Reloj de puerta

La compuerta de reloj es una característica de ahorro de energía en la microelectrónica de semiconductores que permite apagar circuitos. Muchos dispositivos electrónicos usan compuertas de reloj para apagar buses, controladores, puentes y partes de procesadores, para reducir el consumo dinámico de energía.

La sincronización del reloj se puede lograr mediante la conmutación de estados de energía por software según las instrucciones en el código o mediante hardware inteligente que detecta si hay trabajo por hacer y, de no ser así, apaga el circuito. En algunos dispositivos electrónicos, la activación del reloj también se puede lograr mediante una combinación de métodos.

La compuerta de reloj agrupa los circuitos en bloques lógicos que se apagan cuando no hay trabajo por hacer. Con los circuitos asíncronos, el consumo de energía depende naturalmente de los datos. Como los circuitos no funcionan a la misma frecuencia, existe una consideración de diseño inherente, ya que algunos componentes ocasionalmente esperarán a que los datos funcionen.

La compuerta de reloj permite que los circuitos síncronos emulen este uso de energía dependiente de los datos con mayor o menor eficiencia. Con buses síncronos, se requieren circuitos lógicos adicionales sobre buses asíncronos. Sin embargo, los circuitos síncronos aún conservan una mayor simplicidad y un tamaño más pequeño, lo que permite un menor costo de producción. La eficiencia de la compuerta del reloj solo se acerca al 100% cuando la granularidad es muy fina. Esta granularidad del control de encendido y apagado permite que los circuitos síncronos se acerquen a la eficiencia energética dependiente de los datos de los circuitos asíncronos.

Si bien la sincronización del reloj es eficaz para reducir la energía requerida para las cargas de trabajo dinámicas, no puede reducir el uso de energía de las cargas de trabajo altas estáticas. Este escenario de utilización cercana al 100% es común en escenarios de computación en cargas de trabajo de computación científica, de procesamiento y de servidor.