專利名稱：微熱量低功率高速同步微處理器裝置與方法
本技術涉及微熱量低功率高速同步微處理器的裝置與方法，特點是通過信號波形矯正增強器而實現微處理器的微熱量低功率高速運行的裝置與方法。
同步微處理器都是通過脈沖數字信號為載波進行工作。現代同步微處理器都具有特定數量的晶體管；這些晶體管都通過連接導線采取串聯、并聯及互相滲合的綜合連接方式連接在一起；因此，現代同步微處理器具有一定長度的電子線路及特定數目的元器件、組件、部件設備，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鐘頻率及電壓、電流條件下進行工作；因此，決定同步微處理器(以下簡稱微處理器)的運行速度的影響因素很多，而保障微處理器內部電路及執行部件、組件、元器件工作在一定溫度范圍內，并保障微處理器內部的工作信號始終為可正確識別處理的、較標準的脈沖數字信號波形，是保證微處理器正常、可靠運行的重要因素。事實上，影響微處理器內部線路及執行部件、組件、元器件的工作信號波形的因素很多，除外界電壓、電流及信號本身的標準程度等因素外，微處理器內部本身的電子電路、功能部件、元器件等也對工作信號波形的波形幅度形狀等有相當的影響，微處理器內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。在微處理器內部，一定參數形狀的數字脈沖波形的工作信號，在經過一定參數特征和數量的電子電路、元器件、部件組件后，該數字脈沖工作信號就會發生波形畸變；在一定外界電流、電壓等條件下，該數字脈沖工作信號的畸變量若未超出微處理器內部線路、元器件、組件、部件的識別要求，則微處理器尚能工作，若超出了一定量的要求，則會導致微處理器停止工作。因此，人們為了提高微處理器抗工作信號波形失真的能力，在設計上、工藝上、制造上采用了大量更多、更先進、更復雜的技術與工藝；在設計上設置更多的并行處理結構與單元；在工藝上、制造上更是采用了先進的“0.18微米”、“0.15微米”、“0.13微米”甚至更低的技術參數的微處理器生產、制造技術，使微處理器抗工作信號波形失真的能力更進一步提高。事實上，微處理器內部主要由具備開關功能的單晶體器件組成，包括由晶體管構成的其它功能的電子器件；單個晶體管器件在邏輯上必須經過串聯與并聯等方式組合在一起才能形成一個功能組件；多個功能器件在邏輯上必經過串聯與并聯等方式組合在一起后才能形成一個功能部件，多個功能部件在邏輯上經過多種串聯與并聯等方式組合在一起后才能形成各種執行部件與組件，進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、并聯等方式綜合連接后形成的一個整體，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長度，該串聯長度是對微處理器內部工作信號波形產生失真與畸變的重要因素之一，換而言之，特定工藝設計的微處理器系統，必因其特定的電阻、電容、電感效應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。
而通過使用“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技術，事實上就是使微處理器內部電子線路、元器件、設備的電阻、電容、電感效應得到改善，從而使微處理器內部的電子線路、元器件設備對其工作信號的波形影響進一步降低，從而使微處理器工作在更高速頻率上。而事實上，當微處理器的制造工藝從“0.15微米”、“0.13微米”寬度參數等再往前推進時，應當說，在現有微處理器制造方式上這不應該是無限的，至少不能突破原子數量級，換而言之，不可能使用比組成物質的基本粒子單位——原子直徑長度數值更低的制造工藝；而同時，過低線路寬度參數的微處理器內的電子線路及元器件設備，其電阻值會驟增，亦會造成微處理器的不安全。
綜上所述，以微處理器本身的設計特征及制造特征而言，存在一種現實需要，即在微處理器現有設計及制造工藝水平的基礎上，包括一定未來設計制造發展范圍情況下，提高微處理器運行速度，降低發熱量，降低功率。
本發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以上技術的限制與不足。
本發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，通過設計微處理器內部電路、元器件裝置的工作信號波形矯正增強器裝置，用于對微處理器系統內部電路、元器件的失真工作信號波形進行矯正、增強，從而成為更標準的數字脈沖信號，以而達到微處理器的微熱量、低功率、高速的目的。
本技術實現了微熱量、低功率的目標是因為工作信號波形矯正增強器在微處理器內部電子線路上的一定規律的設置，可使微處理器工作在更低的工作電壓下，不必擔心工作信號波形失真而造成微處理器工作不穩定，一定更低的工作電壓值顯然降低了微處理器的發熱量與功率。
本技術實現的微處理器更高速運行的目標是因為工作信號波形矯正增強器在微處理器內部電子線路上一定規律的設置，可使微處理器工作在一定范圍內的更高運行頗率上而不必擔心工作信號波形失真而造成微處理器的工作不穩定，從而實現微處理器的更高速運行。
顯然，本發明的裝置與方法，同現有微處理器一樣，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越的狀態。
根據本發明，正如概述、描述及權利要求所述，本發明上一種的微熱量低功率高速的同步處理器的裝置，它包括進行運算和信號處理的傳統微處理器裝置，安裝于該傳統微處理器內部電路上的信號波形矯正增強器，為信號波形矯正增強器驅動的工作電源。
在本發明的另一實施例中，本發明提供一種為傳統同步微處理器實現微熱量、低功率高速運行方法，該方法包括下列步驟(1)提供可設置信號波形矯正增強器的傳統同步微處理器；(2)在傳統同步微處理器內部的電子線路上間隔一定距離位置安裝一信號波形矯正增強器；(3)將信號波形矯正增強器連接上工作電源；(4)該微處理器在進入工作狀態時，通過信號波形矯正增強器的信號波形矯正增強功能，調整微處理器的工作電壓而使微處理器處于更低的發熱量，更低的功率而實現微熱量及低功率功能特征，通過調高微處理器運行頻率而實現微處理器的更高速運行。
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例證性實施例，該裝置包括近似奔騰級的微處理器裝置(1)，信號波形矯正增強器(2A)、(2B)、(2C)、(2D)、(2E)、(2F)、(2G)。信號波形矯正增強器電源(3)及連接導線(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)，上數據高速緩存(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)，下數據高速緩存(14)，浮點部件(15)等，它們通過一定總線控制設備與外部控制設備連為一體。
微處理器(1)通常包括各種任何常規微處理器，本發明微熱量低功率同步微處理器更適合一時速頻率大于100MHZ的微處理器，特別是現代更高速微處理器及各類高功率、高發熱量微處理器。
參見附圖(1)圖中示出了多個信號波形矯正增強器(2A)、(2B)、(2C)、(2E)、(2F)、(2G)分別連接于微處理器(1)內部的各功能部件之間，用于對各工作部件間的工作信號波形進行增強與矯正，一般應是在各功能部件之間設置該信號波形矯正器，但應該明白，本發明的工作信號波形矯正增強器及其設置包含了其功率、功能及設置的數目，方式位置上的各種變型、變換和變化。其最終功率、功能及設置的位置、數目、方式取決于微處理器的具體結構特征，特殊應用，特殊需要；最終以保障微處理器至少能正常工作為準。
可以用現有的微處理器制造工藝及方式將信號波形矯正增強器制造于微處理器內部，這些信號波形矯正增強器成為整個微處理器的一部份，也可以用外接方式，將各信號波形矯正增強器設置于微處理器集成電路的外部，而通過連接導線將微處理器各執行部件等與信號波形矯正增強器連通，如圖(2)，亦可將部份信號波形矯正增強器設置于微處理器集成線路內部，部份信號波形矯正增強器設置于微處理器集成線路外部，而通過連接導線將之與微處理器相應執行部件等連通；如圖(3)。
而本發明的信號波形矯正增強器，可以是某種特定類型觸發器，特定DMA類的控制器，一種特定D/D轉換器等，是由數個電子器件組成的電平波形轉換裝置。
總之，利用本發明確裝置與方法，微處理器內的各執行部件及元器件、功能組件等都可以根據實際需要而設置信號波形矯正增強器，從而使相應部件、組件及器件得到相應的穩定可靠的波形信號，從而保障微處理器在實施了微熱量、低功率及高速運行措施、手段及方式后仍然穩定可靠運行。
本發明的另一個優點，一般限于使用散熱風扇進行微處理器散熱的微處理器裝置，通過本裝置與方法后，可嘗試使用一般散熱片方式散熱，從而減少投資，噪聲與增強可靠性。
必須申明，本發明覆蓋和包含所有不脫離本發明精神原則、范圍下的各種改變、變型和變化。
權利要求
1.一種微熱量低功率高速同步微處理器裝置，包括傳統同步微處理器，傳統同步微處理器內部各執行部件、組件、元器件所連接的各信號波形矯正增強器，與信號波形矯正增強器相連接的驅動電源及連接導線。
2.如權利要求(1)的裝置，其特征是信號波形矯正增強器安裝于微處理器內部，與相應執行部件、組件、元器件在微處理器內部直接連通。
3.如權利要求(1)的裝置，其特征是信號波形矯正增強器設置于微處理器相應執行部件、組件、元器件的外部，它們相互間通過連接導線連通。
4.如權利要求(1)的裝置，其特征是部份信號波形矯正增強器設置于微處理器內部與相應執行部件、元器件、組件在微處理器內培直接連通；而部份信號波形矯正增強器設置于微處理器相應執行部件、組件、元器件外部，而通過連接導線將它們相互連通。
5.如權利要求(1)的裝置，其特征是信號波形矯正增強器是一種特定觸發器，特定DMA類控制器，一種特定D/D轉換器等。
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同步微處理器系統，用于進行數字信號的運算與處理；提供信號波形矯正增強器，用于對微處理器系統內部執行部件、組件、元器件的工作波形進行矯正，增強為更標準的數字脈沖信號；提供信號波形矯正增強器的驅動電源，用于保障信號波形矯正增強器正常工作；提供連接導線，用于各部件，器件、組件等的連接；在微處理器系統內部的電子線路上，間隔一定電子線路長度，一定執行部件、組件、元器件間，通過直接安裝或通過導線連接入信號波形矯正增強器，以保障微處理器內部電子線路上的工作信號波形能始終被微處理器執行部件、組件、元器件正確識別，保障正常工作；通過該信號波形矯正增強器將微處理器內部線路上傳遞到該信號波形矯正增強器的工作信號波形進行矯正、增強后繼續傳輸，使后續微處理器執行部件、組件、元器件得到始終能正確處理與識別的數字信號而可靠地工作；通過該信號波形矯正增強器的設置而使微處理器可設置較低的工作電壓進行工作而達到微處理器實現低功率的目的；通過該信號波形矯正增強器的設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；通過該信號波形矯正器的設置而使微處理器具備的微發熱量特性，低電壓工作特性，工作信號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:傳統同步微處理器,與傳統同步微處理器內部各執行部件、組件、元器件相連通的信號波形矯正增強器,信號波形矯正增強器驅動電源及連接導線等。信號波形矯正增強器是全部或部份直接制造于微處理器內部電路中,而其余部份或全部信號波形矯正增強器可通過連接導線與微處理器內部執行部件、組件、元器件連通。通過信號波形矯正增強實現微處理器的微熱量、低功率高速運行下的穩定。
文檔編號G06F1/16GK1354406SQ0012059
公開日2002年6月19日 申請日期2000年11月20日 優先權日2000年11月20日
發明者熊文 申請人:熊文