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クロックUPの仕組み

~クロックアップの仕組み~

皆さんはDSのクロックUPをしましたか?

ゲームボーイを調べてみるさんの記事を見れば改造のやり方はわかると思いますが。

なぜクロックUPできるか気になったことはありませんか?

気が向いたので説明したいと思いますw

記載している内容は個人で作成したため間違ってる可能性が高いです。
なのでちょっと読む程度にしといた方が身のためですwww


!!周波数の説明をしずに周波数という言葉を使っていました^^;!!

09/08/29 記事修正(周波数加筆・分かりにくい表現を訂正)

気になる人は続きを読むをクリック!



前置き無しで始まりますがICなどはクロックというものを基準として動いています。

人間が時計を基準に動いているのと同じです。

なので基準を早くしてしまえば動くのも早くなります。

人間が基準としている時間を早送りすることは不可能に近いですが;;(不可能ではありません。詳しくは特殊相対性理論を見てね。)

まぁ相対性理論は置いといてICなどは下の図のような時計を基準に処理をしています。

setumei2.png

人間の時計とはちょっと違いますね。

これは電気信号を表しています。



とりあえずこの図の説明をしておきます。

setumei6.png
・横軸は時間(h)

・縦軸は1と0のみの変化(1と0は電気信号でON/OFF又は0V/5Vを示すことが多いです。)

・1つの凸を1パルスと言っておきます。パルスのことはコチラを参照




そして今から説明していく中で周波数という言葉を使います。

周波数というモノは何なのかと言うと

1秒間にON/OFFを繰り返す数と言ったら分かりやすいでしょうか。

周波数の単位にはHz(ヘルツ)を使います。

1秒間に1回ON/OFFを繰り返すならばそれは1Hzです。

setumei9.png

周波数のことは後から出てくると思うのでこれくらいにしておきます。

詳しく知りたいならwikipedia

このことを頭に入れておかないと次から書くことがわからないかもです。



setumei5.png

この電気信号はONとOFFを繰り返していることが上の図からわかります。
正確にはONとOFFではなく基準の最高電圧と最低電圧の間で行き来しています。
基準電圧は5Vが多く使われています。

ICさん達はこのON/OFFを繰り返している電気信号を基準にして動いています。

そしてこの信号を出す部品が水晶振動子なのです。(水晶振動子以外にセラミック発信子、555などのICでもクロックを作ることは可能です。)

この信号を元にICさん達がどのように動いているかと言うと・・・

setumei3.png

こんな感じで動いています。(わかりませんね^^;)

・上の図の「信号の例」というのはICから出る信号とでも思ってください。

よく見ると水晶から出る波形と一緒にICからの信号も出ていることがわかります。

信号をの送受信はこの信号を元に行なわれていることがわかります。(説明下手なんでわからないかも;;)

ボタンが押されているかを読み込むタイミングや液晶画面のコントロールはこのタイミングを利用しています。


ではこの基準を早くすればどうなるでしょうか。

setumei1.png

・上の図の「クロックアップ時の波形」というのは水晶を今までのものより高周波(高い周波数)にしたときの波形だと思ってください。

基準がON/OFFする時間の間隔が縮まっていることがわかると思います。

1パルスごとの時間が早くなっているということは、速度が速くなっているということです。

ICはクロックを基準としているので、基準が早くなれば動作も自然に速くなるわけです。

なので画面の出力する時間や音の出力、ボタンが押されているかを読み込む時間すべてが早くなりますね。

ゲームが早くなるということです。


ここより下はちょっとした補足記事です。

では基準の波形をめちゃくちゃにしたらどうでしょうか。

PWM制御をかけてむちゃくちゃにしても動作するかもしれません^^;

保障はしませんが。



ならば振動子の周波数を高いものにすれば今限界の1.7倍速を超せると思う人もいるかもしれません。

しかしICも対応している限界の周波数というものがあります。

今まで説明してきた内容だけでは無限に早くなると思うかもしれませんが電気的な関係で限界の周波数があります。

例えばトランジスタのスイッチングスピードだったりいろいろです。

喜虎さん(ゲームボーイを調べてみるの管理人さんです)も調べてみたらしいのですが28MHzが限界で30になると動作が不安定とのこと



最初にクロックは時計のようなものだと説明しました。

ならばDSの時計はなぜ早くならないの?と思った人もいるかもしれません。

理由は簡単です。

時計の回路は独立していて振動子が別にあるためです。



以下は発展内容的なものですww

クロックというものはIC同士の同期をするためにも使われます。


なぜIC同士が同期する必要があるかと言うと

データ通信においてはデータを損失する可能性があります。

1パルスごとに1つのデータを送るとして、受信側は1つのパルスごとに送ってくる受信ポートの情報を読み取るとしましょう。

下の図を見てください。

setumei7.png

ちょっとわかりにくい図になってしまいました。

送信側と受信側のクロックが異なることがわかると思います。

送信側のクロックで送ったデータはこの図では送信に失敗はしていませんが、受信側が1度失敗していることがわかります。

そうするとプログラム上では受信失敗(データの損失)として扱われてしまいます。

高度なプログラムならばこれをエラーとして割り込み処理により緊急停止してしまうでしょう。

そのために同期があるのです。

同期すると下の図のようになります。

setumei8.png

このように通信タイミングを合わせることができデータを損失する可能性は0に近くなります。

そのために同期するのです。

この方法以外にデータを送受信できる方法が多くあります。

この通信方法は不便なのであまり使う人はいないと思いますが。

[ 2009/08/27 23:01 ] 電子工作 | TB(0) | CM(2)
Re: クロックUPの仕組み
わかりやすい説明ありがとうございます^^
[ 2009/08/29 13:04 ] [ 編集 ]
Re: クロックUPの仕組み
書くのがめんどくさかったです^^;

上手く書けているか若干不安ですが;;
[ 2009/08/29 16:09 ] [ 編集 ]
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