Nó chủ yếu phải làm với độ dài của sự kết nối và sự chậm trễ lan truyền qua các cổng. Nếu chúng ta giảm CPU về bản chất của nó, thì đó là một máy phản hồi. Một loạt các mạch logic tổ hợp tính toán một số chức năng boolean qua trạng thái hiện tại của máy và các chức năng đó xác định trạng thái mới, được chốt bởi mạch tuần tự khi có cạnh đồng hồ mới xuất hiện. Các mạch tổ hợp đều có độ trễ. Thời gian đồng hồ không thể ngắn hơn thời gian để con đường chậm nhất đi qua các cổng này tạo ra kết quả ổn định vì một bit không chính xác dừng chương trình.
Hơn nữa, logic tuần tự có yêu cầu thời gian. Trước khi cạnh đồng hồ đến, có một số thời gian thiết lập tối thiểu mà các đầu vào phải ổn định và sau đó chúng phải ổn định trong một thời gian giữ. Nếu những điều này bị vi phạm, nhà nước trở thành rác.
Sự chậm trễ lan truyền được gây ra bởi những thứ như điện dung ký sinh có thể sạc nhanh như thế nào, dòng điện có thể tạo ra nhanh như thế nào khi đối mặt với điện cảm và tốc độ của các thiết bị silicon có thể chuyển đổi. Ví dụ, một bóng bán dẫn lưỡng cực có đế nhỏ hơn có thể chuyển đổi nhanh hơn một bóng có đế lớn hơn, vì vậy một bóng bán dẫn nhỏ trên chip sẽ nhanh hơn một bóng rời rạc.
Trong một câu trả lời trước đó mà tôi đã xóa, tôi đã viết về hiệu ứng đường truyền. Nhưng tôi đã không nghĩ rằng những hiệu ứng này thậm chí không đi vào bức tranh ở tốc độ mà chúng ta đang nói đến bởi vì, ở tốc độ 10 Mhz, bước sóng vẫn còn khoảng 30 mét. Vì vậy, trên quy mô của một bảng mạch có kích thước thông thường, các xung trên thang thời gian của một vài megahertz vẫn đạt đến tất cả các phần của mạng đồng.
Vì vậy, nếu bạn tạo CPU từ các thành phần riêng biệt, bạn chỉ đơn giản là không đạt được các thành phần nhỏ với thời gian chuyển mạch nhanh và cùng một khoảng cách giúp giảm thiểu điện dung và điện cảm đi lạc.
Tuy nhiên, các máy thành phần rời rạc cổ đại trong những năm 1960 đã chạy khá nhanh hơn các máy homebrew này. Phải mất một thời gian và xảo quyệt để đến đó. Ví dụ, IBM 360 Model 44 (1964) chạy ở tốc độ 4 Mhz. Đó có thể vẫn là "tốc độ homebrew", nhưng CDC 7600 được phát hành chỉ vài năm sau đó vào năm 1969 đã vượt qua 36 Mhz. Ví dụ, bài viết Wikipedia http://en.wikipedia.org/wiki/CDC_7600 đưa ra gợi ý về một số thủ thuật đã được rút ra, ví dụ:
"Như mọi khi, thiết kế của Cray cũng tập trung vào việc đóng gói để giảm kích thước, rút ngắn đường dẫn tín hiệu và do đó tăng tần số hoạt động. ... [E] mô-đun mạch thực sự bao gồm tới sáu bo mạch PC, mỗi bảng được nhồi bằng điện trở cực tiểu, điốt và các bóng bán dẫn. Sáu bảng được xếp chồng lên nhau và sau đó được kết nối với nhau dọc theo các cạnh của chúng, tạo nên một mô-đun rất nhỏ gọn, nhưng về cơ bản không thể sửa chữa được. "
Vì vậy, CPU homebrew không nhất thiết phải được xây dựng theo tiềm năng thực sự của chúng do một số hiệu ứng gây nhiễu phải làm với chất lượng và bố cục của bản dựng. Tuy nhiên, bất cứ ai xây dựng CPU từ các mạch tích hợp riêng lẻ và các thành phần riêng biệt chạy ở tốc độ vài megahertz đều phải được hoan nghênh.
