小菜学编程
不知您是否还记得小时候学校里的电铃？——是的！铃声响起就可以拎着书包往外跑那种！但我想说的不是这个，而是它的工作原理。不知您是否知晓呢？
电铃
如果将继电器、电池、和开关接成这样的电路，会发生什么事情呢？
这个电路有点古怪，因为继电器的输入和输出被接在一个回路中；而以前看到的接法，都是分开的。不过没关系，我们一起来思考：开关闭合后会发生什么事情？
- 开关闭合后，电路连通；
- 电路连通，电磁铁产生磁性，闸刀被吸引下来，电路断开；
- 电路断开，电磁铁失去磁性，闸刀恢复原状，电路又连通；
- 电路连通，电磁铁产生磁性……
因此，开关闭合后，闸刀将不断重复下拉和恢复的动作。如果在闸刀上安装一个小锤子，然后在旁边放一个铃，我们就得到一个电铃！开关闭合后，闸刀带动锤子不断敲铃，从而发出铃声。
您可能会觉得奇怪，我们要制作脉冲时钟，扯电铃干嘛呢？请稍安勿躁，谜底马上就揭晓！
反馈电路
同样，我们可以将电池换成更抽象简洁的电源和接地符号来表示：
看到这个图示，您应该可以马上想起 非门 。非门也是以 d 端为输入，以 b 端为输出，a 和 e 端作为供电。这个电路只是将非门的输出重新连回输入，可以直接用非门符号这样简化：
- 开关断开时，非门没有电压输入，因而有电压输出，灯泡常亮；
- 开关闭合后，非门输出端的电压加到输入端，导致输出端失去电压，灯泡熄灭；
- 输入端跟着输出端又失去电压，导致输出端恢复电压，灯泡又亮；
- 输入端跟着输出端又获得电压，导致输出端失去电压，灯泡又灭；
由此，灯泡一会亮一会熄灭，周而复始。非门则一会输出电压（ 1 ），一会失去电压（ 0 ），波形图为一个典型的脉冲方波。这个方波就像一阵阵鼓声，指引着其他部件有条不紊地工作。
波形图横轴为时间，表示距离此刻 t 时间之前；纵轴为非门输出，1 表示输出电压，0 表示不输出电压。
我们注意到，这个电路有一个显著的特点：非门的输出被连回输入端。像这种输出反过来作用到输入上的电路，通常被称为 反馈电路（ feedback ）。
振荡器
如果我们将开关也省略掉，就得到一个这样的电路：
这个电路看上去有点互相矛盾：
- 非门输入跟输出应该相反；
- 但输入跟输出连在一起，意味着它们应该相同；
不过您不要忘了，电子元器件从输入到产生输出是需要时间的！以实现非门的继电器为例，从输入端发生变化，到其内部闸刀发生拨动，是有一定时间差的！
因此，即使输入和输出端都是相同的，输出端过一段时间后就会发生改变，成为输入端相反的状态。输入端被动改变后，输出端又会再次改变，如此反复。
那电路输出什么呢？其实很简单，就是要么输出电压，要么没有电压，不断循环切换。如果用抽象的数学语言来描述，就是一会输出 1 ，一会输出 0 ，反复切换。
这种电路被形象地称为 振荡器（ oscillator ），输出在不同状态间来回震荡。振荡器电路比较特别，它不带任何输入，也不用人为控制，即可自发的生成震荡信号。
计算机内部就是用这样的振荡器，来协调各种组件，让它们同步工作的。
时钟频率
振荡器总是在两个状态间来回切换，因此输出构成一个典型的方波：
振荡器从某个状态开始，经过一段时间后又回到原来的状态，这个过程定义为振荡器的一个 循环（ cycle ），一个循环占用的时间就是振荡器的 周期（ period ）。
振荡器每秒钟经历的循环个数称为 频率（ frequency ），单位为 赫兹（ Hz ）。假设某个振荡器的周期为 0.05 秒，那么它的频率是：$\frac{1s}{0.05s} = 20$ （每秒 20 个循环）。因此，频率 f 是周期 p 的倒数： $f = \frac{1}{p}$ 。
振荡器的周期通常是固定的，因此可以利用循环计数进行计时。正因为这点，振荡器又经常被称为 时钟（ clock ）。时钟的运行速度由频率决定，频率越高，时钟每秒经历的循环次数越多。
CPU 的时钟频率，即 CPU 的主频，是衡量 CPU 性能的重要指标。主频越高，CPU 每秒能执行的指令数越多，意味着 CPU 执行速度越快。
现代 CPU 频率大多以 GHz 为单位来衡量，这个单位相当于 10 亿 Hz ，即每秒经历 10 亿个周期。我们利用电铃制作的时钟显然达不到这个速度，不过它们的作用都是一样的！
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