Por que o relógio é usado em circuitos digitais?

A operação fundamental de qualquer sistema de processamento, mecânico (relé), eletrônico (porta lógica) ou biológico (neurônio), todos requerem dois componentes:

>ul>>li>Um elemento de decisão>li>uma memória de curto prazo>p>O elemento de decisão reage diretamente à entrada o mais rápido tecnicamente possível.>p>O elemento de memória toma nota da resposta. Imediatamente após a memória armazenar o resultado, o elemento de decisão fica livre para executar outra decisão.

O verdadeiro propósito do elemento de memória é construir informação complexa usando a recursividade. A saída da memória de curto prazo é apresentada como uma das entradas do elemento de decisão.

Em outras palavras, a decisão depende tanto dos dados ao vivo do sensor como dos dados salvos na memória de curto prazo.

Exemplos simples do poder da recursividade é a criação de um contador binário e deslocamento de dados. Nesses dois exemplos, os outros dados de entrada podem acionar operações complexas como inverter a contagem (para cima ou para baixo) ou inverter a direção de deslocamento, acionar o apagamento ou saturação, adição ou multiplicação numérica, mesmo operações não lineares como log ou exp.

Por exemplo, uma rede neural (em um cérebro real) pode reagir a objetos de intensidade média, mas ficar em silêncio com objetos escuros ou brilhantes. A função matemática que produz resultados similares pode precisar de trigonometria ou número complexo onde o ângulo dado como argumento é uma intensidade em vez de uma rotação real.

Brief, um relógio é necessário para ativar o elemento de memória. No caso do cérebro, a freqüência do relógio é constantemente ajustada para manter o grupo local de neurônios ocupado mas não sobrecarregado.

Quando o sistema nervoso autônomo decide que é hora de dormir, ele diminui consideravelmente a freqüência dos principais sistemas de relógio.

O sistema de sono também induz paralisia do sono, ativando um neuro inibidor na saída do circuito pré-motor. Isto é feito imediatamente antes das partes REM dos ciclos de sono.

Os relógios que sequenciam a troca de informações entre áreas do cérebro (que é, por definição, o ato de "pensar") estão de volta à velocidade normal, como estar acordado, mas os olhos permanecem fechados, o corpo permanece paralisado exceto pelos 6 músculos que controlam o movimento ocular.

As conexões nervosas para o movimento ocular estão muito longe da área de inibição pré-motora e, por tentativa/erro, nenhuma pressão de seleção jamais favoreceu a parada do movimento ocular durante o REM. A paralisia do sono foi e ainda é fortemente testada como importante para a sobrevivência.

Começar a imitar todos os eventos criados em um sonho varia de engraçado a mortal e permanece importante para uma vida saudável até atingir a maturidade sexual. Presumivelmente, as doenças não são um grande problema, do ponto de vista do "Gene egoísta", a menos que os avós ajudem a manter uma sociedade estável.

Oops, a questão era sobre circuitos digitais, não sobre cérebros biológicos.

Dentro dos microprocessadores, há muitos relógios usados para sincronizar as atividades. Mesmo quando a mesma freqüência é necessária, a fase também é ajustada precisamente para levar em conta a necessidade de sinal elétrico de tempo, que aumenta com a distância.

O relógio é usado para executar máquinas de estado. Apesar do nome estranho, uma máquina de estados é apenas um contador que normalmente permanece congelado quando uma determinada operação tem que ser repetida ou incrementada quando é hora de executar a próxima operação.

Em linguagens de programação, o coração de uma máquina de estados é um inteiro estático ou global e uma grande declaração de "switch".

Em cada "caso", um teste é feito para decidir se o inteiro deve ser incrementado ou deixado inalterado. Em alguns casos, o número inteiro é atribuído a um valor menor que permite fazer loop, repetindo muitos passos.

O relógio é a forma de usar portões lógicos próximos à maior velocidade absoluta possível. Numa altura em que os engenheiros não podiam pagar os circuitos extra necessários para os elementos de memória que são accionados por um relógio mestre, eles usavam elementos temporizadores.

Os temporizadores foram ajustados a uma velocidade muito lenta de forma a cobrir o pior caso do sol de muitos temporizadores assíncronos que disparam independentemente.

Coincidentemente, o antigo e lento sistema nervoso autónomo funciona dessa forma : muitos gânglios tentam assumir o controlo sem tentar sincronizar harmoniosamente. Eles usam temporizadores e uma grande diversidade de diferentes neurotransmissores.

Por contraste, o sistema nervoso voluntário, que surgiu com os primeiros vertebrados, usa apenas dois neurotransmissores. E ele depende de redes bem definidas de neurônios rápidos para realizar operações lógicas. Esse novo sistema nervoso tem um engenheiro como operação consistente e pode ser comparado com o equivalente eletrônico que os humanos reinventaram no século passado.