專(zhuān)利名稱(chēng)：微熱量低功率高速同步微處理器裝置與方法
本技術(shù)涉及微熱量低功率高速同步微處理器的裝置與方法，特點(diǎn)是通過(guò)信號(hào)波形矯正增強(qiáng)器而實(shí)現(xiàn)微處理器的微熱量低功率高速運(yùn)行的裝置與方法。
同步微處理器都是通過(guò)脈沖數(shù)字信號(hào)為載波進(jìn)行工作?，F(xiàn)代同步微處理器都具有特定數(shù)量的晶體管；這些晶體管都通過(guò)連接導(dǎo)線采取串聯(lián)、并聯(lián)及互相滲合的綜合連接方式連接在一起；因此，現(xiàn)代同步微處理器具有一定長(zhǎng)度的電子線路及特定數(shù)目的元器件、組件、部件設(shè)備，并且相互間有一定的密集度。同步微處理器的特征是必在一定時(shí)鐘頻率及電壓、電流條件下進(jìn)行工作；因此，決定同步微處理器(以下簡(jiǎn)稱(chēng)微處理器)的運(yùn)行速度的影響因素很多，而保障微處理器內(nèi)部電路及執(zhí)行部件、組件、元器件工作在一定溫度范圍內(nèi)，并保障微處理器內(nèi)部的工作信號(hào)始終為可正確識(shí)別處理的、較標(biāo)準(zhǔn)的脈沖數(shù)字信號(hào)波形，是保證微處理器正常、可靠運(yùn)行的重要因素。事實(shí)上，影響微處理器內(nèi)部線路及執(zhí)行部件、組件、元器件的工作信號(hào)波形的因素很多，除外界電壓、電流及信號(hào)本身的標(biāo)準(zhǔn)程度等因素外，微處理器內(nèi)部本身的電子電路、功能部件、元器件等也對(duì)工作信號(hào)波形的波形幅度形狀等有相當(dāng)?shù)挠绊?，微處理器?nèi)部密集排列的電子電路、元器件、部件本身具有一定的電阻、電感、電容效應(yīng)。在微處理器內(nèi)部，一定參數(shù)形狀的數(shù)字脈沖波形的工作信號(hào)，在經(jīng)過(guò)一定參數(shù)特征和數(shù)量的電子電路、元器件、部件組件后，該數(shù)字脈沖工作信號(hào)就會(huì)發(fā)生波形畸變；在一定外界電流、電壓等條件下，該數(shù)字脈沖工作信號(hào)的畸變量若未超出微處理器內(nèi)部線路、元器件、組件、部件的識(shí)別要求，則微處理器尚能工作，若超出了一定量的要求，則會(huì)導(dǎo)致微處理器停止工作。因此，人們?yōu)榱颂岣呶⑻幚砥骺构ぷ餍盘?hào)波形失真的能力，在設(shè)計(jì)上、工藝上、制造上采用了大量更多、更先進(jìn)、更復(fù)雜的技術(shù)與工藝；在設(shè)計(jì)上設(shè)置更多的并行處理結(jié)構(gòu)與單元；在工藝上、制造上更是采用了先進(jìn)的“0.18微米”、“0.15微米”、“0.13微米”甚至更低的技術(shù)參數(shù)的微處理器生產(chǎn)、制造技術(shù)，使微處理器抗工作信號(hào)波形失真的能力更進(jìn)一步提高。事實(shí)上，微處理器內(nèi)部主要由具備開(kāi)關(guān)功能的單晶體器件組成，包括由晶體管構(gòu)成的其它功能的電子器件；單個(gè)晶體管器件在邏輯上必須經(jīng)過(guò)串聯(lián)與并聯(lián)等方式組合在一起才能形成一個(gè)功能組件；多個(gè)功能器件在邏輯上必經(jīng)過(guò)串聯(lián)與并聯(lián)等方式組合在一起后才能形成一個(gè)功能部件，多個(gè)功能部件在邏輯上經(jīng)過(guò)多種串聯(lián)與并聯(lián)等方式組合在一起后才能形成各種執(zhí)行部件與組件，進(jìn)而形成微處理器裝置。因此，微處理器必須是在大量晶體管元件的串、并聯(lián)等方式綜合連接后形成的一個(gè)整體，故總的而言，微處理器必具備電子線路及元器件組一定的串聯(lián)長(zhǎng)度，該串聯(lián)長(zhǎng)度是對(duì)微處理器內(nèi)部工作信號(hào)波形產(chǎn)生失真與畸變的重要因素之一，換而言之，特定工藝設(shè)計(jì)的微處理器系統(tǒng)，必因其特定的電阻、電容、電感效應(yīng)而使微處理器在特定的外界條件下，僅能工作在特定的頻率范圍內(nèi)。
而通過(guò)使用“0.15微米”、“0.13微米”及其它更低線路寬度值的微處理器生產(chǎn)技術(shù)，事實(shí)上就是使微處理器內(nèi)部電子線路、元器件、設(shè)備的電阻、電容、電感效應(yīng)得到改善，從而使微處理器內(nèi)部的電子線路、元器件設(shè)備對(duì)其工作信號(hào)的波形影響進(jìn)一步降低，從而使微處理器工作在更高速頻率上。而事實(shí)上，當(dāng)微處理器的制造工藝從“0.15微米”、“0.13微米”寬度參數(shù)等再往前推進(jìn)時(shí)，應(yīng)當(dāng)說(shuō)，在現(xiàn)有微處理器制造方式上這不應(yīng)該是無(wú)限的，至少不能突破原子數(shù)量級(jí)，換而言之，不可能使用比組成物質(zhì)的基本粒子單位——原子直徑長(zhǎng)度數(shù)值更低的制造工藝；而同時(shí)，過(guò)低線路寬度參數(shù)的微處理器內(nèi)的電子線路及元器件設(shè)備，其電阻值會(huì)驟增，亦會(huì)造成微處理器的不安全。
綜上所述，以微處理器本身的設(shè)計(jì)特征及制造特征而言，存在一種現(xiàn)實(shí)需要，即在微處理器現(xiàn)有設(shè)計(jì)及制造工藝水平的基礎(chǔ)上，包括一定未來(lái)設(shè)計(jì)制造發(fā)展范圍情況下，提高微處理器運(yùn)行速度，降低發(fā)熱量，降低功率。
本發(fā)明的目的就在于提供一種微熱量低功率高速同步微處理器的裝置與方法，基本上能解決克服或繞過(guò)以上技術(shù)的限制與不足。
本發(fā)明涉及一種微熱量低功率高速同步微處理器的裝置與方法，通過(guò)設(shè)計(jì)微處理器內(nèi)部電路、元器件裝置的工作信號(hào)波形矯正增強(qiáng)器裝置，用于對(duì)微處理器系統(tǒng)內(nèi)部電路、元器件的失真工作信號(hào)波形進(jìn)行矯正、增強(qiáng)，從而成為更標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字脈沖信號(hào)，以而達(dá)到微處理器的微熱量、低功率、高速的目的。
本技術(shù)實(shí)現(xiàn)了微熱量、低功率的目標(biāo)是因?yàn)楣ぷ餍盘?hào)波形矯正增強(qiáng)器在微處理器內(nèi)部電子線路上的一定規(guī)律的設(shè)置，可使微處理器工作在更低的工作電壓下，不必?fù)?dān)心工作信號(hào)波形失真而造成微處理器工作不穩(wěn)定，一定更低的工作電壓值顯然降低了微處理器的發(fā)熱量與功率。
本技術(shù)實(shí)現(xiàn)的微處理器更高速運(yùn)行的目標(biāo)是因?yàn)楣ぷ餍盘?hào)波形矯正增強(qiáng)器在微處理器內(nèi)部電子線路上一定規(guī)律的設(shè)置，可使微處理器工作在一定范圍內(nèi)的更高運(yùn)行頗率上而不必?fù)?dān)心工作信號(hào)波形失真而造成微處理器的工作不穩(wěn)定，從而實(shí)現(xiàn)微處理器的更高速運(yùn)行。
顯然，本發(fā)明的裝置與方法，同現(xiàn)有微處理器一樣，在一定的外界條件下，比如良好的散熱條件等，可使微處理器工作更在更優(yōu)越的狀態(tài)。
根據(jù)本發(fā)明，正如概述、描述及權(quán)利要求所述，本發(fā)明上一種的微熱量低功率高速的同步處理器的裝置，它包括進(jìn)行運(yùn)算和信號(hào)處理的傳統(tǒng)微處理器裝置，安裝于該傳統(tǒng)微處理器內(nèi)部電路上的信號(hào)波形矯正增強(qiáng)器，為信號(hào)波形矯正增強(qiáng)器驅(qū)動(dòng)的工作電源。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，本發(fā)明提供一種為傳統(tǒng)同步微處理器實(shí)現(xiàn)微熱量、低功率高速運(yùn)行方法，該方法包括下列步驟(1)提供可設(shè)置信號(hào)波形矯正增強(qiáng)器的傳統(tǒng)同步微處理器；(2)在傳統(tǒng)同步微處理器內(nèi)部的電子線路上間隔一定距離位置安裝一信號(hào)波形矯正增強(qiáng)器；(3)將信號(hào)波形矯正增強(qiáng)器連接上工作電源；(4)該微處理器在進(jìn)入工作狀態(tài)時(shí)，通過(guò)信號(hào)波形矯正增強(qiáng)器的信號(hào)波形矯正增強(qiáng)功能，調(diào)整微處理器的工作電壓而使微處理器處于更低的發(fā)熱量，更低的功率而實(shí)現(xiàn)微熱量及低功率功能特征，通過(guò)調(diào)高微處理器運(yùn)行頻率而實(shí)現(xiàn)微處理器的更高速運(yùn)行。
參照附圖(1)附

圖1是本微熱量低功率高速微處理器的一個(gè)例證性實(shí)施例，該裝置包括近似奔騰級(jí)的微處理器裝置(1)，信號(hào)波形矯正增強(qiáng)器(2A)、(2B)、(2C)、(2D)、(2E)、(2F)、(2G)。信號(hào)波形矯正增強(qiáng)器電源(3)及連接導(dǎo)線(3A)。其中微處理器裝置(1)包括總線部件(4)，DP邏輯(5)，APIC(6)，緩沖器(7)，上數(shù)據(jù)高速緩存(8)，緩沖器譯碼器(9)，控制器件(10)，控制ROM(11)，U、V流水線組(12)，ALU、ALV流水線組(13)，下數(shù)據(jù)高速緩存(14)，浮點(diǎn)部件(15)等，它們通過(guò)一定總線控制設(shè)備與外部控制設(shè)備連為一體。
微處理器(1)通常包括各種任何常規(guī)微處理器，本發(fā)明微熱量低功率同步微處理器更適合一時(shí)速頻率大于100MHZ的微處理器，特別是現(xiàn)代更高速微處理器及各類(lèi)高功率、高發(fā)熱量微處理器。
參見(jiàn)附圖(1)圖中示出了多個(gè)信號(hào)波形矯正增強(qiáng)器(2A)、(2B)、(2C)、(2E)、(2F)、(2G)分別連接于微處理器(1)內(nèi)部的各功能部件之間，用于對(duì)各工作部件間的工作信號(hào)波形進(jìn)行增強(qiáng)與矯正，一般應(yīng)是在各功能部件之間設(shè)置該信號(hào)波形矯正器，但應(yīng)該明白，本發(fā)明的工作信號(hào)波形矯正增強(qiáng)器及其設(shè)置包含了其功率、功能及設(shè)置的數(shù)目，方式位置上的各種變型、變換和變化。其最終功率、功能及設(shè)置的位置、數(shù)目、方式取決于微處理器的具體結(jié)構(gòu)特征，特殊應(yīng)用，特殊需要；最終以保障微處理器至少能正常工作為準(zhǔn)。
可以用現(xiàn)有的微處理器制造工藝及方式將信號(hào)波形矯正增強(qiáng)器制造于微處理器內(nèi)部，這些信號(hào)波形矯正增強(qiáng)器成為整個(gè)微處理器的一部份，也可以用外接方式，將各信號(hào)波形矯正增強(qiáng)器設(shè)置于微處理器集成電路的外部，而通過(guò)連接導(dǎo)線將微處理器各執(zhí)行部件等與信號(hào)波形矯正增強(qiáng)器連通，如圖(2)，亦可將部份信號(hào)波形矯正增強(qiáng)器設(shè)置于微處理器集成線路內(nèi)部，部份信號(hào)波形矯正增強(qiáng)器設(shè)置于微處理器集成線路外部，而通過(guò)連接導(dǎo)線將之與微處理器相應(yīng)執(zhí)行部件等連通；如圖(3)。
而本發(fā)明的信號(hào)波形矯正增強(qiáng)器，可以是某種特定類(lèi)型觸發(fā)器，特定DMA類(lèi)的控制器，一種特定D/D轉(zhuǎn)換器等，是由數(shù)個(gè)電子器件組成的電平波形轉(zhuǎn)換裝置。
總之，利用本發(fā)明確裝置與方法，微處理器內(nèi)的各執(zhí)行部件及元器件、功能組件等都可以根據(jù)實(shí)際需要而設(shè)置信號(hào)波形矯正增強(qiáng)器，從而使相應(yīng)部件、組件及器件得到相應(yīng)的穩(wěn)定可靠的波形信號(hào)，從而保障微處理器在實(shí)施了微熱量、低功率及高速運(yùn)行措施、手段及方式后仍然穩(wěn)定可靠運(yùn)行。
本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，一般限于使用散熱風(fēng)扇進(jìn)行微處理器散熱的微處理器裝置，通過(guò)本裝置與方法后，可嘗試使用一般散熱片方式散熱，從而減少投資，噪聲與增強(qiáng)可靠性。
必須申明，本發(fā)明覆蓋和包含所有不脫離本發(fā)明精神原則、范圍下的各種改變、變型和變化。
權(quán)利要求
1.一種微熱量低功率高速同步微處理器裝置，包括傳統(tǒng)同步微處理器，傳統(tǒng)同步微處理器內(nèi)部各執(zhí)行部件、組件、元器件所連接的各信號(hào)波形矯正增強(qiáng)器，與信號(hào)波形矯正增強(qiáng)器相連接的驅(qū)動(dòng)電源及連接導(dǎo)線。
2.如權(quán)利要求(1)的裝置，其特征是信號(hào)波形矯正增強(qiáng)器安裝于微處理器內(nèi)部，與相應(yīng)執(zhí)行部件、組件、元器件在微處理器內(nèi)部直接連通。
3.如權(quán)利要求(1)的裝置，其特征是信號(hào)波形矯正增強(qiáng)器設(shè)置于微處理器相應(yīng)執(zhí)行部件、組件、元器件的外部，它們相互間通過(guò)連接導(dǎo)線連通。
4.如權(quán)利要求(1)的裝置，其特征是部份信號(hào)波形矯正增強(qiáng)器設(shè)置于微處理器內(nèi)部與相應(yīng)執(zhí)行部件、元器件、組件在微處理器內(nèi)培直接連通；而部份信號(hào)波形矯正增強(qiáng)器設(shè)置于微處理器相應(yīng)執(zhí)行部件、組件、元器件外部，而通過(guò)連接導(dǎo)線將它們相互連通。
5.如權(quán)利要求(1)的裝置，其特征是信號(hào)波形矯正增強(qiáng)器是一種特定觸發(fā)器，特定DMA類(lèi)控制器，一種特定D/D轉(zhuǎn)換器等。
6.一種微熱量低功率高速同步微處理器方法，包括如下步驟提供傳統(tǒng)同步微處理器系統(tǒng)，用于進(jìn)行數(shù)字信號(hào)的運(yùn)算與處理；提供信號(hào)波形矯正增強(qiáng)器，用于對(duì)微處理器系統(tǒng)內(nèi)部執(zhí)行部件、組件、元器件的工作波形進(jìn)行矯正，增強(qiáng)為更標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字脈沖信號(hào)；提供信號(hào)波形矯正增強(qiáng)器的驅(qū)動(dòng)電源，用于保障信號(hào)波形矯正增強(qiáng)器正常工作；提供連接導(dǎo)線，用于各部件，器件、組件等的連接；在微處理器系統(tǒng)內(nèi)部的電子線路上，間隔一定電子線路長(zhǎng)度，一定執(zhí)行部件、組件、元器件間，通過(guò)直接安裝或通過(guò)導(dǎo)線連接入信號(hào)波形矯正增強(qiáng)器，以保障微處理器內(nèi)部電子線路上的工作信號(hào)波形能始終被微處理器執(zhí)行部件、組件、元器件正確識(shí)別，保障正常工作；通過(guò)該信號(hào)波形矯正增強(qiáng)器將微處理器內(nèi)部線路上傳遞到該信號(hào)波形矯正增強(qiáng)器的工作信號(hào)波形進(jìn)行矯正、增強(qiáng)后繼續(xù)傳輸，使后續(xù)微處理器執(zhí)行部件、組件、元器件得到始終能正確處理與識(shí)別的數(shù)字信號(hào)而可靠地工作；通過(guò)該信號(hào)波形矯正增強(qiáng)器的設(shè)置而使微處理器可設(shè)置較低的工作電壓進(jìn)行工作而達(dá)到微處理器實(shí)現(xiàn)低功率的目的；通過(guò)該信號(hào)波形矯正增強(qiáng)器的設(shè)置使微處理器可工作在較低的電壓，較低的功率下，而使微處理器具備了微熱量特性；通過(guò)該信號(hào)波形矯正器的設(shè)置而使微處理器具備的微發(fā)熱量特性，低電壓工作特性，工作信號(hào)波形矯正特性可使微處理器工作在更高主頻頻率狀況下保持可靠與穩(wěn)定。
全文摘要
一種微熱量低功率高速同步微處理器裝置。包括:傳統(tǒng)同步微處理器,與傳統(tǒng)同步微處理器內(nèi)部各執(zhí)行部件、組件、元器件相連通的信號(hào)波形矯正增強(qiáng)器,信號(hào)波形矯正增強(qiáng)器驅(qū)動(dòng)電源及連接導(dǎo)線等。信號(hào)波形矯正增強(qiáng)器是全部或部份直接制造于微處理器內(nèi)部電路中,而其余部份或全部信號(hào)波形矯正增強(qiáng)器可通過(guò)連接導(dǎo)線與微處理器內(nèi)部執(zhí)行部件、組件、元器件連通。通過(guò)信號(hào)波形矯正增強(qiáng)實(shí)現(xiàn)微處理器的微熱量、低功率高速運(yùn)行下的穩(wěn)定。
文檔編號(hào)G06F1/16GK1354406SQ0012059
公開(kāi)日2002年6月19日 申請(qǐng)日期2000年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2000年11月20日
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