CN101221456A - 电子装置 - Google Patents

Abstract

一种电子装置，包含：一电子元件，根据一目标时钟信号而动作；以及一频率调整电路，用于在该电子元件正常动作前调整该目标时钟信号。频率调整电路包含：一参考值产生器，用于提供至少一第一参考值，且该第一参考值对应于该目标时钟信号的一预期频率；一比较模块，耦接至该参考值产生器，用于比较该参考值以及对应该目标时钟信号的一实际频率的一实际值以产生一比较结果；以及一调整模块，耦接至该比较模块以及一可控制时钟发生器，用于根据该比较结果调整该可控制时钟发生器使得该实际频率跟随该预期频率。

Description

电子装置

技术领域

本发明涉及一种电子装置，特别涉及一种包含一频率调整电路的电子装置，此频率调整电路被用于在一电子元件正常运作之前调整此电子元件的频率。

背景技术

通常而言，一晶片在经过许多步骤处理之后，会被分割成许多晶粒(die)。理想状态下，施加相同的电压在这些晶粒上时，这些晶粒会产生相同的效能。然而，如熟知此项技艺者所知悉，这些晶粒的特性会受到许多因素的影响，例如制造工艺情况、晶片的品质、以及晶粒的位置等。因此，施加相同的电压在晶粒上时，有可能会产生不同的效能。在此情况下，若晶粒所产生的频率不如预期，则这些晶粒会被当成失败品而舍弃，因而降低生产的成品率并增加生产的成本。因为此类制造步骤的详细情况以及相关知识者为熟知此项技艺者所知悉，故在此不再赘述。

为了减少失败的晶粒的数目，有些制造商会预先检测晶粒因为位置不同而产生的特性变动。而后可利用此类信息而提供不同的电压给不同晶粒以得到相同的操作频率。举例而言，可设计一主机板，并根据特性变动的信息提供不同的电压给不同位置的晶粒以使晶粒得到相同的所须操作频率。然而依此作法，有些晶粒可能会承受相当高的电压而造成晶粒的损坏。而且，即使根据特性变动信息提供特定电压给特定晶粒，特定晶粒仍有可能产生错误的操作频率。此种情况的发生可归因于许多因素，例如温度、湿度等。而此类的晶粒亦将增加生产的成本。因此，如何得到正确的操作频率，对许多电子元件来说是重要的课题。因此，需要有精确的频率调整电路及方法调整晶粒的操作频率。

图1示出了一美国专利US6006327，其揭露了一种选择设定装置和方法，其提供一主机板多种使用者定义的设定。主机板100包含一CPU110、耦接至CPU110的一芯片组120、耦接至芯片组120的时钟发生器150、耦接至芯片组120的延迟电路170、耦接至芯片组120的第一锁存电路181、以及耦接至延迟电路170的重置电路160。在主机板100启动后，CPU 100通过芯片组120将一第一设定转换至第一锁存电路181，使得第一设定被锁存在第一锁存电路181内。同时，CPU 100亦触发延迟电路170以开始计算时间。延迟电路170在一重置时间后输出一触发信号至重置电路160。触发信号使得重置电路160重新启动主机板100。在主机板100重新启动后，芯片组120自第一锁存电路181撷取第一设定，并根据此第一设定设定主机板。此外，主机板100亦可具有一电压调整器165、且选择设定装置以及方法可利用一第二锁存电路182以自CPU 110锁存一第二设定，并将锁存的设定传送至电压调整器165使得电压调整器165根据设定输出一电压。

此类系统是在系统开启后调整操作频率，然而，系统有可能因为电子元件操作在错误的操作频率而无法正常开启。此外，此类系统调整频率的方式藉由软件调整，因此若系统无法正常开启，便无法利用软件调整操作频率。美国专利2005/0062507亦揭露了类似的装置，因此也会有类似的问题。

因此，需要本发明来解决上述问题。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一电子装置，其具有一频率调整电路，用于在该电子元件正常动作前(例如：完全启动)调整电子元件的操作频率。

因此，本发明的目的是提供一电子装置，其具有一频率调整电路，用于产生一目标时钟信号，并使目标时钟信号跟随一参考值，且此参考值根据一参考值产生器的一特定硬件结构而决定。

本发明的实施例揭露了一种电子装置，包含：一电子元件，根据一目标时钟信号而动作；以及一频率调整电路，用于在该电子元件正常动作前调整该目标时钟信号。频率调整电路包含：一参考值产生器，用于提供至少一第一参考值，且该第一参考值对应于该目标时钟信号的一预期频率；一比较模块，耦接至该参考值产生器，用于比较该参考值以及对应该目标时钟信号的一实际频率的一实际值以产生一比较结果；以及一调整模块，耦接至该比较模块以及一可控制时钟发生器，用于根据该比较结果调整该可控制时钟发生器使得该实际频率跟随该预期频率。

此电子装置可为一计算机系统，其可包含：一存储单元，用于存储操作计算机系统的软件；一处理单元，耦接至存储单元以及频率调整电路，用于读取软件以操作计算机系统，并用于控制频率调整电路。频率调整电路在处理单元读取软件之前调整目标时钟信号以操作计算机系统。通常而言，上述软件是一操作系统(operation system，OS)。

根据上述电路，电子元件的制造规格得以被放宽，且电子元件的表现效能亦得以增加。而且，上述的频率调整电路亦可被使用在各类型的电子装置，并不限定于本发明所提及的电子装置。

附图说明

图1示出了现有技术的选择设定装置以及方法，用于提供计算机的主机板多种设定。

图2示出了根据本发明的第一较佳实施例的频率调整电路。

图3示出了根据本发明的第二较佳实施例的频率调整电路。

图4示出了一比较单元的电路图，用于决定图2和图3所示的频率调整电路是否应该被启动。

图5示出了根据本发明的较佳实施例的频率调整方法。

附图符号说明

100  主机板

110  CPU

120  芯片组

130  AGP界面

140  PCI界面

150  时钟发生器

160  重置电路

165  电压调整器

170  延迟电路

181  第一锁存电路

182  第二锁存电路

200  频率调整电路

203  比较模块

205  调整模块

207  可控制时钟发生器

209  电子元件

211  存储元件

213  处理单元

300  频率调整电路

301  比较单元

303  计算单元

305  参考时钟发生器

307  控制器

309  电源供应器

400  比较单元

401  比较器

405  热电压产生电路

407  电阻

409  电压调节元件

具体实施方式

请参照图2，图2示出了根据本发明的第一较佳实施例的频率调整电路200。如图2所示，频率调整电路200包含一比较模块203、一调整模块205以及一可控制时钟发生器207。可控制时钟发生器207用于产生一目标时钟信号TCS。参考值产生器201用于提供至少一参考值RFV，此参考值RFV对应于希望目标时钟信号TCS所达到的预期频率。比较模块203耦接至参考值产生器201，用于比较参考值RFV以及对应目标时钟信号TCS的一实际频率的一实际值以产生一比较结果CS。调整模块205耦接至比较模块203以及一可控制时钟发生器207，用于根据该比较结果CS调整可控制时钟发生器207使得实际频率跟随参考值RFV。

参考值产生器201可为提供固定参考值的元件，例如一电阻。或者，参考值产生器201可为提供可变动参考值的元件，例如一跳线开关(jumper)、一指拨开关(dip switch)或一缓存器。须注意的是，上述例子仅用于举例，并非用于限定本发明。若参考值产生器201为缓存器，则可藉由更新参考值产生器201以改变参考值RFV。易言之，参考值产生器201根据其硬件结构提供一参考值RFV，并非根据软件而改变参考值RFV。由于如何藉由上述的元件提供参考值为熟知此项技艺者所知悉，故在此不再赘述。

须注意的是，上述“跟随参考值RFV”的定义可根据不同的电路设计而决定。举例来说，实际值可被调整成相同于参考值RFV，亦可与参考值RFV相差于一定范围内。或者，参考值产生器201亦可提供另一参考值，此参考值对应于目标时钟信号TCS的另一预期值。且该调整模块205可根据比较结果CS调整可控制时钟发生器207以使实际值落在两参考值所定义的一区间内。

根据本发明的较佳实施例，频率调整电路200可用于调整一计算机系统的主机板的电子元件209的频率。此计算机包含一存储装置211以及一处理单元213。存储装置211用于存储操作计算机系统的软件，例如一操作系统(OS)，处理单元213用于读取存储装置211所存储的软件，并根据此软件控制计算机系统。频率调整电路200在处理单元211读取软件以操作计算机系统之前调整目标时钟信号TCS。易而言之，频率调整电路200在电子元件209正常动作前调整目标时钟信号TCS。且在此例中，在处理单元211读取软件以操作计算机系统之后(也就是电子元件209正常动作后)，频率调整电路200被关闭。此外，此计算机系统可更包含一监测元件(未示出)，以周期性的监测电子元件以决定的操作频率以决定频率调整电路200是否应该开启以调整电子元件的操作频率或是保持关闭的状态。藉由此方法，操作频率可被保持在预定值或预定周期内。

在本实施例中，电子元件209是裸晶，频率调整电路200与电子元件209一同封装在同一芯片中，但并非用于限定本发明；故若在实施时特地不将频率调整电路200与电子元件209一起封装为同一芯片，亦应为本发明涵盖的范围。

请参照图3，图3示出了根据本发明的第二较佳实施例的频率调整电路300。在此实施例中，图2中所示的计算模块203包含一比较单元301、一计算单元303以及一参考时钟发生器305，而调整模块205包含一控制器307以及一电源供应单元309。参考时钟发生器305用于产生具有固定频率的参考时钟信号RFC。计算单元303耦接至参考时钟发生器305以及可控制时钟发生器207，用于根据参考时钟信号RCS以及目标时钟信号TCS计算实际值。比较单元301耦接至计算单元303，用于比较参考值RFV以及实际值ACV以产生比较结果CS。

根据较佳实施例，计算单元303包含一计数器(未示出)，用于取样目标时钟信号TCS以计算实际值ACV。在此例中，计数器的位数根据实际值而决定。较佳的做法为，计数器的位数根据实际值的可能最大值以及可能最小值而决定。举例来说，若目标时钟信号TCS被取样10秒以计算实际值，且在10秒中计数出的数字为512。则目标时钟信号TCS的可能最大值便被假设成512的两倍，也就是1024，而计数器的较佳位数便被设定成10(因为2的10次方等于1024)。须注意的是，此处的取样时间10秒仅用于举例，并非用于限定本发明。

而且，在控制器307控制电源供应单元309以改变控制电压后，电源供应单元309所提供的控制电压可能在一段时间内会呈现不稳定的状态。如此亦造成了目标时钟信号TCS的不稳定。因此对计数器而言，在控制电压稳定之后才计数目标时钟信号TCS是比较好的作法。此外，可利用软件或硬件将计算单元303以及可控制时钟发生器207开启换关闭以降低功率消耗。

同样的，在此实施例中，上述“跟随参考值RFV”的定义可根据不同的电路设计而决定。举例来说，实际值可被调整成相同于参考值RFV，亦可与参考值RFV相差于一定范围内。或者，参考值产生器201亦可提供另一参考值，此参考值对应于目标时钟信号TCS的另一预期值。且调整模块205可根据比较结果CS调整可控制时钟发生器207以使实际值落在两参考值所定义的一区间内。

根据本发明的较佳实施例，频率调整电路300位于一计算机系统的主机板上并用于在芯片正常工作后调整主机板上的芯片的频率，此芯片即为晶片制造而成的晶粒。此主机板是根据一操作系统(OS)所操作。且在此例中，在芯片正常动作后，频率调整电路300被关闭。此计算机系统可更包含一监测元件(未示出)，以周期性的监测电子元件以决定的操作频率以决定频率调整电路200是否应该开启以调整电子元件的操作频率或是保持关闭的状态。

须注意的是，上述元件的连接关系和位置仅用于举例，并非用于限定本发明，熟知此项技艺者当可根据其需求而在本发明所述的概念下任意更改元件的连接关系及位置。举例来说，电源供应单元309并不限于一定得设置于调整模块205之中。

图4示出了一比较单元400的电路图，用于决定图2和图3所示的频率调整电路是否应该被启动。须注意的是，此电路图仅用于举例，并非用于限定本发明。

如图4所示，比较单元400包含一比较器401、一电压电平Vcc、一热电压产生电路405。比较器401用于在第一输入接收对应于电子元件209的温度的一热电压Vthe以及在第二输入接收一参考电压Vref，并用于比较热电压Vthe以及参考电压Vref以产生一输出信号Sout以使能频率调整电路。热电压产生电路403，用于根据电压电平Vcc以及电子元件209的温度产生热电压Vthe。

在此例中，热电压产生电路403包含一电阻407以及一电压调节元件409。电阻407具有耦接至电压源403的第一端以及耦接至比较器401的第一输入端。电压调节元件409的一端耦接至比较器401的第一输入以及电阻407的第二端，且电压调节元件409的调节量根据电子元件209的温度而决定。在此例中，电压调节元件409可为一热电阻或一齐纳二极管(zener diode)。

须注意的是，图4所示的电路结构仅用于举例，并非用于限定本发明。熟知此项技艺者当可利用其它电路以达到相同的功能。

换句话说，比较器401比较跟电子元件209的温度相对应的一第一信号(热电压Vthe)以及一第二信号(Vref)以产生一输出信号Sout，用于使能频率调整信号200或300。而且，比较单元400更可用于比较一第一信号以及一第二信号，用于产生跟电子元件209的温度相对应的一输出信号以使能频率调整信号200或300。如此亦在本发明的范围之内。

请参照图5，图5示出了根据本发明的较佳实施例的频率调整方法，其对应于图2和图3所示的电路。须注意的是，图5仅用于举例图2和图3所示的电路的动作方式，并非用于限定本发明。

此方法包含：

步骤500：开始。

步骤501：设定参考值产生器。

步骤503：启动使用频率调整电路的系统。

步骤505：重置系统时钟发生器。

步骤507：初始化/使能参考值产生器。

步骤509：实际值是否跟随参考值？若是，到步骤511，若否，到步骤515。其中，实施值的产生方式可参考图2或图3中的说明，故在此不再赘述。

步骤511：电子元件正常动作。

步骤513：是否需要周期性监控？若否，回到步骤511，若是，到步骤507以初始化参考值产生器。

步骤515：调整电子元件的操作频率。

须注意的是，若参考值产生器是一缓存器或是任何具有类似功能的电子元件，则在步骤503之后，参考值可被更新。而且，在步骤507中，并不一定要使参考值产生器以产生新的参考值，亦可以延用原本的参考值进行后续的动作。举例来说，在步骤513和515之后，不一定要以新的参考值和实际值比较，可以使用原本的参考值来作为更动电子元件的操作频率的依据。

根据前述的系统和方法，芯片的操作频率可以被维持在适当的单一值或是适当的范围，藉此芯片的制造工艺条件(process window)可被放宽，且生产成本可被降低。须注意的是，前述的频率调整电路以及方法可被使用在其它电子装置或其它应用上。举例来说，可利用前述系统和方法降低电子系统的能量消耗，其亦在本发明的范围之内。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (16)

1.一种电子装置，包含：

一电子元件，根据一目标时钟信号而动作；以及

一频率调整电路，用于调整该目标时钟信号，包含：

一参考值产生器，用于提供至少一第一参考值，且该第一参考值对应于该目标时钟信号的一预期频率；

一比较模块，耦接至该参考值产生器，用于比较该参考值以及对应该目标时钟信号的一实际频率的一实际值以产生一比较结果；以及

一调整模块，耦接至该比较模块以及一可控制时钟发生器，用于根据该比较结果调整该可控制时钟发生器使得该实际频率跟随该预期频率。

2.如权利要求1所述的电子装置，该频率调整电路是在该电子元件正常动作前调整该目标时钟信号。

3.如权利要求1所述的电子装置，其中，该参考值产生器是一跳线开关、一指拨开关或一缓存器。

4.如权利要求1所述的电子装置，其中，该调整模块包含：

一控制器，耦接至该比较模块，用于根据该比较结果产生一控制信号；以及

一电源供应单元，耦接至该控制器以及该可控制时钟发生器，用于产生一控制电压以控制该可控制时钟发生器。

5.如权利要求1所述的电子装置，其中，该比较模块包含：

一参考时钟发生器，用于产生具有固定频率的参考时钟信号；

一计算单元，耦接至该参考时钟发生器以及该可控制时钟发生器，用于根据该参考时钟信号以及该目标时钟信号计算该实际值；以及

一比较单元，耦接至该计算单元，用于产生该比较结果。

6.如权利要求5所述的电子装置，其中，该计算单元包含一计数器，用于取样该目标时钟信号以计算该实际值。

7.如权利要求5所述的电子装置，其中，该调整模块包含：

一控制器，耦接至该比较模块，用于根据该比较结果产生一控制信号；以及

一电源供应单元，耦接至该控制器以及该可控制时钟发生器，用于产生一控制电压以控制该可控制时钟发生器。

8.如权利要求1所述的电子装置，其中，该参考值产生器更提供一第二参考值，该第二参考值对应于该目标时钟信号的另一预期频率，且该调整模块根据该比较结果调整该可控制时钟发生器以使该实际值落在该第一和第二参考值所定义的一区间。

9.如权利要求1所述的电子装置，更包含一监测单元，用于在该电子元件正常运作后监测该电子元件的操作频率以决定该调整模块是否调整该电子元件的操作频率。

10.如权利要求1所述的电子装置，更包含一比较单元，用于比较一第一信号以及一第二信号以产生对应于该电子元件的温度以使能该频率调整电路。

11.如权利要求1所述的电子装置，更包含一比较单元，用于比较对应于该电子元件的温度的第一信号以及一第二信号以产生对应于该电子元件的温度，以使能该频率调整电路。

12.如权利要求11所述的电子装置，其中，该比较单元包含：

一电压源，用于产生一电压电平；

一热电压产生电路，用于跟据该电压电平以及该电子元件的该温度产生该热电压；

一比较器，具有耦接于该热电压产生电路的一第一输入，用于在该第一输入接收对应于该电子元件的温度的一热电压以及在一第二输入接收一参考电压，并用于比较该热电压以及该参考电压以产生一输出信号以使能该频率调整电路。

13.如权利要求11所述的电子装置，其中，该热电压产生电路包含：

一电阻，具有一第一端以及一第二端，该第一端耦接于该电压源，而该第二电压耦接于该比较器的一第一输入；以及

一降压电路，耦接于该比较器的一第二输入以及该电阻的该第二端，其中，该降压电路所降低的电压根据该电子元件的温度而变动。

14.如权利要求13所述的电子装置，其中，该电压调节元件是一热电阻或一齐纳二极管。

15.如权利要求1所述的电子装置，是一计算机系统，包含：

一存储单元，用于存储操作该计算机系统的软件；

一处理单元，耦接至该存储单元以及该频率调整电路，用于读取该软件以操作该计算机系统，并用于控制该频率调整电路；

其中，该频率调整电路在该处理单元读取该软件之前调整该目标时钟信号以操作该计算机系统。

16.如权利要求15所述的电子装置，其中，该软件是一操作系统。

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