专利名称：微热量低功率高速同步微处理器装置与方法
本技术涉及微热量低功率高速同步微处理器的装置与方法，特点是通过信号波形矫正增强器而实现微处理器的微热量低功率高速运行的装置与方法。
同步微处理器都是通过脉冲数字信号为载波进行工作。现代同步微处理器都具有特定数量的晶体管；这些晶体管都通过连接导线采取串联、并联及互相渗合的综合连接方式连接在一起；因此，现代同步微处理器具有一定长度的电子线路及特定数目的元器件、组件、部件设备，并且相互间有一定的密集度。同步微处理器的特征是必在一定时钟频率及电压、电流条件下进行工作；因此，决定同步微处理器(以下简称微处理器)的运行速度的影响因素很多，而保障微处理器内部电路及执行部件、组件、元器件工作在一定温度范围内，并保障微处理器内部的工作信号始终为可正确识别处理的、较标准的脉冲数字信号波形，是保证微处理器正常、可靠运行的重要因素。事实上，影响微处理器内部线路及执行部件、组件、元器件的工作信号波形的因素很多，除外界电压、电流及信号本身的标准程度等因素外，微处理器内部本身的电子电路、功能部件、元器件等也对工作信号波形的波形幅度形状等有相当的影响，微处理器内部密集排列的电子电路、元器件、部件本身具有一定的电阻、电感、电容效应。在微处理器内部，一定参数形状的数字脉冲波形的工作信号，在经过一定参数特征和数量的电子电路、元器件、部件组件后，该数字脉冲工作信号就会发生波形畸变；在一定外界电流、电压等条件下，该数字脉冲工作信号的畸变量若未超出微处理器内部线路、元器件、组件、部件的识别要求，则微处理器尚能工作，若超出了一定量的要求，则会导致微处理器停止工作。因此，人们为了提高微处理器抗工作信号波形失真的能力，在设计上、工艺上、制造上采用了大量更多、更先进、更复杂的技术与工艺；在设计上设置更多的并行处理结构与单元；在工艺上、制造上更是采用了先进的“0.18微米”、“0.15微米”、“0.13微米”甚至更低的技术参数的微处理器生产、制造技术，使微处理器抗工作信号波形失真的能力更进一步提高。事实上，微处理器内部主要由具备开关功能的单晶体器件组成，包括由晶体管构成的其它功能的电子器件；单个晶体管器件在逻辑上必须经过串联与并联等方式组合在一起才能形成一个功能组件；多个功能器件在逻辑上必经过串联与并联等方式组合在一起后才能形成一个功能部件，多个功能部件在逻辑上经过多种串联与并联等方式组合在一起后才能形成各种执行部件与组件，进而形成微处理器装置。因此，微处理器必须是在大量晶体管元件的串、并联等方式综合连接后形成的一个整体，故总的而言，微处理器必具备电子线路及元器件组一定的串联长度，该串联长度是对微处理器内部工作信号波形产生失真与畸变的重要因素之一，换而言之，特定工艺设计的微处理器系统，必因其特定的电阻、电容、电感效应而使微处理器在特定的外界条件下，仅能工作在特定的频率范围内。
而通过使用“0.15微米”、“0.13微米”及其它更低线路宽度值的微处理器生产技术，事实上就是使微处理器内部电子线路、元器件、设备的电阻、电容、电感效应得到改善，从而使微处理器内部的电子线路、元器件设备对其工作信号的波形影响进一步降低，从而使微处理器工作在更高速频率上。而事实上，当微处理器的制造工艺从“0.15微米”、“0.13微米”宽度参数等再往前推进时，应当说，在现有微处理器制造方式上这不应该是无限的，至少不能突破原子数量级，换而言之，不可能使用比组成物质的基本粒子单位——原子直径长度数值更低的制造工艺；而同时，过低线路宽度参数的微处理器内的电子线路及元器件设备，其电阻值会骤增，亦会造成微处理器的不安全。
综上所述，以微处理器本身的设计特征及制造特征而言，存在一种现实需要，即在微处理器现有设计及制造工艺水平的基础上，包括一定未来设计制造发展范围情况下，提高微处理器运行速度，降低发热量，降低功率。
本发明的目的就在于提供一种微热量低功率高速同步微处理器的装置与方法，基本上能解决克服或绕过以上技术的限制与不足。
本发明涉及一种微热量低功率高速同步微处理器的装置与方法，通过设计微处理器内部电路、元器件装置的工作信号波形矫正增强器装置，用于对微处理器系统内部电路、元器件的失真工作信号波形进行矫正、增强，从而成为更标准的数字脉冲信号，以而达到微处理器的微热量、低功率、高速的目的。
本技术实现了微热量、低功率的目标是因为工作信号波形矫正增强器在微处理器内部电子线路上的一定规律的设置，可使微处理器工作在更低的工作电压下，不必担心工作信号波形失真而造成微处理器工作不稳定，一定更低的工作电压值显然降低了微处理器的发热量与功率。
本技术实现的微处理器更高速运行的目标是因为工作信号波形矫正增强器在微处理器内部电子线路上一定规律的设置，可使微处理器工作在一定范围内的更高运行颇率上而不必担心工作信号波形失真而造成微处理器的工作不稳定，从而实现微处理器的更高速运行。
显然，本发明的装置与方法，同现有微处理器一样，在一定的外界条件下，比如良好的散热条件等，可使微处理器工作更在更优越的状态。
根据本发明，正如概述、描述及权利要求所述，本发明上一种的微热量低功率高速的同步处理器的装置，它包括进行运算和信号处理的传统微处理器装置，安装于该传统微处理器内部电路上的信号波形矫正增强器，为信号波形矫正增强器驱动的工作电源。
在本发明的另一实施例中，本发明提供一种为传统同步微处理器实现微热量、低功率高速运行方法，该方法包括下列步骤(1)提供可设置信号波形矫正增强器的传统同步微处理器；(2)在传统同步微处理器内部的电子线路上间隔一定距离位置安装一信号波形矫正增强器；(3)将信号波形矫正增强器连接上工作电源；(4)该微处理器在进入工作状态时，通过信号波形矫正增强器的信号波形矫正增强功能，调整微处理器的工作电压而使微处理器处于更低的发热量，更低的功率而实现微热量及低功率功能特征，通过调高微处理器运行频率而实现微处理器的更高速运行。
参照附图(1)附
图1是本微热量低功率高速微处理器的一个例证性实施例，该装置包括近似奔腾级的微处理器装置(1)，信号波形矫正增强器(2A)、(2B)、(2C)、(2D)、(2E)、(2F)、(2G)。信号波形矫正增强器电源(3)及连接导线(3A)。其中微处理器装置(1)包括总线部件(4)，DP逻辑(5)，APIC(6)，缓冲器(7)，上数据高速缓存(8)，缓冲器译码器(9)，控制器件(10)，控制ROM(11)，U、V流水线组(12)，ALU、ALV流水线组(13)，下数据高速缓存(14)，浮点部件(15)等，它们通过一定总线控制设备与外部控制设备连为一体。
微处理器(1)通常包括各种任何常规微处理器，本发明微热量低功率同步微处理器更适合一时速频率大于100MHZ的微处理器，特别是现代更高速微处理器及各类高功率、高发热量微处理器。
参见附图(1)图中示出了多个信号波形矫正增强器(2A)、(2B)、(2C)、(2E)、(2F)、(2G)分别连接于微处理器(1)内部的各功能部件之间，用于对各工作部件间的工作信号波形进行增强与矫正，一般应是在各功能部件之间设置该信号波形矫正器，但应该明白，本发明的工作信号波形矫正增强器及其设置包含了其功率、功能及设置的数目，方式位置上的各种变型、变换和变化。其最终功率、功能及设置的位置、数目、方式取决于微处理器的具体结构特征，特殊应用，特殊需要；最终以保障微处理器至少能正常工作为准。
可以用现有的微处理器制造工艺及方式将信号波形矫正增强器制造于微处理器内部，这些信号波形矫正增强器成为整个微处理器的一部份，也可以用外接方式，将各信号波形矫正增强器设置于微处理器集成电路的外部，而通过连接导线将微处理器各执行部件等与信号波形矫正增强器连通，如图(2)，亦可将部份信号波形矫正增强器设置于微处理器集成线路内部，部份信号波形矫正增强器设置于微处理器集成线路外部，而通过连接导线将之与微处理器相应执行部件等连通；如图(3)。
而本发明的信号波形矫正增强器，可以是某种特定类型触发器，特定DMA类的控制器，一种特定D/D转换器等，是由数个电子器件组成的电平波形转换装置。
总之，利用本发明确装置与方法，微处理器内的各执行部件及元器件、功能组件等都可以根据实际需要而设置信号波形矫正增强器，从而使相应部件、组件及器件得到相应的稳定可靠的波形信号，从而保障微处理器在实施了微热量、低功率及高速运行措施、手段及方式后仍然稳定可靠运行。
本发明的另一个优点，一般限于使用散热风扇进行微处理器散热的微处理器装置，通过本装置与方法后，可尝试使用一般散热片方式散热，从而减少投资，噪声与增强可靠性。
必须申明，本发明覆盖和包含所有不脱离本发明精神原则、范围下的各种改变、变型和变化。
权利要求
1.一种微热量低功率高速同步微处理器装置，包括传统同步微处理器，传统同步微处理器内部各执行部件、组件、元器件所连接的各信号波形矫正增强器，与信号波形矫正增强器相连接的驱动电源及连接导线。
2.如权利要求(1)的装置，其特征是信号波形矫正增强器安装于微处理器内部，与相应执行部件、组件、元器件在微处理器内部直接连通。
3.如权利要求(1)的装置，其特征是信号波形矫正增强器设置于微处理器相应执行部件、组件、元器件的外部，它们相互间通过连接导线连通。
4.如权利要求(1)的装置，其特征是部份信号波形矫正增强器设置于微处理器内部与相应执行部件、元器件、组件在微处理器内培直接连通；而部份信号波形矫正增强器设置于微处理器相应执行部件、组件、元器件外部，而通过连接导线将它们相互连通。
5.如权利要求(1)的装置，其特征是信号波形矫正增强器是一种特定触发器，特定DMA类控制器，一种特定D/D转换器等。
6.一种微热量低功率高速同步微处理器方法，包括如下步骤提供传统同步微处理器系统，用于进行数字信号的运算与处理；提供信号波形矫正增强器，用于对微处理器系统内部执行部件、组件、元器件的工作波形进行矫正，增强为更标准的数字脉冲信号；提供信号波形矫正增强器的驱动电源，用于保障信号波形矫正增强器正常工作；提供连接导线，用于各部件，器件、组件等的连接；在微处理器系统内部的电子线路上，间隔一定电子线路长度，一定执行部件、组件、元器件间，通过直接安装或通过导线连接入信号波形矫正增强器，以保障微处理器内部电子线路上的工作信号波形能始终被微处理器执行部件、组件、元器件正确识别，保障正常工作；通过该信号波形矫正增强器将微处理器内部线路上传递到该信号波形矫正增强器的工作信号波形进行矫正、增强后继续传输，使后续微处理器执行部件、组件、元器件得到始终能正确处理与识别的数字信号而可靠地工作；通过该信号波形矫正增强器的设置而使微处理器可设置较低的工作电压进行工作而达到微处理器实现低功率的目的；通过该信号波形矫正增强器的设置使微处理器可工作在较低的电压，较低的功率下，而使微处理器具备了微热量特性；通过该信号波形矫正器的设置而使微处理器具备的微发热量特性，低电压工作特性，工作信号波形矫正特性可使微处理器工作在更高主频频率状况下保持可靠与稳定。
全文摘要
一种微热量低功率高速同步微处理器装置。包括:传统同步微处理器,与传统同步微处理器内部各执行部件、组件、元器件相连通的信号波形矫正增强器,信号波形矫正增强器驱动电源及连接导线等。信号波形矫正增强器是全部或部份直接制造于微处理器内部电路中,而其余部份或全部信号波形矫正增强器可通过连接导线与微处理器内部执行部件、组件、元器件连通。通过信号波形矫正增强实现微处理器的微热量、低功率高速运行下的稳定。
文档编号G06F1/16GK1354406SQ0012059
公开日2002年6月19日 申请日期2000年11月20日 优先权日2000年11月20日
发明者熊文 申请人:熊文