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作为处理器“心跳”（heartbeat）的时钟信号通常是固定频率的方波信号。方波是在高电平和低电平之间振荡的数字信号，每个周期中在高电平和低电平持续的时间相等。图2.17显示了随时间变化的方波示例。
图2.17 方波信号
计算机系统中的时钟信号通常由提供几兆赫兹（MHz）基准频率的晶体振荡器（简称“晶振”）产生。1MHz是每秒100万个周期。晶振依靠物理晶体（通常由石英制成）的共振振动，利用压电效应产生循环电信号。压电效应是某些晶体在受到机械应力时积聚的电荷。石英晶体以精确的频率共振，这促使它们在计算机、手表和其他数字设备中用作定时器件。
虽然晶振的时间基准比低成本设备中使用的其他定时基准更精确，但晶体的频率误差会随着时间积累，经过几天或几周会逐渐偏离正确时间几秒，然后达到几分钟。为避免此问题，大多数连接到互联网上的计算机会定期访问时间服务器，以将其内部时钟重置为精确的原子时钟所定义的当前时间。
锁相环（PLL）倍频电路用于产生处理器所需的高频时钟信号，其输出频率可高达吉赫兹（GHz）。PLL产生方波输出，其频率是晶振提供的输入频率的整数倍。PLL时钟的输出频率与其接收到的输入频率之比称为时钟倍频比。
PLL通过不断调整其内部振荡器的频率来保持相对于输入频率的正确时钟倍频比，从而正确运行。现代处理器通常有一个晶振时钟信号输入，并包含几个产生不同频率的PLL。计算机系统中通常使用多种时钟频率，从而以尽可能高的速度驱动核心处理器操作，同时与需要较低时钟频率的设备（例如系统内存）进行交互。