クロック信号と同期式・非同期式回路とは？くろっくしんごうとどうきしきひどうきしきかいろ
クロック信号と同期式・非同期式回路とは、回路の状態をいつ更新するかの決め方による分類。同期式は共通のクロックを全体へ配り、その変化点で順序素子がまとめて次の状態へ進む。いつ値が確定するかを一律に扱えるので、大規模な回路はほぼこちらで作られる。非同期式はクロックを持たず、前段から信号が届いたこと自体が次段の契機になる方式で、待機中の電力を使わない代わりに設計と検証が難しい。
最終更新：2026-10-06
ネットワークSPを最短で暗記・合格する →背景
回路の各部が勝手なタイミングで動くと、いつ値が確定しているのかを組合せの数だけ検証しなければならず、規模が大きくなるほど手に負えなくなる。共通のクロックで区切ってしまえば、確かめるべきことは「1周期の間に値が確定するか」の一点に縮む。設計と検証を成立させるために、電力効率を多少犠牲にしてでも同期式が選ばれてきた。
具体例
クロック周期の下限は、最も遅い経路（クリティカルパス）の遅延で決まる。論理段の遅延が2ナノ秒なら上限は500MHzで、それ以上を狙うなら経路を分割してパイプライン化するしかない。配線ごとにクロックの届く時刻がずれるクロックスキューや、伝送路で受信信号から取り出したクロックの揺らぎ（ジッタ）が、この余裕を食いつぶす。
試験での引っ掛け
周波数を上げれば速くなるとは限らない。クリティカルパスを短くしないまま上げると、値が確定する前に次段が取り込んでタイミング違反になる。またクロックは動いていない領域にも常時配られるため消費電力の大きな割合を占め、供給を止める省電力手法が使われる。回路の同期式・非同期式は、伝送路の同期方式や調歩同期とは別の話である。
関連用語
出典・参考
解説は資格暗記が独自に作成しています。過去問の出典は各問題に記載のとおりです。