Jetzt nehmen wir den Fall doch mal an und der Sender schickt deine Zeichen jetzt in irgendeiner Geschwindigkeit. Und nehmen wir zur Einfachheit außerdem an, dass das ganze elektrisch passiert. 0 ist also kein Pegel und 1 ist ein Pegel.
Dein Signal würde also irgendwie so aussehen
Dein Empfänger kriegt das Signal und wertet das dann aus. Soweit so einfach.
Wenn jetzt aber dein Sender und dein Empfänger sich nicht vorher auf eine Geschwindigkeit geeinigt haben, dann hat der Empfänger keine Chance die empfangenen Signale richtig zu interpretieren.
Schau dir mal das Signal an, was ich geschickt habe. Wenn du nicht weißt, wie schnell der Sender die Daten schickt, dann könnte der erste High-Pegel eine oder zwei oder auch mehrere Einsen bedeuten.
Also: Fakt Nr. 1: Sender und Empfänger müssen sich über die Geschwindigkeit einig sein.
Wozu aber nun der Takt?
Wir reden hier ja über reale (und nicht theoretische) Systeme. Und bei realen Systemen gibt es immer Rauschen und Umwelteinflüsse. Das bedeutet in der Realität, dann Sender und Empfänger niemals die exakt gleiche Geschwindigkeit haben können.
Also nehmen wir an, dass der Sender mit genau 1.000.000 Hz sendet. Diese Frequenz wird von einem Quarz im Sender erzeugt. Der Empfänger steht in einem anderen Raum und da ist es etwas wärmer. Der Empfänger glaubt zwar auch, dass er genau mit 1.000.000Hz empfängt. Aber da die Umgebungsbedingungen anders sind, empfängt er tatsächlich nur mit vielleicht 999.999Hz.
Das geht eine Weile gut aber irgendwann kommt der Empfänger nicht mehr mit und lässt ein Bit der Übertragung aus. Sowas ist insbesondere bei langen Strecken ohne Pegelwechsel kritisch. In meinem Signalbeispiel wäre das der Fall bei dem langen Highpegel in der Mitte. Wenn ich hier nicht ganz exakt synchron takte, dann kann es sein, dass der Sender 4 Bit schickt, der Empfänger aber nur 3 Bit daraus interpretiert.
Fazit: Selbst wenn Sender und Empfänger sich auf eine Geschwindigkeit geeinigt haben, kommt es in der Realität zu Gangunterschieden der inneren Taktgeber.
Die Lösung sind Taktleitungen oder irgendwelche Konventionen aus denen sich der Takt ableiten lässt. Damit synchronisieren sich Sender und Empfänger immer wieder und die unterschiedlichen Takte sind in weiten Grenzen kein Problem mehr.
Wenn du dir in meinem Signalbeispiel ein zusätzliches Taktsignal vorstellst, was in dem langen Highpegel 4 mal feuert, dann weiß der Empfänger sicher, dass da 4 Signale waren und nicht nur 3.
Am Beispiel RS232 (serielle Schnittstelle) gibt es keine eigene Taktleitung, sondern eine Konvention. Es gibt ein Startbit, was zur Synchronisierung dient, und danach ein „Wort“ aus 8 Bit, das sind die eigentlichen Daten. Und danach kommt noch ein Stoppbit, was wieder zur Synchronisierung dient und eine Pause von mindestens 0,5 Signalbreiten.
Damit kann der Empfänger aus dem Signal kein Pegel über >1 verabredeten Takt mit einer danach kommenden Flanke auf high
: Jetzt beginnt das nächste Wort. Damit müssen die Taktgeber von Sender und Empfänger nur noch so genau gehen, dass die Interpretation für 8 Bit sicher ist.
Und warum geht das nicht beliebig schnell? Elektrische Signale laufen mit etwa 2/3 der Lichtgeschwindigkeit über Kabel. Das ist schnell aber eben nicht unendlich schnell. Außerdem kommen da Störungen dazu. Das Signal sieht beim Empfänger nicht mehr reckig aus, sondern rund und verrauscht. Je runder und verrauschter das Signal ankommt, desto mehr Zeit braucht der Empgänger um es sicher interpretieren zu können.
Ich hoffe, das ist jetzt klar.