專利名稱：一種隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明在以宏觀的角度而言涉及微電子學(xué)方面，尤其是使用集成電路組成的一種隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生裝置。
早些年中，那些既大又快速的計(jì)算系統(tǒng)即利用仿真程序去實(shí)際地推測出一些人們感興趣的種種現(xiàn)象所表現(xiàn)出來的性質(zhì)，如一個(gè)包含眾多臺(tái)計(jì)算機(jī)的龐大的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
目前，產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)的效率與方便等方面與模型化及仿真化的領(lǐng)域的需求并未減少，因?yàn)?，近年來科技的進(jìn)步提供給臺(tái)式計(jì)算機(jī)更強(qiáng)大的計(jì)算能力。那些可提供計(jì)算機(jī)強(qiáng)大能力的軟件與硬件，早已被付諸于這些臺(tái)式計(jì)算機(jī)的各組件中。事實(shí)上，臺(tái)式計(jì)算機(jī)的處理能力提升了整個(gè)新的應(yīng)用領(lǐng)域，而這個(gè)提升的原因是基于隨機(jī)數(shù)的產(chǎn)生。舉例來說，隨機(jī)數(shù)已大量應(yīng)用于許多電動(dòng)玩具上如許多星狀圖形或敵人戰(zhàn)機(jī)的位置的定位。為了讓消費(fèi)者可以接受，電動(dòng)玩具必須仿真其相關(guān)的變化狀況出來，以使其仿真的狀況與消費(fèi)者所期望的現(xiàn)實(shí)生活中的狀況相同。
另一種隨機(jī)數(shù)可應(yīng)用的領(lǐng)域?yàn)榧用芗夹g(shù)，這個(gè)技術(shù)領(lǐng)域?qū)τ陔S機(jī)數(shù)的產(chǎn)生要求更高。在這個(gè)領(lǐng)域中，隨機(jī)數(shù)被應(yīng)用成一個(gè)加密的鑰匙，是利用數(shù)學(xué)算法以對(duì)眾多電子文件或數(shù)據(jù)串進(jìn)行加密、解密的動(dòng)作，然后儲(chǔ)存或傳送該電子文件或數(shù)據(jù)串。例如，隨機(jī)鑰匙被制作出來以對(duì)財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密的動(dòng)作，如此該財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)方可在網(wǎng)際網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行安全的電子數(shù)據(jù)傳輸。很顯然，越來越多的實(shí)施例可以找到應(yīng)用加密這項(xiàng)技術(shù)，例如一般的電子郵件在加密后傳輸于兩個(gè)組織間。
現(xiàn)在，在臺(tái)式計(jì)算系統(tǒng)中所產(chǎn)生的大部分隨機(jī)數(shù)是在一應(yīng)用程序中完成的。關(guān)于這樣的隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生方式，較有名的有偽隨機(jī)數(shù)(pseudo-random numbergeneration)，因?yàn)檫@些隨機(jī)數(shù)被應(yīng)用于一數(shù)學(xué)算法中，產(chǎn)生一系列的獨(dú)立變量，且這些變量與平均分配機(jī)率是相稱的。以一典型的例子而言，當(dāng)一“種子”數(shù)被初選出來，該數(shù)學(xué)算法將選出來的“種子”數(shù)扭曲而呈現(xiàn)一種次序混亂的隨機(jī)狀態(tài)，且這些“種子”數(shù)是以一種自然法則決定的。為了真實(shí)地達(dá)到隨機(jī)狀態(tài)，一隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生裝置必須具備一些物理裝置的隨機(jī)特性，如二極管或電阻器所產(chǎn)生的熱噪聲。
一些以硬件為主的隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生裝置是個(gè)別的集成電路，但時(shí)至今日，并未有硬件方面的技術(shù)或現(xiàn)存的可以利用它們自己與微處理器的電路共同合作產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)。因?yàn)槲⑻幚砥魇桥_(tái)式計(jì)算機(jī)的心臟部位，所以最好是由微處理器直接產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)。
于是，一個(gè)以硬件為主的隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生裝置的最佳條件是很容易并入集成電路的設(shè)計(jì)中，尤其是現(xiàn)今最新式的微處理器。
另外，隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生裝置所需的邏輯組件也常用于微處理器中集成電路中。
本發(fā)明的目的之一是針對(duì)在一集成電路中探討如何具有產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)裝置的功能。該隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生裝置具有一快速振蕩器、一慢速振蕩器、網(wǎng)域(domain)同步邏輯與變頻邏輯。該快速振蕩器在一第一頻率時(shí)產(chǎn)生一快速振蕩信號(hào)。該慢速振蕩器產(chǎn)生一慢速振蕩信號(hào)。該慢速振蕩信號(hào)從該快速振蕩信號(hào)中脫去耦接狀態(tài)(decouple)，并在第二頻率時(shí)信號(hào)強(qiáng)度少于第一頻率的一半。該網(wǎng)域同步邏輯與快速振蕩器及慢速振蕩器相互耦接，網(wǎng)域同步邏輯對(duì)快速振蕩信號(hào)取樣，即在快速振蕩信號(hào)與慢速振蕩信號(hào)同步時(shí)，以獲得一隨機(jī)數(shù)的潛在位。變頻邏輯耦接于慢速振蕩器，且根據(jù)該兩個(gè)獨(dú)立振蕩信號(hào)的同位(parity)變化第二頻率。
本發(fā)明的另一目的是介紹一微處理器中的一隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生裝置。該隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生裝置包括一慢速振蕩器、平衡邏輯與變頻邏輯。該慢速振蕩器產(chǎn)生一取樣時(shí)序信號(hào)，而該取樣時(shí)序信號(hào)被應(yīng)用來獲取一第一振蕩信號(hào)的取樣，且取樣時(shí)序信號(hào)其強(qiáng)度少于該第一振蕩信號(hào)頻率的二分之一。該平衡邏輯耦接于慢速振蕩器，并會(huì)拒絕多個(gè)連續(xù)的取樣配對(duì)，而該取樣具有同樣的狀態(tài)；平衡邏輯也會(huì)將一隨機(jī)數(shù)的位進(jìn)行組態(tài)，該隨機(jī)數(shù)是來自多個(gè)連續(xù)的取樣配對(duì)中的一對(duì)，且該取樣配對(duì)并無相同的狀態(tài)。該變頻邏輯耦接于慢速振蕩器，且變化符合于二異步振蕩信號(hào)同位的取樣時(shí)序信號(hào)的頻率。
為更進(jìn)一步了解本發(fā)明的實(shí)際技術(shù)內(nèi)容，請參閱以下的附圖與說明。
圖6是本發(fā)明的變量偏差第一實(shí)施例的詳細(xì)方塊圖；圖7是本發(fā)明的變量偏差第二實(shí)施例的詳細(xì)方塊圖；圖8是本發(fā)明的一慢速變頻邏輯方塊圖；圖9是本發(fā)明的一慢速變頻振蕩器方塊圖；

圖10是一周期與頻率表，顯示典型的快速振蕩信號(hào)所具有的模擬偏差信號(hào)的多重分級(jí)功能；圖11是一周期與頻率表，顯示典型的慢速振蕩信號(hào)所具有的、針對(duì)隨機(jī)變化噪聲位(noise bit)的不同邏輯狀態(tài)的模擬偏差信號(hào)的多重分級(jí)功能。
上述
背景技術(shù)：
所討論的隨機(jī)數(shù)的產(chǎn)生與相關(guān)技術(shù)應(yīng)用于現(xiàn)今產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)的集成電路，本發(fā)明將配合圖1至圖11進(jìn)行說明。
請參考圖1，是本發(fā)明的一產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)裝置的方塊圖。圖中號(hào)碼100即為一隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生裝置，該裝置100具有一快速變頻振蕩器101，且該快速變頻振蕩器101產(chǎn)生一快速振蕩信號(hào)SOS2。該快速振蕩信號(hào)SOS2被提供給網(wǎng)域同步邏輯103。隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生裝置100還具有一慢速變頻振蕩器102，且該慢速變頻振蕩器102產(chǎn)生一慢速振蕩信號(hào)BOS。該慢速振蕩信號(hào)BOS被發(fā)送給該網(wǎng)域同步邏輯103與平衡邏輯104。裝置100或稱隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生裝置100另外還具有一變量偏差產(chǎn)生裝置108，且該變量偏差產(chǎn)生裝置108產(chǎn)生一隨機(jī)數(shù)模擬偏差信號(hào)BIAS，且該隨機(jī)數(shù)模擬偏差信號(hào)BIAS被提供給上述二變頻振蕩器101與102及變頻邏輯107。該變頻邏輯107會(huì)產(chǎn)生一數(shù)字噪聲NOISE，該數(shù)字噪聲NOISE提供給慢速變頻振蕩器102。該平衡邏輯104輸出一變頻位信號(hào)RNDM，并與一隨機(jī)位選通(strobe)信號(hào)CLKRN一起至并行轉(zhuǎn)換邏輯105。該并行轉(zhuǎn)換邏輯105輸出一隨機(jī)數(shù)總線RN[70]，并與一實(shí)時(shí)(ready)信號(hào)RDY一起至一緩沖器106。自該隨機(jī)數(shù)總線RN[70]而來的多個(gè)位RN[10]則被發(fā)送至變量偏差產(chǎn)生裝置108。
在本實(shí)施例中，快速振蕩器101與慢速振蕩器102均被組態(tài)如同環(huán)型(ring)振蕩器101與102，其如同現(xiàn)今應(yīng)用于集成電路中的二時(shí)序信號(hào)產(chǎn)生裝置101與102。任何技術(shù)人員可知，典型的環(huán)型振蕩器101與102會(huì)在一頻率范圍內(nèi)提供振蕩輸出信號(hào)SOS2與BOS，該范圍的界限是取決于組件的選擇與介于時(shí)序信號(hào)產(chǎn)生裝置101與102的規(guī)格。該振蕩輸出信號(hào)SOS2與BOS的特殊頻率一般是依據(jù)模擬偏差信號(hào)BIAS的振幅大小所設(shè)定的，該模擬偏差信號(hào)BIAS由一外接來源108提供給振蕩器101與102。在許多應(yīng)用例中，環(huán)型振蕩器101與102會(huì)在其輸出頻率的范圍中被選出來，因此會(huì)有一特殊的輸出頻率，且一偏差信號(hào)BIAS會(huì)被微調(diào)至該特殊的輸出頻率。除了提供微調(diào)的功能，今日的微電子利用其它技術(shù)的變量以微小的差異變化偏差信號(hào)BIAS值以補(bǔ)償在一系統(tǒng)中電壓與溫度改變所產(chǎn)生的波動(dòng)與集成電路制造過程中所產(chǎn)生的變動(dòng)。
在操作中，雖然一普通的偏差信號(hào)BIAS被提供給快速振蕩器101與慢速振蕩器102，它們產(chǎn)生了獨(dú)立與不同步的輸出SOS2與BOS。在一實(shí)施例中，快速振蕩器101產(chǎn)生一頻率范圍值是慢速振蕩器102所產(chǎn)生的頻率的10至20倍。在另一個(gè)實(shí)施例中，快速振蕩器101提供的頻率范圍至少是由慢速振蕩器102所提供的頻率的兩倍。網(wǎng)域同步邏輯103使用慢速振蕩信號(hào)BOS如同一取樣時(shí)序信號(hào)BOS，以獲取快速振蕩信號(hào)SOS2的取樣?？焖僬袷幮盘?hào)SOS2的取樣在慢速振蕩信號(hào)BOS的頻率中被取樣出來，并連續(xù)地被提供給隨機(jī)位信號(hào)RNDUM，以當(dāng)作是隨機(jī)數(shù)的潛在位(potential bit)。
在處理時(shí)產(chǎn)生的變異或其它任何形式的變異導(dǎo)致影響在信號(hào)RNDUM上的潛在隨機(jī)數(shù)的產(chǎn)生的狀況發(fā)生時(shí)，平衡邏輯104會(huì)出來以補(bǔ)償上述狀況；以便該信號(hào)KNDUM不會(huì)具有一傾向某特定邏輯狀態(tài)的趨勢(如邏輯0或邏輯1)。于是，平衡邏輯104會(huì)檢查經(jīng)由RNDUM提供的已配對(duì)成功的潛在隨機(jī)數(shù)位，以確定每一對(duì)(pair)的兩個(gè)位(bit)是否具有相同的邏輯狀態(tài)。若該二位是具有相同的邏輯狀態(tài)，則平衡邏輯104會(huì)因?yàn)殡S機(jī)數(shù)的屬性而拒絕該位對(duì)(pair)。若該二位不具有相同的邏輯狀態(tài)，則平衡邏輯104會(huì)選擇其中之一的位當(dāng)成隨機(jī)數(shù)的位。在一實(shí)施例中，在一位對(duì)或潛在位中二位中的第一個(gè)會(huì)被選出來當(dāng)成是隨機(jī)數(shù)位。而以另一實(shí)施例而言，第二個(gè)位會(huì)被選出來。接下來隨機(jī)數(shù)位被發(fā)送變頻位信號(hào)RNDM，且一相對(duì)應(yīng)的選通信號(hào)CLKRN會(huì)由平衡邏輯104產(chǎn)生出來，而指示出該并行轉(zhuǎn)換邏輯產(chǎn)生了一個(gè)隨機(jī)數(shù)位。
隨機(jī)數(shù)之位經(jīng)由信號(hào)RNDM與CLKRN與并行(parallel)轉(zhuǎn)換邏輯105串行計(jì)時(shí)。并行轉(zhuǎn)換邏輯105聚集該串行產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)位至一n位的隨機(jī)數(shù)，該n位的隨機(jī)數(shù)是由并行連接的一緩沖器106經(jīng)由一總線[70]所提供的。一實(shí)時(shí)信號(hào)RDY會(huì)強(qiáng)化該緩沖器106鎖住n位隨機(jī)數(shù)，因此它是可以被檢索的。舉例而言，一8位隨機(jī)數(shù)可以被提供給該總線[70]。另外，關(guān)于一些其它的例子可提供具有選擇性結(jié)構(gòu)的隨機(jī)數(shù)是與那些具選擇性應(yīng)用所需條件相對(duì)的。
應(yīng)用于隨機(jī)數(shù)中潛在位的隨機(jī)性(randomness)會(huì)通過快速振蕩器101與慢速振蕩器102獨(dú)立地變化的頻率來提高(enhance)。首先，該二振蕩器101與102的偏差信號(hào)BIAS的等級(jí)是可變化的，以符合上述的隨機(jī)數(shù)的多個(gè)位的邏輯狀態(tài)，該隨機(jī)數(shù)會(huì)在組態(tài)后提供予緩沖器106。并行轉(zhuǎn)換邏輯105繼續(xù)轉(zhuǎn)換串行隨機(jī)數(shù)位至并行隨機(jī)數(shù)，而總線RN[70]的狀態(tài)會(huì)改變，以反應(yīng)每一個(gè)被轉(zhuǎn)換的新位其邏輯狀態(tài)給一新的位位置。舉例說明，取出自總線RN[70]而來的兩個(gè)位RN[10]，并將其發(fā)送至變量偏差產(chǎn)生裝置108。該偏差產(chǎn)生裝置108依據(jù)該兩個(gè)位RN[10]的狀態(tài)變化偏差信號(hào)BIAS的模擬值。偏差信號(hào)BIAS的變化大約是在BIAS的一個(gè)固定值附近，而該固定值是由一3位定點(diǎn)輸入信號(hào)XRAY[20]的狀態(tài)所決定的。在一集成電路實(shí)施例中，該3位定點(diǎn)輸入信號(hào)XRAY[20]的狀態(tài)在制造該集成電路時(shí)就是會(huì)被固定起來的。因此，定點(diǎn)輸入信號(hào)XRAY[20]會(huì)促使集成電路設(shè)計(jì)師在某部分正在產(chǎn)生時(shí)調(diào)整偏差信號(hào)BIAS的數(shù)值，以補(bǔ)償或彌補(bǔ)處理進(jìn)行時(shí)所產(chǎn)生的變化。雖然圖1中的實(shí)施例僅應(yīng)用來自隨機(jī)數(shù)總線RN[70]的兩個(gè)位以調(diào)整偏差信號(hào)BIAS，但熟悉本技術(shù)的人員將了解到本發(fā)明不同的實(shí)施例可以被組態(tài)以摘取總線RN[70]的其它位，如此將可滿足具選擇性應(yīng)用的必要條件。
另一種提高潛在位的不可測性的第二機(jī)制則是通過變頻邏輯107。該變頻邏輯107會(huì)獨(dú)立產(chǎn)生數(shù)字噪聲NOISE，而NOISE的邏輯狀態(tài)會(huì)以隨機(jī)的方式變化慢速變頻振蕩器102的頻率。且數(shù)字噪聲NOISE會(huì)因慢速變頻振蕩器102而應(yīng)用于與其相關(guān)的偏差信號(hào)BIAS，以改變振蕩信號(hào)BOS的頻率。因此，信號(hào)SOS2的取樣頻率將會(huì)有效地改變。
依據(jù)本發(fā)明對(duì)隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生裝置作一結(jié)論，即一第一振蕩器101的輸出狀態(tài)SOS2被一第二振蕩器102以某種比例的方式取樣出來。該第二振蕩器102所具有的頻率少于第一振蕩器101。平衡邏輯104會(huì)過濾出多對(duì)具有相同邏輯等級(jí)的取樣。任何一個(gè)已接受的位對(duì)其中之一位會(huì)被運(yùn)用于一n位的隨機(jī)數(shù)的組態(tài)，該n位的隨機(jī)數(shù)會(huì)在串行與并行的轉(zhuǎn)換完成后備提供給一緩沖器16。該已組態(tài)的隨機(jī)數(shù)其多個(gè)位RN[10]會(huì)經(jīng)由一偏差產(chǎn)生裝置108持續(xù)地運(yùn)用，以變化一偏差信號(hào)BIAS的等級(jí)，而該等級(jí)會(huì)提供給第一與第二振蕩器101、102。于是，相關(guān)的輸出SOS2與BOS其頻率會(huì)持續(xù)地變化。第二或慢速振蕩器102的頻率會(huì)有額外且持續(xù)的變化，這是基于一獨(dú)立產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)字信號(hào)其邏輯狀態(tài)所致。
請參考圖2，是本發(fā)明的時(shí)序圖，該時(shí)序圖200描述變量偏差的控制如何根據(jù)本發(fā)明而被應(yīng)用于修改振蕩頻率上。時(shí)序圖200顯示出一第一振蕩信號(hào)SOS、一第二振蕩信號(hào)BOS2與一變量模擬偏差信號(hào)BIAS。這些信號(hào)SOS2、BOS與BIAS是代表圖1中曾討論的相關(guān)輸出信號(hào)名詞。每一個(gè)信號(hào)SOS2、BOS與BIAS的振幅皆與高(HI)、低(LO)的振幅界線有關(guān)，其顯示著依照應(yīng)用于微電子電路上的電壓量與電路技術(shù)所定義的電壓邊界值。舉例說明，一1.5伏特的CMOS集成電路，若以HI表示的電壓量其值大約在1.5伏特附近，若以LO表示的電壓量其值大約在0伏特附近。
依據(jù)本發(fā)明的較佳實(shí)施例，當(dāng)信號(hào)BIAS顯示為非常高(HI)時(shí)，兩個(gè)振蕩輸出信號(hào)SOS2、BOS皆處于最高的頻率。信號(hào)SOS2有一1.0ns的周期，其符合1GHz的頻率。信號(hào)BOS有一15ns的周期，其符合67MHz的取樣頻率。因此，當(dāng)偏差信號(hào)BIAS位于最高時(shí)，信號(hào)SOS2的速度大約是取樣信號(hào)BOS的15倍。
當(dāng)偏差信號(hào)BIAS位于最低(LO)時(shí)，兩個(gè)振蕩輸出信號(hào)SOS2、BOS皆處于最低的頻率。信號(hào)SOS2有一2.0ns的周期，其符合500MHz的頻率。信號(hào)BOS有一45ns的周期，其符合約22MHz的取樣頻率。因此，當(dāng)偏差信號(hào)BIAS位在最低時(shí)，信號(hào)BOS提供的取樣頻率其速度大約是信號(hào)SOS2提供的潛在位產(chǎn)生頻率的二十二分之一。
當(dāng)BIAS的振幅為中度時(shí)，信號(hào)SOS2具有一1.5ns的周期(667MHz)，且信號(hào)BOS具有一30ns的周期(33MHz)。在這樣的中度振幅條件下，取樣頻率的速度大約是潛在位產(chǎn)生頻率的二十分之一。
圖2中的時(shí)序圖200是為闡明針對(duì)偏差信號(hào)BIAS的變化，即使其每一個(gè)振蕩信號(hào)SOS2、BOS呈現(xiàn)幾乎是線性反應(yīng)，介于這兩個(gè)信號(hào)SOS2、BOS的頻率關(guān)系其變化仍是非線性的。然熟悉該項(xiàng)技術(shù)的人員將自本發(fā)明上述討論的實(shí)施例中時(shí)序圖200知曉在本裝置中的任何一振蕩器都不需要線性反應(yīng)，且偏差信號(hào)BIAS也不需要在提供給與本發(fā)明共同運(yùn)作的系統(tǒng)或集成電路的供應(yīng)電壓的整個(gè)范圍內(nèi)變化。而快速振蕩信號(hào)SOS2也不需要較取樣信號(hào)BOS快十到二十倍。
請參考圖3所示，其是本發(fā)明圖1中該隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生裝置100中的網(wǎng)域同步邏輯300方塊圖。該網(wǎng)域同步邏輯300包括二緩存器301與一快速振蕩信號(hào)SOS2，且邏輯300與符合于一慢速振蕩信號(hào)BOS的時(shí)序網(wǎng)域同步。在本實(shí)施例中，該二緩存器301是一種正反器301，且信號(hào)BOS可如一時(shí)鐘般地輸入至二緩存器301中。一BOS的第一時(shí)鐘邊沿(例如上揚(yáng)或下降的邊沿是由特殊電路結(jié)構(gòu)所訂定的。)選取信號(hào)SOS2的取樣以產(chǎn)生輸出信號(hào)SOS2REG。在下一個(gè)BOS的時(shí)鐘邊沿上，第二緩存器301會(huì)攫取位信號(hào)SOS2REG至輸出信號(hào)RNDUM的狀態(tài)。熟悉該項(xiàng)技術(shù)的人員會(huì)了解至少需要二串行式緩存器，且它們會(huì)被當(dāng)作一般性用途，以對(duì)來自不同時(shí)序網(wǎng)域的數(shù)字信號(hào)同步，如此可解決兩不同步時(shí)序網(wǎng)域的問題。接下來是關(guān)于一時(shí)鐘激活延遲(l-clockstartup delay)方面，依據(jù)每一個(gè)慢速振蕩信號(hào)BOS的時(shí)鐘邊沿，網(wǎng)域同步邏輯300會(huì)對(duì)于在輸出信號(hào)RNDUM的上的一隨機(jī)數(shù)提供一新的潛在位。
請參考圖4，其是本發(fā)明的平衡邏輯400方塊圖。該平衡邏輯400具有一數(shù)據(jù)緩存器401，以接收經(jīng)由信號(hào)KNDUM上的一隨機(jī)數(shù)提供的潛在位。取樣時(shí)鐘BOS被數(shù)據(jù)緩存器401應(yīng)用如同一時(shí)序，應(yīng)用于時(shí)鐘潛在位串行至平衡邏輯400。且該取樣時(shí)鐘BOS也被提供給一位計(jì)數(shù)器402與“與”(AND)邏輯404。數(shù)據(jù)緩存器401則提供一鎖定數(shù)據(jù)輸出信號(hào)RNDUMX，而該鎖定數(shù)據(jù)輸出信號(hào)KNDUMX被按規(guī)定路線發(fā)送至同位邏輯403并輸入至一隨機(jī)位選擇緩沖器405。同位邏輯403具有一奇數(shù)同位輸出信號(hào)DIFF，且該奇數(shù)同位輸出信號(hào)DIFF會(huì)被提供給“與”(AND)邏輯404。另外，一位計(jì)數(shù)器402的偶數(shù)輸出信號(hào)EVEN會(huì)被提供給該“與”(AND)邏輯404的另一個(gè)輸入端。
在操作時(shí)，數(shù)據(jù)緩存器401使平衡邏輯400能夠進(jìn)入隨機(jī)數(shù)的一對(duì)潛在位中，該隨機(jī)數(shù)被網(wǎng)域同步邏輯300以串行的方式提供出來，如同在慢速振蕩信號(hào)BOS的時(shí)序網(wǎng)域中的快速振蕩信號(hào)SOS2的取樣。信號(hào)RNDUM提供進(jìn)入一第一潛在位，而信號(hào)RNDUMX提供進(jìn)入一第二潛在位。在該對(duì)潛在位中的第一潛在位與第二潛在位皆被提供給同位邏輯403。在本實(shí)施例中，同位邏輯403是一“異或”(exclusive-OR)邏輯門403。若在信號(hào)RNDUM與RNDUMX上的潛在位其邏輯狀態(tài)是不同的，則同位邏輯403會(huì)主張奇數(shù)同位輸出信號(hào)DIFF。若該二潛在位的邏輯狀態(tài)相同，則奇數(shù)同位輸出信號(hào)DIFF不會(huì)被主張。
簡要地重述平衡邏輯400的一個(gè)目的是確認(rèn)由網(wǎng)域同步邏輯300提供的已成功配對(duì)的潛在位。于是，位計(jì)數(shù)器402是被用以針對(duì)取樣時(shí)鐘信號(hào)BOS的每一個(gè)偶數(shù)圈主張信號(hào)EVEN，與取樣時(shí)鐘信號(hào)BOS的每一個(gè)奇數(shù)圈主張信號(hào)ODD。因此，位計(jì)數(shù)器402的偶數(shù)位輸出信號(hào)EVEN被當(dāng)以具有審核者的功效，以使“與”(AND)邏輯404確保潛在位皆為成對(duì)的考慮，且單獨(dú)一個(gè)位是不被重復(fù)兩個(gè)以上的。期間，同位邏輯403其功能確實(shí)如同一在潛在位數(shù)據(jù)串上的滑動(dòng)式二位同位窗口。使用輸出信號(hào)EVEN仍是被當(dāng)以審核者，以使“與”(AND)邏輯404確認(rèn)潛在位是被成對(duì)處理的。在本實(shí)施例中，“與”(AND)邏輯404是一“與”(AND)邏輯門104。
若潛在位對(duì)之二位為不相同的狀態(tài)，則該潛在位中的第一位會(huì)自信號(hào)RNDUMX中被按規(guī)定路線發(fā)送至輸出信號(hào)RNDUM，途中會(huì)經(jīng)過緩沖器405。對(duì)于隨機(jī)數(shù)而言，輸出信號(hào)RNDM是一種新接受的位狀態(tài)。因此，信號(hào)CLKRN會(huì)被確認(rèn)，以顯示出接下來的邏輯，該邏輯意義為一新接受的位在輸出信號(hào)RNDM上已然有效了。
基于以上的討論，熟知該技術(shù)的人員將可了解本發(fā)明所完成的具選擇性的結(jié)構(gòu)可達(dá)到前述討論的功效。舉例說明，以“與”(AND)邏輯404而言，位計(jì)數(shù)器402的一奇數(shù)輸出信號(hào)ODD正如同一審核者。甚至，潛在位對(duì)中的第二位更能取代第一位被接受而成為一隨機(jī)數(shù)位。
請參考圖5，是本發(fā)明圖1中該隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生裝置中的并行轉(zhuǎn)換邏輯500方塊圖。該并行轉(zhuǎn)換邏輯500耦接于平衡邏輯400，并接受信號(hào)RNDM及CLKRN。并行轉(zhuǎn)換邏輯500包括一位計(jì)數(shù)器501與一偏移緩存器502(shiftregister)。
在操作中，當(dāng)一新的隨機(jī)數(shù)位被接受時(shí)，隨機(jī)數(shù)位選通信號(hào)CLKRN會(huì)被平衡邏輯400確認(rèn)。再者，經(jīng)由信號(hào)RNDM的提供，該新的隨機(jī)數(shù)位才會(huì)被提出給該偏移緩存器502，并經(jīng)由信號(hào)CLKRN開始計(jì)時(shí)。該位計(jì)數(shù)器501計(jì)算信號(hào)CLKRN提供的選通次數(shù)(number of strobe)。當(dāng)CLKRN已被選通過許多次后，且其次數(shù)與隨機(jī)數(shù)的相同，則位計(jì)數(shù)器501會(huì)顯示在總線RN[70]上一新的n位隨機(jī)數(shù)已經(jīng)具有可用性了。在本實(shí)施例的圖5中，與一8位偏移緩存器502在一起的一8位計(jì)數(shù)器501被應(yīng)用于轉(zhuǎn)換八個(gè)串行的隨機(jī)數(shù)位至一并行的8位隨機(jī)數(shù)。雖然圖5顯示的是一8位隨機(jī)數(shù)，但熟悉該技術(shù)的人員皆了解若有其它的位隨機(jī)數(shù)，本發(fā)明所討論的結(jié)構(gòu)也將可以勝任，因此不限于8位。圖5中，總線RN[70]上多個(gè)改成新的隨機(jī)數(shù)位的信號(hào)狀態(tài)會(huì)經(jīng)由緩存器502轉(zhuǎn)換并定位在總線RN[70]上。于是，利用總線RN[70]而來的多個(gè)隨機(jī)數(shù)位以提供一裝置，該裝置可依據(jù)本發(fā)明并經(jīng)一變量偏差產(chǎn)生裝置的作用而變化一偏差信號(hào)BIAS。
請參考圖6，是本發(fā)明的變量偏差產(chǎn)生裝置600第一實(shí)施例的詳細(xì)方塊圖。該變量偏差產(chǎn)生裝置600包括一2位數(shù)字模擬交互變頻邏輯602與總合邏輯603。自總線RN[70]而來的兩位RNO與RN1及圖5中所討論的數(shù)據(jù)會(huì)被提供給該2位數(shù)字模擬交互變頻邏輯602，對(duì)邏輯602而言是如同數(shù)據(jù)的輸入。
2位數(shù)字模擬交互變頻邏輯602轉(zhuǎn)換該二數(shù)字隨機(jī)數(shù)位RNO與RN1至一模擬電壓信號(hào)NSE(analog voltage signal)，該模擬電壓信號(hào)NSE在一0伏特邏輯(logic zero voltage)與一電壓電源提供的百分之二十(VDD/5)的電壓中變化。舉例說明，在一個(gè)1.5V的系統(tǒng)中，若RNO的值是0，而RN1的值是1，則NSE的振幅大約在200mV。當(dāng)KN0改變成一邏輯1，則NSE的值會(huì)變成大約是300mV。
隨著隨機(jī)數(shù)的多個(gè)位RN[10]持續(xù)地在改變，NSE的值也會(huì)如它們一般地持續(xù)改變。隨機(jī)變化信號(hào)NSE于是被總合邏輯603得到一結(jié)果，并轉(zhuǎn)給一靜態(tài)模擬偏差信號(hào)601以產(chǎn)生信號(hào)BIAS。偏差信號(hào)BIAS會(huì)被提供給隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生裝置的快速與慢速振蕩器，以隨機(jī)地變化隨機(jī)位產(chǎn)生頻率與該取樣頻率。在圖6所顯示的實(shí)施例，所期望的是該靜態(tài)模擬偏差信號(hào)601的振幅是經(jīng)由設(shè)計(jì)者所選擇的裝置后所建立的。例如，如圖1所示的建立信號(hào)XRAY[20]的邏輯等級(jí)。熟悉該項(xiàng)技術(shù)的人員將了解該變量偏差產(chǎn)生裝置600的預(yù)期功能是提供一隨機(jī)數(shù)模擬式電壓信號(hào)NSE，以便以附加的方式調(diào)整一固定偏差信號(hào)601。如此，在一偏差信號(hào)601中將會(huì)受到影響，即會(huì)變化一些固定電壓點(diǎn)。于是，該輸入至數(shù)字模擬交互變頻邏輯602的LO及HI信號(hào)與邏輯602本身的型式可以很容易地根據(jù)本發(fā)明去符合不同實(shí)施例的需求。
請參考圖7，是本發(fā)明的變量偏差產(chǎn)生裝置700第二實(shí)施例的詳細(xì)方塊圖。該變量偏差產(chǎn)生裝置700的另一實(shí)施例包括有三種P信道金屬氧化半導(dǎo)體組件(P-channel MOS Device)P1、P2、P3，它們是并聯(lián)式的與一N信道組件N1的漏極相連接。一靜態(tài)偏差信號(hào)XBIAS701被提供給該N1柵極。偏差產(chǎn)生裝置700接收總線RN[70]的二位RN0與RN1。該二位RN0與RN1被經(jīng)過反向器703、702而發(fā)送至各自的P信道組件P4與P5的柵極，途中。P信道組件的P4與P5的漏極分別耦合于P2與P3各自的源極。
在操作時(shí)，偏差產(chǎn)生組件700利用RN0與RN1的狀態(tài)以隨機(jī)式的方式調(diào)整一偏差信號(hào)BMS的電壓。該電壓會(huì)依據(jù)本發(fā)明被提供給多個(gè)振蕩器，以建立其相符合振蕩信號(hào)的頻率。N信道組件N1的信號(hào)XBIAS模擬等級(jí)會(huì)求取整個(gè)N1與P1組件所提供電壓VDD的電壓部份。信號(hào)BIAS即是在組件N1的漏極所提出的電壓信號(hào)。當(dāng)RN0與RN1在邏輯0狀態(tài)，組件P4與P5是關(guān)閉的，因此會(huì)阻絕任何電流進(jìn)入P信道組件N與P3。當(dāng)RN0在一邏輯1的狀態(tài)，組件P4是開啟的，因此會(huì)提供一路徑使電流通過組件P2，于是提高了信號(hào)BIAS的電壓值。相同的狀況，當(dāng)RN1在一邏輯1的狀態(tài)，組件P5是開啟的，因此會(huì)提供一路徑使電流通過組件P3，于是也提高了信號(hào)BIAS的電壓值。熟悉該項(xiàng)技術(shù)的人員皆會(huì)了解，因?yàn)镻信道組件P2與P3是并聯(lián)于組件P1，開啟P2和/或P3會(huì)提高BIAS的電壓值，且該BIAS的增壓是對(duì)應(yīng)于P2/P3的尺寸大小。另一方面，熟悉該項(xiàng)技術(shù)的人員也會(huì)了解組件N1、P1、P2與P3的尺寸改變也可提供一偏差信號(hào)BIAS的較大范圍振幅與其它多重應(yīng)用。
請參考圖8，是本發(fā)明的一慢速變頻邏輯800方塊圖?；厮分翀D1所示的實(shí)施例，慢速變頻邏輯800(圖1中的組件107)可運(yùn)用以改變隨機(jī)數(shù)隨機(jī)性的一額外來源，如此可變化慢速振蕩器、取樣或信號(hào)BOS的頻率。變頻邏輯800包括二獨(dú)立的變頻振蕩器801。在本實(shí)施例中，變頻振蕩器801與圖1中所討論的隨機(jī)位產(chǎn)生振蕩器101是相同的。它的作用是為經(jīng)濟(jì)考量的。變頻振蕩器801提供的是異步振蕩輸出信號(hào)SOS0與SOS1，該SOS0與SOS1會(huì)被提供給多個(gè)頻率驅(qū)動(dòng)邏輯組件802(frequency driver logic element)。每一個(gè)頻率驅(qū)動(dòng)邏輯組件802的輸出信號(hào)DSOS0與DSOS1會(huì)被提供給信號(hào)比較邏輯803。該信號(hào)比較邏輯803在此為“異或”邏輯組件(exclusive-OR)803。信號(hào)比較邏輯803輸出一隨機(jī)變化數(shù)字噪聲NOISE，它將被提供給慢速變頻振蕩器102。
在獲得該二個(gè)別且異步振蕩輸出信號(hào)DSOS0與DSOS1的比較后，該隨機(jī)變化數(shù)字噪聲NOISE于此產(chǎn)生。本實(shí)施例包含一“異或”邏輯，其是經(jīng)信號(hào)比較邏輯803執(zhí)行比較作業(yè)。若信號(hào)DSOS0與DSOS1的邏輯狀態(tài)相同(如二信號(hào)皆為邏輯0或邏輯1)，則NOISE將不會(huì)確認(rèn)(如一邏輯0)。若信號(hào)DSOS0與DSOS1的邏輯狀態(tài)不相同(如二信號(hào)之一為邏輯0，而另一信號(hào)為邏輯1時(shí)。)，則NOISE將會(huì)確認(rèn)(如一邏輯1)。信號(hào)比較邏輯803執(zhí)行的“異或”比較也是在取得DSOS0與DSOS1的同位而得知的。當(dāng)信號(hào)DSOS0與DSOS1具有奇數(shù)同位(例如，它們具有不同的邏輯狀態(tài))，于是噪聲NOISE被設(shè)定至邏輯1。當(dāng)信號(hào)DSOS0與DSOS1具有偶數(shù)同位(例如，它們具有不同的邏輯狀態(tài))，于是噪聲NOISE被設(shè)定至邏輯0。圖8所示的實(shí)施例，二信號(hào)DSOS0與DSOS1皆是由一變頻振蕩器801的輸出信號(hào)SOS0與SOS1分頻所得而來。在本實(shí)施例中，一分頻器802(頻率驅(qū)動(dòng)邏輯元件)其作用是將信號(hào)SOS0與SOS1除以8而得信號(hào)DSOS0與DSOS1的。該分頻器802是可應(yīng)用于具有振蕩器801的實(shí)施例中，這些實(shí)施例在系統(tǒng)反應(yīng)方面與慢速振蕩器102所致的數(shù)字噪聲NOISE不同，而該數(shù)字噪聲NOISE與慢速振蕩器102的系統(tǒng)反應(yīng)是相同量的。熟悉該項(xiàng)技術(shù)的人員將會(huì)了解到對(duì)于多個(gè)應(yīng)用獨(dú)立振蕩器801的實(shí)施例而言，分頻器802是不需要的，而該獨(dú)立振蕩器801與取樣時(shí)序振蕩器102的系統(tǒng)反應(yīng)是一致的。另一方面，熟悉該項(xiàng)技術(shù)的人員也會(huì)了解，因?yàn)槊恳粋€(gè)振蕩器801都是獨(dú)立運(yùn)作的，所以不管是奇數(shù)同位或偶數(shù)同位(如奇數(shù)同位的補(bǔ)碼)的邏輯方程式皆可用來產(chǎn)生數(shù)字噪聲NOISE。所以，熟悉該項(xiàng)技術(shù)的人員將更應(yīng)了解到多個(gè)振蕩器801將不必完全相同。
請參考圖9，是本發(fā)明的一慢速變頻振蕩器方塊圖。該慢速變頻振蕩器900提供了取樣時(shí)序信號(hào)BOS，該取樣時(shí)序信號(hào)BOS的變化是經(jīng)由一隨機(jī)變化的模擬偏差信號(hào)BIAS與一隨機(jī)變化的數(shù)字位噪聲NOISE。慢速變頻振蕩器900包含一慢速環(huán)型振蕩器901，以在一頻率范圍中產(chǎn)生一慢速振蕩信號(hào)BOS。該頻率范圍是依據(jù)所提供的一模擬信號(hào)FRODRV的數(shù)值而變化。為產(chǎn)生該模擬信號(hào)FRQDRV，慢遞變頻振蕩器900具有二串接式P信道組件的P1及P2，該P(yáng)1及P2與另一P信道組件P3是并聯(lián)的。模擬信號(hào)FRQDRV的振幅是由其表示式確定的，以致組件P1至P3會(huì)被激活。
回到早先論及的圖1、6與7，信號(hào)BIAS是一隨機(jī)變化的模擬電壓，該模擬電壓變化變化一固定的偏差點(diǎn)，因此經(jīng)由裝置P2與P3提供證明給該表示式，意即一可接受的振幅，且該振幅被模擬信號(hào)FRQDRV提供給環(huán)視振蕩器901。再者，回至圖1與8所討論的內(nèi)容，數(shù)字信號(hào)NOISE會(huì)隨機(jī)地改變邏輯狀態(tài)。NOISE連接至P1門并通過一低通濾波器，該濾波器是由一電阻器R1與一電容器C1組成的。于是，熟悉該項(xiàng)技術(shù)的人員應(yīng)了解到本發(fā)明的某些特定的實(shí)施例可以應(yīng)用一些具有選擇性的組件，以達(dá)到圖9所示的組件R1與C1的電阻與電容的功效。舉例說明，在一集成電路的實(shí)施例中，金屬氧化半導(dǎo)體組件(MOS Device)應(yīng)可以提供如上所述的電阻與電容的功效。低通濾波器R1與C1可提供一扭轉(zhuǎn)的功能而至信號(hào)NOISE的邏輯轉(zhuǎn)移(Logic Transition)。因此，信號(hào)NOISE的邏輯轉(zhuǎn)移是在一環(huán)型振蕩器901可接受的范圍內(nèi)，并經(jīng)由變化通過P1柵極的電流隨機(jī)地上升或下降信號(hào)FRQDRV的振幅。因此，熟悉該項(xiàng)技術(shù)的人員應(yīng)了解到，因?yàn)榇?lián)的P信道組件P1與P2是與裝置P3并聯(lián)的，所以流經(jīng)P1的電流將可依據(jù)P1至P3的組件規(guī)格得到FRODRV的振幅。另一方面，專業(yè)人士也應(yīng)知道的是組件P1、P2、P3的規(guī)格與特性是很易于調(diào)整，以提供出一較大范圍的振幅來符合應(yīng)用于本發(fā)明中多個(gè)環(huán)型振蕩器901的需求。
目前所討論的是產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)的多個(gè)組件而至獨(dú)立并不同步的振蕩信號(hào)SOS2與BOS的隨機(jī)變化頻率，而一詳細(xì)的1.5伏CMOS微電路內(nèi)容將自圖10與11中討論。
請參閱圖10所示，是一周期(SOS周期)與頻率(SOS頻率)表1000，顯示典型的快速振蕩信號(hào)SOS與模擬偏差信號(hào)BIAS之間的關(guān)系。與快速振蕩與信號(hào)SOS有關(guān)連的隨機(jī)位產(chǎn)生信號(hào)SOS2與異步振蕩信號(hào)SOS0與SOS1是用以產(chǎn)生隨機(jī)噪聲位NOISE。該多個(gè)信號(hào)是依據(jù)本發(fā)明的快速變頻振蕩器101與在慢速變頻邏輯800中的相類似的快速振蕩器801。一固定偏差信號(hào)XRAY[20]的邏輯狀態(tài)可經(jīng)由多個(gè)變量偏差產(chǎn)生裝置108、600、700來運(yùn)用以設(shè)定信號(hào)BIAS的數(shù)值，如同圖1、6、7中所示的技術(shù)內(nèi)容。
圖10中所示的實(shí)施例，一信號(hào)BIAS的電壓范圍自766至509毫伏(mV)，且由快速振蕩器101、801所運(yùn)用，以產(chǎn)生振蕩信號(hào)SOS2、SOS0與SOS1，該多個(gè)信號(hào)的范圍是大約介于500至870MHz?；氐綀D1、6、7中所示的技術(shù)內(nèi)容，該信號(hào)BIAS的分級(jí)其變化正如表1000中所示，如同該變量的多個(gè)位在變量總線RN[70]上所示的改變狀態(tài)。
請參考圖11，是一周期(BOS周期)與頻率(BOS頻率)表1100，顯示典型的慢速振蕩信號(hào)BOS所具有的針對(duì)隨機(jī)變化噪聲位NOISE的不同邏輯狀態(tài)其模擬偏差信號(hào)BIAS的多重分級(jí)功能。與該慢速振蕩信號(hào)BOS有關(guān)的取樣時(shí)序信號(hào)BOS是經(jīng)由本發(fā)明的慢速變頻振蕩器102所提供的。一固定偏差信號(hào)XRAY[20]的邏輯狀態(tài)是由多個(gè)變量偏差產(chǎn)生裝置108、600、700來運(yùn)用的，以設(shè)定信號(hào)BMS的數(shù)值，如同圖1、6、7中所示的技術(shù)內(nèi)容。
如圖11中所示的實(shí)施例，取樣振蕩器102所運(yùn)用的BIAS電壓范圍自766至509毫伏(mV)，以產(chǎn)生一取樣時(shí)序信號(hào)BOS，其頻率范圍約在22至63MHz?；氐綀D1、6、7中所示的技術(shù)內(nèi)容，該信號(hào)BIAS的電位變化正如表1000中所示，如同該變量的多個(gè)位在變量總線RN[70]上所示的改變狀態(tài)。圖8中所談到的是數(shù)字噪聲位NOISE是如何產(chǎn)生的，以提供更多取樣時(shí)序頻率的隨機(jī)變化。
圖10與11中所討論的實(shí)施例是為充分了解本發(fā)明所提供的具有連貫性的典型例子。因此，熟悉該項(xiàng)技術(shù)的人員應(yīng)知悉該二實(shí)施例并不是用以限制偏差電壓與在此所導(dǎo)衍出相符的多個(gè)頻率其所在的范圍。
雖然圖11中詳細(xì)描述了本發(fā)明的目的、特征與優(yōu)點(diǎn)，其它的實(shí)施例也包含于本發(fā)明中。舉例說明，雖然本發(fā)明的陳述涉及使用于集成電路的隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生裝置，如一微處理器，本發(fā)明的范圍卻是超越以上所陳述的。本發(fā)明于此所討論的應(yīng)用與實(shí)施例其中的多個(gè)組件可視為個(gè)別獨(dú)立的裝置或是多個(gè)裝置間的各個(gè)電路。
除以上所提之外，前述的振蕩器是以環(huán)型振蕩器進(jìn)行舉例說明，至于其它的振蕩器技術(shù)在此并不討論。一般而言，振蕩器技術(shù)應(yīng)用于現(xiàn)今的微電子學(xué)方面，以進(jìn)行時(shí)序信號(hào)的制造，但在此所討論的振蕩器實(shí)施例將不代表所有振蕩器的技術(shù)。事實(shí)上，本發(fā)明的范圍可延伸至任何裝置或單獨(dú)產(chǎn)生異步振蕩信號(hào)的方法，該信號(hào)的頻率是可變化的，并應(yīng)用于上述相關(guān)的條件中。
另外一點(diǎn)，本發(fā)明所提及的一快速位產(chǎn)生振蕩信號(hào)，其頻率范圍大約自500MHz至1GHz，與一取樣振蕩信號(hào)，其頻率范圍大約自20MHz至65MHz。而上述二信號(hào)所相關(guān)的實(shí)施例是用以在一已知的應(yīng)用領(lǐng)域中介紹出本發(fā)明。因此，凡熟悉該項(xiàng)技術(shù)的人員會(huì)了解，本發(fā)明中多個(gè)組件的頻率范圍將可因隨機(jī)數(shù)的產(chǎn)生而擴(kuò)張或縮小，該隨機(jī)數(shù)的量是與一些其它應(yīng)用的需求相當(dāng)?shù)?，且那些其它?yīng)用是不包括上述討論的。利用介于二單獨(dú)產(chǎn)生的異步振蕩信號(hào)的同位以產(chǎn)生一數(shù)字噪聲位，因此可以更形變化隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生裝置的取樣時(shí)序信號(hào)，于是可提供設(shè)計(jì)者更寬廣且可達(dá)到的頻率空間，而該隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生裝置的可達(dá)頻率是利用變化的技術(shù)而產(chǎn)生變化，如一電阻器的熱噪聲。
權(quán)利要求
1.一種隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生裝置，其特征在于，它包括一第一變頻振蕩器，該第一變頻振蕩器在一第一頻率上產(chǎn)生一第一振蕩信號(hào)；一第二變頻振蕩器，該第二變頻振蕩器產(chǎn)生一第二振蕩信號(hào)，該第二振蕩信號(hào)并未與該第一振蕩信號(hào)同步，且第二振蕩信號(hào)的一第二頻率較少于該第一頻率，而該隨機(jī)數(shù)的多個(gè)位是根據(jù)第一振蕩信號(hào)在第二頻率的一取樣來配置；及一變頻邏輯，該變頻邏輯是耦接于第二變頻振蕩器，且會(huì)產(chǎn)生一噪聲以引導(dǎo)第二變頻振蕩器變化第二頻率，該噪聲相當(dāng)于一第三振蕩信號(hào)與一第四振蕩信號(hào)的一同位比較，然此二信號(hào)并不同步，也不與第一及第二振蕩信號(hào)同步。
2.如權(quán)利要求1所述的一種隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生裝置，其特征在于所述的第一與第二變頻振蕩器包括了在一集成電路中的多個(gè)環(huán)型振蕩器。
3.如權(quán)利要求1所述的一種隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生裝置，其特征在于所述的第一頻率至少兩倍于該第二頻率。
4.如權(quán)利要求1所述的一種隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生裝置，其特征在于所述的隨機(jī)數(shù)包含八個(gè)位。
5.如權(quán)利要求1所述的一種隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生裝置，其特征在于所述的同位比較包括該第三與第四振蕩信號(hào)的邏輯狀態(tài)的一“異或”邏輯。
6.如權(quán)利要求1所述的一種隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生裝置，其特征在于，還包括一變量偏差產(chǎn)生裝置，是提供一偏差信號(hào)給該第一振蕩器、第二振蕩器與該變頻邏輯，其中該第一頻率、第二頻率的范圍與符合該第三、第四振蕩信號(hào)的多個(gè)頻率是依據(jù)該偏差信號(hào)進(jìn)行設(shè)定。
7.如權(quán)利要求6所述的一種隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生裝置，其特征在于所述的隨機(jī)數(shù)的多個(gè)位被提供給該變量偏差產(chǎn)生裝置，且變量偏差產(chǎn)生裝置依據(jù)該多個(gè)位的狀態(tài)變化偏差信號(hào)。
8.如權(quán)利要求7所述的一種隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生裝置，其特征在于所述的一噪聲的一第一狀態(tài)引導(dǎo)該第二變頻振蕩器，以變化該第二頻率至與該偏差信號(hào)相符合的一最低頻率，而一第二狀態(tài)引導(dǎo)該第二變頻振蕩器，以變化該第二頻率至與該偏差信號(hào)相符合的一最高頻率。
9.如權(quán)利要求1所述的一種隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生裝置，其特征在于，還包括平衡邏輯，是耦接于該第二變頻振蕩器，并會(huì)檢查多個(gè)連續(xù)的該取樣的配對(duì)，該平衡邏輯也會(huì)將該隨機(jī)數(shù)的位進(jìn)行組態(tài)，該隨機(jī)數(shù)的位是來自多個(gè)連續(xù)的取樣配對(duì)中無相同狀態(tài)的一選取組成。
10.如權(quán)利要求9所述的一種隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生裝置，其特征在于，還包括并行轉(zhuǎn)換邏輯，是耦接于該平衡邏輯，以聚集該位至該隨機(jī)數(shù)，并提供隨機(jī)數(shù)已被組態(tài)的指示。
11，一種隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生裝置，使用于一集成電路中，其特征在于，它包括一快速振蕩器，是在一第一頻率時(shí)產(chǎn)生一快速振蕩信號(hào)；一慢速振蕩器，是且該慢速振蕩信號(hào)非偏耦接于該快速振蕩信號(hào)，并在一第二頻率時(shí)其信號(hào)強(qiáng)度少于第一頻率的一半；網(wǎng)域同步邏輯，是與快速振蕩器及慢速振蕩器相互耦接，網(wǎng)域同步邏輯對(duì)快速振蕩信號(hào)取樣，在該快速振蕩信號(hào)與慢速振蕩信號(hào)同步時(shí)，以獲得一隨機(jī)數(shù)的潛在位；及變頻邏輯，是耦接于慢速振蕩器，且根據(jù)兩個(gè)獨(dú)立振蕩信號(hào)的一邏輯比較來變化該第二頻率。
12.如權(quán)利要求11所述的隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生裝置，其特征在于所述的快速與慢速振蕩器包括環(huán)型振蕩器。
13.如權(quán)利要求11所述的隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生裝置，其特征在于所述的隨機(jī)數(shù)包含八個(gè)位。
14.如權(quán)利要求11所述的隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生裝置，其特征在于所述的變頻邏輯執(zhí)行該二獨(dú)立的振蕩信號(hào)的一”異或”邏輯比較。
15.如權(quán)利要求11所述的隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生裝置，其特征在于，還包括一偏差產(chǎn)生裝置，是于組態(tài)后產(chǎn)生一偏差信號(hào)，且該偏差信號(hào)會(huì)傳送至該快速與慢速振蕩器及該變頻邏輯，其中該第一頻率、第二頻率的范圍與對(duì)應(yīng)于該二獨(dú)立振蕩信號(hào)的多個(gè)頻率是依據(jù)該偏差信號(hào)進(jìn)行設(shè)定。
16.如權(quán)利要求15所述的隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生裝置，其特征在于所述的隨機(jī)數(shù)的多個(gè)位經(jīng)由該變量產(chǎn)生裝置的應(yīng)用，是根據(jù)該位的狀態(tài)來變化該偏差信號(hào)。
17.如權(quán)利要求16所述的隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生裝置，其特征在于所述的變頻邏輯產(chǎn)生一噪聲信號(hào)，且該噪聲的一狀態(tài)引導(dǎo)著該慢速振蕩器以變化該第二頻率至與該偏差信號(hào)相符合的一最低頻率，而另一第二狀態(tài)引導(dǎo)該第二變頻振蕩器，以變化該第二頻率至與該偏差信號(hào)相對(duì)應(yīng)的一最高頻率。
18.如權(quán)利要求11所述的隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生裝置，其特征在于，還包括平衡邏輯，是耦接于該慢速振蕩器，并會(huì)檢查多個(gè)連續(xù)的該潛在位的配對(duì)，該平衡邏輯也會(huì)將該隨機(jī)數(shù)的位進(jìn)行組態(tài)，該隨機(jī)數(shù)的位是來自多個(gè)連續(xù)的潛在位配對(duì)中配對(duì)并無相同狀態(tài)的一選取。
19.如權(quán)利要求18所述的隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生裝置，其特征在于，還包括并行轉(zhuǎn)換邏輯，是耦接于該平衡邏輯，以聚集該位至該隨機(jī)數(shù)，并提供隨機(jī)數(shù)已被組態(tài)的指示。
20.一種隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生裝置，用于微處理器中，其特征在于，它包括一慢速振蕩器，是產(chǎn)生一取樣時(shí)序信號(hào)，而該取樣時(shí)序信號(hào)被應(yīng)用來獲取一第一振蕩信號(hào)的取樣，且該取樣時(shí)序信號(hào)其強(qiáng)度少于該第一振蕩信號(hào)頻率的二分之一；平衡邏輯，是耦接于該慢速振蕩器，并會(huì)拒絕多個(gè)連續(xù)具有同樣狀態(tài)的取樣配對(duì)，該平衡邏輯也會(huì)將一隨機(jī)數(shù)的位進(jìn)行組態(tài)，該隨機(jī)數(shù)的位是來自多個(gè)連續(xù)的取樣配對(duì)中并無相同的狀態(tài)的一選??；變頻邏輯，是耦接于慢速振蕩器，是比較二個(gè)不同步震蕩信號(hào)的邏輯狀態(tài)，且根據(jù)對(duì)應(yīng)該二異步振蕩信號(hào)”異或”邏輯態(tài)的一噪聲信號(hào)來改變該取樣時(shí)序信號(hào)的頻率。
21.如權(quán)利要求20所述的隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生裝置，其特征在于所述的隨機(jī)數(shù)包含八個(gè)位。
22.如權(quán)利要求20所述的隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生裝置，其特征在于，還包括一偏差產(chǎn)生裝置，是產(chǎn)生一偏差信號(hào)，且該偏差信號(hào)會(huì)傳送至該慢速振蕩器及該變頻邏輯，其中該取樣時(shí)序信號(hào)、第二頻率的范圍與對(duì)應(yīng)于該二獨(dú)立振蕩信號(hào)的多個(gè)頻率是依據(jù)該偏差信號(hào)進(jìn)行設(shè)定。
23.如權(quán)利要求22所述的隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生裝置，其特征在于所述的偏差產(chǎn)生裝置會(huì)自該隨機(jī)數(shù)獲取多個(gè)位，且偏差產(chǎn)生裝置會(huì)依據(jù)該些位的狀態(tài)改變該偏差信號(hào)。
24.如權(quán)利要求23所述的隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生裝置，其特征在于所述的變頻邏輯產(chǎn)生一噪聲，且該噪聲的一狀態(tài)引導(dǎo)著該慢速振蕩器以變化該取樣時(shí)序信號(hào)的頻率至與該偏差信號(hào)相符合的一最低頻率，而另一第二狀態(tài)引導(dǎo)該慢速振蕩器，以變化該取樣時(shí)序信號(hào)的頻率至與該偏差信號(hào)相符合的一最高頻率。
25.如權(quán)利要求20所述的隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生裝置，其特征在于，還包括并行轉(zhuǎn)換邏輯，是耦接于該平衡邏輯，以聚焦該位至該隨機(jī)數(shù)，并提供該隨機(jī)數(shù)已被組態(tài)的指示。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種以硬件架構(gòu)為主的隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生裝置，應(yīng)用于集成電路中。該裝置包括一第一變頻振蕩器、一第二變頻振蕩器與變頻邏輯。該第一變頻振蕩器在一第一頻率產(chǎn)生一第一振蕩信號(hào)。該第二變頻振蕩器產(chǎn)生一第二振蕩信號(hào)，該第二振蕩信號(hào)與該第一振蕩信號(hào)不同步，且第二振蕩信號(hào)所有的一第二頻率較第一振蕩信號(hào)所有的第一頻率小。隨機(jī)數(shù)的多個(gè)位在第二頻率時(shí)可由第一振蕩信號(hào)的取樣而進(jìn)行組態(tài)。該變頻邏輯與第二變頻振蕩器是相互耦接的。變頻邏輯產(chǎn)生一噪聲以引導(dǎo)第二變頻振蕩器去變化第二頻率。該噪聲符合一第三振蕩信號(hào)和一第四振蕩信號(hào)的同位(parity)，而該第三振蕩信號(hào)與第四振蕩信號(hào)不同步，與第一振蕩信號(hào)及第二振蕩信號(hào)也不同步。
文檔編號(hào)G06F7/48GK1399190SQ0212653
公開日2003年2月26日 申請日期2002年7月22日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月14日
發(fā)明者詹姆士·朗勃格 申請人:智慧第一公司