TU810V1由一个周期性的方波

大部分的CPU，甚至大部分的时序逻辑设备，本质上都是同步的。^{[注 9]}也就是说，它们被设计和使用的前题是假设都在同一个同步信号中工作。这个信号，就是众所周知的时脉讯号，通常是由一个周期性的方波（构成）。通过计算电信号在CPU众多不同电路中的分支中循环所需要的最大时间，设计者们可为时脉讯号选择一个适合的周期。

该周期必须比信号在延迟最大的情况下移动或者传播所需的时间更长。设计整个CPU在时钟信号的上升沿和下降沿附近移动数据是可能的。无论是在设计还是器件的维度看来，均对简化CPU有显著的优点。同时，它也存在CPU必须等候回应较慢器件的缺点。此限制已透过多种增加CPU并行运算的方法下被大幅的补偿了。（见下文）

无论如何，结构上的改良无法解决所有同步CPU的弊病。比方说，时脉讯号易受其它的电子信号影响。在逐渐复杂的CPU中，越来越高的时钟频率使其更难与整个单元的时脉讯号同步。是故近代的CPU倾向发展多个相同的时脉讯号，以避免单一信号的延迟使得整个CPU失灵。另一个主要的问题是，时脉讯号的增加亦使得CPU产生的热能增加。持续变动的时钟频率使得许多器件切换（Switch）而不论它们是否处于运作状态。一般来说，一个处于切换状态的器件比处于静止状态还要耗费更多的能源。因此，时钟频率的增加使得CPU需要更有效率的冷却方案。

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