一种用于数字电路的时钟信号发生器的制造方法
【专利摘要】根据本发明的计算机包括主板(200)，以及安装在主板上的其他组件、毫米波振荡器(201)和中央处理器(CPU)(202)。毫米波振荡器(201)用于产生时钟信号并通过链路(203)将信号传递至CPU(202)。时钟信号可用作系统时钟信号和CPU(202)的处理时钟信号。有益地，毫米波振荡器(201)能产生比现有技术中目前可用的振荡器更高频率的时钟信号，同时产生的热量大大减少。因此，CPU(202)可不需要使用任何冷却系统，如果需要，比现有技术所需要的更小的冷却系统就足够了。此外，CPU(202)在布置方面将更稳定。这种布置比现有技术的布置需要更少的功率，因此可提高根据本发明的计算机的电池寿命。
【专利说明】—种用于数字电路的时钟信号发生器
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种数字电路用的时钟信号发生器及其相关方法，特别涉及一种用于同步计算机中央处理器(CPU)的新型时钟信号发生器。
【背景技术】
[0002]很多种类型的数字电路采用时钟信号协调其各种组件的状态变化。这种时钟信号通常是以方波形式实现的数字信号。尤其是在现代计算机中，微处理器装有时钟信号发生机构以协调其执行的所有计算步骤。方波的上升和/或下降可指示一新组计算步骤的开始。通过估计微处理器中信号传播的最坏情况，可为一个时钟周期内执行的任何计算步骤选择足够低的时钟信号频率。
[0003]典型的时钟信号发生机构包括振荡压电晶体，例如石英晶体。在晶体两端施加振荡电压，驱动晶体以其共振频率振荡。最初，可利用一系列频率叠加，使晶体以其共振频率自然振荡。信号可被放大，且其中一小部分可用于继续驱动振荡。
[0004]现代计算机装有多个能以不同频率运行的同步时钟，这样能使不同的运算以不同的速度执行。例如，从内存中检索信息通常以比中央处理器(CPU)更慢的速度运行。计算机的主时钟信号为其系统时钟，通常包括振荡压电晶体且位于计算机的主板上。CPU装有可用于将系统时钟信号频率乘以倍频系数的时钟信号发生机构。所述系数通常为整数或半整数。在典型的设置中，计算机微处理器的两个引脚连接到包括石英晶体振荡器和电容系统的振荡器电路上。或者，一些微处理器装有内部振荡器。
[0005]由于位于或连接到处理器上的时钟控制处理器执行指令的速度，因此振荡电路产生的时钟信号频率越高越好。但是，上述振荡器，尤其是晶体振荡器，会产生大量的热。频率越高，产生的热量越多，处理器就越需要冷却。而且，频率越高，就需要越大的功率来驱动振荡器。这样，一方面希望频率较高，另一方面希望降低处理器的稳定性和降低对高效冷却系统的要求，这两方面之间就经常出现矛盾。
[0006]因此，本发明具体实施方案的一个目标是解决这些问题。
【发明内容】
[0007]根据本发明的第一个方面，提供了一种装置，包括:数字电路和可用于产生时钟信号的时钟发生机构，其特征在于，所述时钟发生机构包括毫米波振荡器。
[0008]有益地，毫米波振荡器能产生比现有技术中目前可用的振荡器更高频率的时钟信号，同时产生的热量大大减少。因此，所述数字电路可不需要使用任何冷却系统，如果需要，比现有技术所需要的更小的冷却系统就足够了。此外，所述数字电路将比现有技术的电路更稳定。这种布置比现有技术的布置需要更少的功率，因此可提高任何包含根据本发明的数字电路的便携装置的电池寿命。
[0009]所述数字电路和毫米波振荡器可制成单个组件或者单独的组件。特别地，所述数字电路和毫米波振荡器可各自制成单独的组件，分别安装在电路板上。所述电路板可为计算机的主板。
[0010]所述数字电路和毫米波振荡器可通过任何合适的链路连接，这样可使所述毫米波振荡器产生的时钟信号传递到所述数字电路。所述链路可包括无线链路。所述无线链路可包括设在所述毫米波振荡器上的发送机和设在所述数字电路上的接收机。或者，所述链路可包括物理链路。所述物理链路可包括任一或所有以下组件:根据需要和/或要求的同轴电缆、波导、波腔和连接器。
[0011]所述数字电路可为集成电路。所述集成电路可为处理器。所述处理器可为计算机的中央处理器。
[0012]所述毫米波振荡器可包括超高频(SHF)或极高频(EHF)发送机。有益地，采用这些发送机的实施方案的放热量低，因此可不需要任何冷却系统。此外，这样的实施方案使得能产生频率约达300GHz的时钟信号，大大提高了现有技术的时钟速率。
[0013]或者，所述毫米波振荡器可采用光波技术。特别地，所述毫米波振荡器可包括红外或近可见光发送机。这样的实施方案使得能产生极高时钟信号频率，约达400THZ。对于这样的实施方案，若需要，所述装置可额外包括冷却装置。
[0014]所述毫米波振荡器可在近真空中工作。有益地，这样可减少任何外部干扰。
[0015]所述数字电路可包括一个或多个内存高速缓存。所述内存高速缓存可包括随机存取存储器(RAM)。优选地，所述内存高速缓存包括非易失内存。有益地，这样能对功率损失和/或功率尖峰提供保护。非易失内存高速缓存可包括磁阻随机存取内存(MRAM)和/或自旋电子技术。
[0016]所述装置可进一步包括数据总线，所述数据总线可连接到所述数字电路上。有益地，这样使得所述数字电路能连接到任何其他计算机组件上。所述数据总线可包括任何合适的技术以将数据传输到所述数字电路和/或从所述数字电路传出。用于将数据传输到所述数字电路和/或从所述数字电路传出的合适的现代技术，包括但不限于以下技术:Infiniband EDR/HDR/NDR、视线光学器件或红外波长莫尔斯电码。
[0017]所述装置可包括屏蔽装置，所述屏蔽装置可用于保护所述装置不受外部毫米波源辐射。另外，或者说，所述屏蔽装置可用于保护外部物体不受毫米波振荡器发射的毫米波的辐射。
[0018]根据本发明的第二个方面，提供了一种包括主板和根据本发明第一个方面的装置的计算机，其中所述毫米波振荡器和数字电路均安装在所述主板上且所述数字电路构成所述计算机的中央处理器。
[0019]根据本发明第二个方面的计算机，可按需要或若适用，包含根据本发明第一个方面所述的数字电路的任何或所有特征。
[0020]有益地，根据本发明第一个方面的数字电路使得计算机能以远高于现有技术计算机的时钟速度运行。
[0021]所述毫米波振荡器可为所述中央处理器提供时钟信号。优选地，所述毫米波振荡器还为所述计算机提供主时钟信号。有益地，使用这样的布置，所述中央处理器不需要额外的时钟信号发生机构。因此，中央处理器可按照更低的功率要求运行且计算机电池寿命可大大提高。此外，产生的热量少，因此需要更少的冷却(如有)，从而中央处理器能制作得更小。因此，所述毫米波振荡器使得能具有比现有技术中可用的更高的处理速度。
[0022]优选地，所述数字电路和毫米波振荡器可制成单独的元件，并设在主板的不同区域。
[0023]优选地，所述毫米波振荡器与中央处理器充分分开以免与其热接触。有益地，这样进一步降低了用冷却系统调节中央处理器温度的需要。
[0024]所述数字电路和毫米波振荡器可通过任何合适的链路连接，这样可使所述毫米波振荡器产生的时钟信号传递到所述数字电路。所述链路可包括无线链路。所述无线链路可包括设在所述毫米波振荡器上的发送机和设在所述数字电路上的接收机。或者，所述链路可包括物理链路。所述物理链路可包括任一或所有以下组件:同轴电缆、波导、波腔和连接器。
[0025]所述中央处理器可包括一个或多个内存高速缓存。所述内存高速缓存可包括随机存取存储器(RAM)。优选地，所述内存高速缓存包括非易失内存。有益地，这样能对功率损失和/或功率尖峰提供保护。非易失内存高速缓存可包括磁阻随机存取内存(MRAM)和/或自旋电子技术。
[0026]所述计算机可进一步包括数据总线，所述数据总线可连接到所述数字电路上。有益地，这样使得所述数字电路能连接到任何其他计算机组件上。所述数据总线可包括任何合适的技术以将数据传输到所述数字电路和/或从所述数字电路传出。用于将数据传输到所述数字电路和/或从所述数字电路传出的合适的现代技术，包括但不限于以下技术:Infiniband EDR/HDR/NDR、视线光学器件或红外波长莫尔斯电码。
[0027]所述计算机可包括屏蔽装置。所述屏蔽装置可用于保护所述设备至少部分不受外部毫米波源辐射。另外，或者说，所述屏蔽装置可用于保护外部物体不受所述毫米波振荡器发射的毫米波的辐射。
[0028]所述计算机可包括对该领域技术人员显而易见的公知计算机元件的任何组合。
[0029]根据本发明的第三个方面，提供了一种包括主板、中央处理器和时钟信号发生机构的计算机，其中所述中央处理器和时钟信号发生机构均安装在所述主板上，其特征在于，所述时钟信号发生机构包括毫米波振荡器且与中央处理器充分分开以免与其热接触。
[0030]根据本发明第三个方面的计算机，若需要或适用，包含根据本发明第一个方面所述的数字电路，或根据本发明第二个方面所述的计算机的任何或所有特征。
[0031]这样的布置降低了用冷却系统调节中央处理器温度的需要。
【专利附图】
【附图说明】
[0032]图1为现有技术计算机主板的示意图；及
[0033]图2为根据本发明的计算机主板的示意图。
【具体实施方式】
[0034]以下将参考附图通过实例对实施方案进行说明以便更清楚地理解本发明。
[0035]参见图1，现有技术的计算机通常包括主板100，以及安装在主板上的其他组件、系统时钟101和中央处理器(CPU) 102。
[0036]系统时钟101通常包括石英晶体，可用于产生系统时钟信号并通过链路103将所述信号传递至CPU102。
[0037]CPU102包括位于其上、可用于产生是系统时钟信号倍数的处理时钟信号的时钟信号发生机构102a。例如，处理时钟信号的频率可比系统时钟信号大两倍或三倍。时钟信号发生机构102a通常还包括振荡系统，如石英晶体，所述振荡系统需要消耗功率且会产生大量的热，这样会降低CPU的稳定性，因此通常需要冷却系统以保证CPU102不会过热。对于较高的处理速度，可能需要非常高效的冷却系统以防止损坏CPU102。
[0038]时钟信号发生机构102a振荡越快，产生的热量越大。因此，为了用所述现有技术的布置实现较高的处理速度，就需要更高效的冷却系统。
[0039]参见图2，根据本发明的计算机包括主板200，以及安装在主板上的其他组件、毫米波振荡器201和中央处理器(CPU) 202。
[0040]毫米波振荡器201可用于产生时钟信号并通过链路203将信号传递至CPU202。时钟信号可用作系统时钟信号和CPU202的处理时钟信号。
[0041 ] 链路203可包括任何合适的链路，具体可为无线或物理链路。对于采用物理链路203的实施方案，所述物理链路可包括任一或所有以下组件:同轴电缆、波导、波腔和连接器。
[0042]有益地，毫米波振荡器201能产生比现有技术中目前可用的振荡器更高频率的时钟信号，同时产生的热量大大减少。因此，CPU202可不需要使用任何冷却系统，如果需要，相比现有技术所需要的更小的冷却系统就足够了。此外，CPU202在布置方面将更稳定。这种布置比现有技术的布置需要更少的功率，因此可提高根据本发明的计算机的电池寿命。
[0043]毫米波振荡器201可包括超高频(SHF)或极高频(EHF)发送机。有益地，采用这些发送机的实施方案的放热量低，因此可不需要任何冷却系统。此外，这些实施方案使得能产生频率约达300GHz的时钟信号，大大提高了现有技术的时钟速率。
[0044]或者，毫米波振荡器201可采用光波技术。特别地，毫米波振荡器可包括红外或近可见光发送机。这些实施方案使得能产生极高时钟信号频率，约达400THZ。对于这些实施方案，若需要，该装置可额外包括冷却装置。
[0045]毫米波振荡器201可在近真空中工作。有益地，这样可降低任何外部干扰。
[0046]优选地，晕米波振荡器201与所述202充分分开以免与其热接触。有益地,这样进一步降低了用冷却系统调节CPU202温度的需要。
[0047]该计算机可包括屏蔽装置(未示出)。所述屏蔽装置可用于保护该设备至少部分不受外部毫米波源辐射。另外，或者说，所述屏蔽装置可用于保护外部物体不受毫米波振荡器201发射的毫米波的辐射。
[0048]该计算机可进一步包括现有技术已知的计算机元件的任何组合，这类元件对该领域技术人员来说是显而易见的。
[0049]特别地，CPU202可包括一个或多个内存高速缓存。所述内存高速缓存可包括随机存取存储器(RAM)。优选地，所述内存高速缓存包括非易失内存。有益地，这样能对功率损失和/或功率尖峰提供保护。非易失内存高速缓存可包括磁阻随机存取内存(MRAM)和/或自旋电子技术。
[0050]CPU202可进一步包括数据总线，所述数据总线可连接到数字电路上。有益地，这样使得数字电路能连接到任何其他计算机组件上。所述数据总线可包括任何合适的技术以将数据传输到数字电路和/或从数字电路传出。用于将数据传输到数字电路和/或从数字电路传出的合适的现代技术，包括但不限于以下技术=Infiniband EDR/HDR/NDR、视线光学器件或红外波长莫尔斯电码。
[0051]根据本发明的计算机相比现有技术的布置具有多种优势，特别是根据本发明的计算机具有每秒44.7太字节的输出潜力并能达到400THZ的计算速度。使用毫米波振荡器201使得放出的热量较少且对功率要求较低，因而CPU202需要更少的冷却。此外，由于去除了处理器上的时钟信号发生机构，使得CPU202体积更小。
[0052]当然，应理解的是，本发明并不限于上述通过实例说明的实施方案细节。
【权利要求】
1.一种装置，包括:数字电路和可用于产生时钟信号的时钟发生机构，其特征在于，所述时钟发生机构包括晕米波振荡器。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述数字电路和毫米波振荡器制成单个组件。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述数字电路和毫米波振荡器制成单独的组件。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述数字电路和毫米波振荡器通过无线链路连接。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述无线链路包括设在所述毫米波振荡器上的发送机和设在所述数字电路上的接收机。
6.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述数字电路和毫米波振荡器通过物理链路连接。
7.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述物理链路包括任一或所有以下组件:同轴电缆、波导、波腔和连接器。
8.根据以上任一项权利要求所述的装置，其特征在于，所述数字电路为集成电路。
9.根据以上任一项权利要求所述的装置，其特征在于，所述毫米波振荡器包括超高频(SHF)或极高频(EHF)发送机。
10.根据以上任一项权利要求所述的装置，其特征在于，所述毫米波振荡器采用光波技术。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述毫米波振荡器包括红外或近可见光发送机。
12.根据以上任一项权利要求所述的装置，其特征在于，所述装置额外包括冷却装置。
13.根据以上任一项权利要求所述的装置，其特征在于，所述毫米波振荡器在近真空中工作。
14.根据以上任一项权利要求所述的装置，其特征在于，所述数字电路包括一个或多个内存高速缓存。
15.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述内存高速缓存包括随机存取存储器(RAM)。
16.根据权利要求14或15所述的装置，其特征在于，所述内存高速缓存包括非易失内存。
17.根据以上任一项权利要求所述的装置，其特征在于，所述装置进一步包括与所述数字电路连接的数据总线。
18.根据以上任一项权利要求所述的装置，其特征在于，所述装置包括可用于保护所述装置不受外部毫米波源辐射的屏蔽装置。
19.根据权利要求18所述的装置，其特征在于，所述屏蔽装置还可用于保护外部物体不受所述毫米波振荡器发射的毫米波的辐射。
20.一种包括主板和根据以上任一项权利要求所述的装置的计算机，其特征在于，所述毫米波振荡器和数字电路均安装在所述主板上且所述数字电路构成所述计算机的中央处理器。
21.根据权利要求20所述的计算机，其特征在于，所述毫米波振荡器为所述中央处理器提供时钟信号。
22.根据权利要求20或21所述的计算机，其特征在于，所述毫米波振荡器还为所述计算机提供主时钟信号。
23.根据权利要求20?22中任一所述的计算机，其特征在于，所述数字电路和毫米波振荡器制成单独的元件并设在所述主板的不同区域。
24.根据权利要求23所述的计算机，其特征在于，所述毫米波振荡器与中央处理器充分分开以免与其热接触。
【文档编号】H03B9/00GK104185822SQ201380005039
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2013年1月9日 优先权日:2012年1月9日
【发明者】马丁·考尔德 申请人:芬顿系统有限公司