，這時q端的輸出將變得穩定。比如：
其中灰色的部分代表沒有邊沿觸發器時的q端輸出狀態。我們可以看出，當有了邊沿觸發器後，q端的輸出變得穩定，基本消除了傳播時延。
從上面的例子我們可以看出cpu為什麼要時鐘：目前絕大多數的微處理器都是被同步時序電路所驅動，而時序電路由各種邏輯門組成。正如上面說的那樣，邏輯門需要一小段時間對輸入的變化做出反應（propagation delay）。所以需要時鐘週期來容納傳播時延，並且時鐘週期應當大到需要容納所有邏輯門的傳播時延。
當然，目前也有asynchronous sequential logic，即不需要時鐘訊號做同步。但是這種非同步邏輯電路雖然速度比同步時序電路快，然而設計起來比同步時序電路複雜的多，並且會遇到上面說的空翻現象（race condition），所以，現在絕大多數的cpu還是需要時鐘做訊號同步的。
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