CN101669037A - 监视数字系统的可靠性 - Google Patents

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CN101669037A CN200880014008A CN200880014008A CN101669037A CN 101669037 A CN101669037 A CN 101669037A CN 200880014008 A CN200880014008 A CN 200880014008A CN 200880014008 A CN200880014008 A CN 200880014008A CN 101669037 A CN101669037 A CN 101669037A
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Abstract

提供了一种系统和方法，用于持续地监视数字系统的可靠性或老化，以及在数字系统操作降低至指定阈值下时发出警告信号。此技术包含：与所述数字系统一起实现环形振荡器传感器，其中所述环形振荡器传感器的逻辑和/或器件百分比组成镜像所述数字系统内的逻辑和/或器件百分比组成。计数器逻辑与所述环形振荡器传感器耦合，以将输出的计数信号转换为振荡频率，而控制逻辑与所述计数器逻辑耦合，以周期性地评估所述环形振荡器传感器的振荡频率，以及如果发生以下情况中的至少一个，则生成指示可靠性降低的警告信号：(i)测量或估计的振荡频率低于警告阈值频率；或(ii)测量振荡频率间的差的测量或估计的变化率超过可接受的变化率阈值。

Description

监视数字系统的可靠性
技术领域
本发明一般地涉及故障预测领域，具体而言，本发明涉及用于数字系统的基于环形振荡器传感器的可靠性测量系统和方法。
背景技术
组成例如集成电路的数字系统(或更大的系统)的各组件的故障率在根本上与各种参数相关，所述参数包含工作温度以及数字系统的规模和互连几何。虽然数字系统的内建测试会试图预测给定类型的数字系统的生命周期，但未提供所制造类型的每个特定数字系统的老化信息。目前，客户或用户只有在发生重大系统故障后才能得知数字系统的问题。虽然数字系统的重大故障易于识别，但“软”故障(即数字系统性能或可靠性明显降级)可能不引人注意，其意味着数字系统的此类老化可能导致计算与数据中未被发现的难以从中恢复的错误。
发明内容
在此提供了一种方法，用于主动地监视或估计特定数字系统的老化与可靠性，并且用于例如在所述数字系统的工作降级，或具体而言，关联环形振荡器传感器的工作降级超过指定阈值的情况下，发出警告信号。
因此，在一方面中，提供了一种监视数字系统的可靠性的系统。该系统包含：至少一个环形振荡器传感器，其与所述数字系统一起实现，用于促进监视所述数字系统的可靠性，其中所述数字系统包含电路组成，该电路组成包含至少一个逻辑类型，所述至少一个逻辑类型包含至少一个器件类型。所述至少一个环形振荡器传感器包含电路组成，其包含根据所述数字系统的电路组成而选择的至少一个逻辑类型或至少一个器件类型中的一个或多个，以将所述至少一个环形振荡器传感器的老化与所述数字系统的老化相互关联。所述至少一个环形振荡器传感器输出计数信号，并且所述系统还包含计数器逻辑与控制逻辑。所述计数器逻辑与所述至少一个环形振荡器传感器耦合，用于将所述计数信号转换为振荡频率，而所述控制逻辑与所述计数器逻辑耦合，以周期性地评估所述至少一个环形振荡器传感器的振荡频率，以及如果发生以下情况中的至少一个，则生成警告信号，所述警告信号指示所述至少一个环形振荡器传感器的可靠性降低，因而指示所述数字系统的可靠性降低：(i)所述至少一个环形振荡器传感器的测量或估计振荡频率低于所述数字系统的警告阈值频率；或(ii)所述至少一个环形振荡器传感器的所测量的振荡频率间的差的测量或估计的变化率超过所述数字系统的可接受的变化率阈值。
在另一方面中，提供了一种监视数字系统的可靠性的系统，所述系统包含至少一个环形振荡器传感器，其嵌入所述数字系统，用于促进监视所述数字系统的可靠性。所述数字系统包含电路组成，其包含至少一个逻辑类型和在所述至少一个逻辑类型内使用的至少一个器件类型。所述至少一个环形振荡器传感器包含电路组成，其至少部分地镜像所述数字系统的电路组成中使用的至少一个逻辑类型和至少一个器件类型的百分比，其中所述至少一个环形振荡器传感器的老化被与所述数字系统的老化相互关联。所述至少一个环形振荡器传感器输出计数信号，而所述系统还包含计数器逻辑与控制逻辑。所述计数器逻辑与所述至少一个环形振荡器传感器耦合，以将所述计数信号转换为振荡频率，而所述控制逻辑与所述计数器逻辑耦合，以周期性地评估所述至少一个环形振荡器传感器的振荡频率，以及如果发生以下情况中的至少一个，则生成警告信号，所述警告信号指示所述至少一个环形振荡器传感器的可靠性降低，因而指示所述数字系统的可靠性降低：(i)所述至少一个环形振荡器传感器的测量或估计振荡频率低于所述数字系统的警告阈值频率；或(ii)所述至少一个环形振荡器传感器的所测量的振荡频率间的差的测量或估计的变化率超过所述数字系统的可接受的变化率阈值。
在另一方面中，提供了一种监视数字系统的可靠性的方法。此方法包含：获得至少一个环形振荡器传感器，其嵌入数字系统，用于促进监视所述数字系统的可靠性，所述数字系统包含电路组成，该电路组成包含至少一个逻辑类型，所述至少一个逻辑类型包含至少一个器件类型，并且其中所述至少一个环形振荡器传感器的逻辑和器件类型组成百分比镜像所述数字系统内的至少一个逻辑类型或至少一个器件类型中的一个或多个的电路组成百分比，由此将所述至少一个环形振荡器传感器的老化与所述数字系统的老化相互关联，所述至少一个环形振荡器传感器输出计数信号；将所述至少一个环形振荡器传感器的计数信号转换为所述至少一个环形振荡器传感器的振荡频率；以及周期性地评估所述至少一个环形振荡器传感器的振荡频率，以及如果发生以下情况中的至少一个，则生成警告信号，所述警告信号指示所述至少一个环形振荡器传感器的可靠性降低，因而指示所述数字系统的可靠性降低：(i)所述至少一个环形振荡器传感器的测量或估计振荡频率低于所述数字系统的警告阈值频率；或(ii)所述至少一个环形振荡器传感器的所测量的振荡频率间的差的测量或估计的变化率超过所述数字系统的可接受的变化率阈值。
此外，通过本发明的技术实现了附加特性和优点。在此详细描述了本发明的其他实施例和方面并且它们被视为要求保护的发明的一部分。
附图说明
在说明书结尾处的权利要求中具体指出并明确要求保护了被视为本发明的主题。从下面结合附图的详细说明，本发明的上述和其他目标、特性和优点将是显而易见的，这些附图是：
图1示出根据本发明一方面的监视系统的实施例；
图2示出根据本发明一方面的采用监视系统的数字系统的实施例，所述监视系统的环形振荡器传感器内的器件类型与数字系统的器件类型相同；
图2A-2D示出根据本发明一方面的可在要监视的数字系统中采用的“非”门逻辑的各个器件类型实例；
图3示出根据本发明一方面的采用监视系统的数字系统的备选实施例，所述监视系统的环形振荡器传感器内的逻辑类型与数字系统的逻辑类型相同；
图4示出根据本发明一方面的采用监视系统的数字系统的其他实施例，其环形振荡器传感器内的逻辑和器件类型与被观察数字块的逻辑和器件类型相同；
图5示出根据本发明一方面的包含多个数字功能块的数字系统，每个功能块具有监视系统的关联环形振荡器传感器，其中每个环形振荡器传感器与数字系统的逻辑类型与器件类型的百分比相同；
图6示出根据本发明一方面的具有多个电路区域的数字功能块的一个实施例，每个电路区域具有监视系统的关联环形振荡器传感器，后者与数字系统的逻辑类型和器件类型的百分比相同；
图7示出根据本发明一方面的具有监视系统的关联环形振荡器传感器的数字功能块的一个实施例，所述监视系统和被监视数字功能块由同一电源供电；
图8示出根据本发明一方面的具有多个数字功能块的数字系统的一个实施例，每个块具有监视系统的关联环形振荡器传感器，其与数字功能块由同一电源供电；
图9示出根据本发明一方面的数字功能块和(监视系统的)关联环形振荡器传感器的一个实施例，由数字功能块处接收的请求启用所述环形振荡器传感器；
图10示出根据本发明一方面的包含多个数字功能块的数字系统的一个实施例，每个功能块具有(监视系统的)关联环形振荡器传感器，由被监视数字功能块处接收的相应请求启用所述环形振荡器传感器；
图11以图形方式描绘了根据本发明一方面的数字系统和相关环形振荡器传感器生命周期，示出与数字系统的最大工作频率的老化相比较的两个不同环形振荡器传感器的振荡频率老化；
图12是根据本发明一方面的跟踪环形振荡器传感器的振荡频率的逻辑的一个实施例的流程图；
图13是根据本发明一方面的执行振荡频率趋势分析并根据其结果生成警告信号的逻辑的一个实施例的流程图；
图14是根据本发明一方面的执行振荡频率趋势分析并根据其结果生成警告信号的逻辑的备选实施例的流程图；
图15是根据本发明一方面的执行振荡频率趋势分析并根据其结果生成警告信号的逻辑的另一实施例的流程图；
图16是根据本发明一方面的实现可变采样周期以评估环形振荡器传感器的振荡频率的逻辑的一个实施例的流程图；以及
图17示出结合本发明的一个或多个方面的计算机程序产品的一个实施例。
具体实施方式
如上所述，在此提供一种监视系统及方法，用于主动地跟踪特定数字系统的老化及可靠性，以及如果例如监视系统的降级超过预先指定的阈值，则发出警告信号。“数字系统”指任何数字系统或电路，其包含例如处理器、以及简单或复杂的未基于处理器的数字电路、存储器等。作为一个特定实例，数字系统是微处理器，而指定阈值为数字系统的最大工作频率的预先定义的可接受级别。
具体而言，在此提供一种监视数字系统的可靠性的技术，所述数字系统采用与其一起实现(例如，嵌入其中)的一个或多个环形振荡器传感器。在一个实施例中，一个或多个环形振荡器传感器集成到数字系统的可用空间内。作为特定实例，数字系统可包含半导体器件，而一个或多个环形振荡器传感器集成到半导体器件内，邻近被监视数字系统的一个或多个数字功能块(或一个或多个电路区域)或位于其中，以促进将环形振荡器传感器的老化与数字系统的老化相互关联。
此外，根据本发明的一方面，监视系统的一个或多个环形振荡器传感器具有电路组成，其包含一个或多个逻辑类型和/或器件类型，它们镜像要监视的数字系统的电路组成。在此使用的“逻辑类型”指诸如“与”逻辑电路、“与非”逻辑电路、“或”逻辑电路、“或非”逻辑电路、或“非”门电路之类的逻辑电路类型。“器件类型”指用于实现特定逻辑类型的器件的类型。例如，薄氧化物器件、厚氧化物器件、低VT掺杂的器件、或高VT掺杂的器件可用于实现数字系统的电路组成的一个或多个逻辑类型。在一个实例中，器件类型指晶体管类型，其包含薄氧化晶体管、厚氧化晶体管、低VT掺杂的晶体管、或高VT晶体管中的一个或多个。
作为一个实例，如果要监视的数字系统的电路组成包含多个逻辑类型，且多个逻辑类型包含50％的“与非”逻辑电路与50％的“非”门逻辑电路，则与数字系统一起实现的环形振荡器传感器包含镜像数字系统的电路组成的组成，即其包含50％的“与非”逻辑电路和50％的“非”门逻辑电路。类似地，如果数字系统的电路组成的50％“与非”逻辑电路为100％薄氧化物器件，则环形振荡器传感器中的50％“与非”逻辑电路也为100％薄氧化物器件。这样，用于实现数字系统电路组成的逻辑类型的多个器件类型也在与数字系统一起实现的环形振荡器传感器内被镜像。这允许数字系统的老化和与数字系统关联的环形振荡器传感器的老化之间更好的相互关联。此外，环形振荡器传感器的振荡频率更紧密地适应数字系统的最大工作频率，因为不同的器件类型和逻辑类型通常具有不同的运行速度。
除了一个或多个环形振荡器传感器之外，在此提供的监视系统和方法采用计数器逻辑和控制逻辑。计数器逻辑耦合到环形振荡器传感器，以将环形振荡器传感器的计数信号转换为振荡频率。控制逻辑耦合到计数器逻辑，以周期性地评估一个或多个环形振荡器传感器的振荡频率，以及在发生以下情况中的至少一个时生成警告信号，所述警告信号指示一个或多个环形振荡器传感器的可靠性降低，因而指示所述数字系统的可靠性降低：(i)至少一个环形振荡器传感器的测量或估计的振荡频率低于数字系统的警告阈值频率，或(ii)至少一个环形振荡器传感器的测量振荡频率间的差的测量或估计的变化率超过数字系统的可接受的变化率阈值。在一种实施方式中，计数器逻辑和控制逻辑耦合到多个与数字系统一起实现的环形振荡器传感器。在备选实施方式中，每个环形振荡器传感器可具有其自己的用于执行上述功能的关联计数器逻辑和控制逻辑，在此情况下，将跨数字系统实现多个单独的监视系统。
以下参照图1-17详述本发明的上述和其他方面。
当前监视数字系统的老化的技术有许多缺点。典型地，缺乏物理变换器(transducer)来直接感测及测量数字系统的老化，并且系统级别老化检测仅检测“机器检查”或应用软件错误。没有测量特定数字系统的老化的直接技术。此外，没有在数字系统中针对即将发生的老化相关故障而提出警告的技术，也没有可避免因“软性老化”情况而导致运算失灵的技术。数字系统测试一般都很昂贵、费时、且不够全面。
在典型数字系统生命周期模型中，在制造数字系统及其生命周期之初，数字系统的最大工作频率(F最大)高于数字系统的指定(即，要求)最大工作频率(F指定)。随着数字系统的老化，若干因素会导致系统性能的降低，因而减低最大工作频率。降低数字系统性能的因素取决于特定系统与使用系统的环境。例如，如果数字系统包含处理器，则导致老化的各种因素可包含数字系统的热选取(hot election)、电迁移(electromigration)、以及热扩张(thermal expansion)等。
可能有两种故障模式。第一，为硬性故障，代表数字系统的突然故障。软性老化则发生在数字系统的运行逐渐降低至厂商所指定的最小工作频率(F指定)或以下。由于此类老化是逐渐式的，因此使用者可能不会注意到软性老化故障，这意味着此类老化可能导致计算及数据中的未察觉错误。一旦已知数字系统的最大工作频率(F最大)下降到厂商指定的数字系统的最大工作频率(F指定)之下，即数字系统无法在所需条件下运行，则必须替换或修复系统。不幸的是，系统在厂商所指定的最大工作频率(F最大)、或接近此工作频率下运行所累积的老化效应可能会导致数据块中的单一位错误，使得使用测试指令向量难以检测此类错误的发生。在老化的数字系统中，这通常使得难以区分好坏数据结果之间的边界。
图1描述了将与数字系统一起实现以便监视数字系统可靠性的监视系统的一个实施例。此监视系统(标示为100)包含一个或多个环形振荡器传感器110、一个或多个驱动器119、一个或多个计数器逻辑块120、以及一个或多个控制逻辑块130。每个环形振荡器传感器110具有一般包含多个组件的组成。在图1的实施例中，环形振荡器传感器110包含与双输入“与非”逻辑电路114串联的多个“非”门112。“与非”电路114的第一输入为使能输入(enable input)115，而第二输入为来自环形振荡器传感器110的输出的反馈信号117。公共电源电压VDD驱动环形振荡器传感器的组件。此环形振荡器传感器110(在与数字系统相互关联并与数字系统一起实现时)提供电路级别的传感器/变换器，以感测数字处理器的老化。
如下详述，通过与数字系统一起实现环形振荡器管理器(例如在包含数字系统的半导体管芯上的可用空间内)，环形振荡器传感器的老化可被调整为紧密镜像或关联数字系统的老化。环形振荡器传感器110为模拟环形振荡器传感器，其通过驱动器119而与计数器逻辑120分离。计数器逻辑120包含分频器122，其用作模数转换器，而计数器寄存器124是可选的，用以减少实现计数器逻辑所需的位数。可以如在此所述增强环形振荡器传感器-数字系统老化的相互关联，方法如下：提供与数字系统的特定数字功能块关联的多个环形振荡器传感器，和/或与数字系统的不同电路区域关联的多个环形振荡器传感器，以及使用数字系统的关联数字功能块或电路区域所使用的公共电源来为每个环形振荡器传感器供电，并使得每个环形振荡器传感器仅响应在数字功能块(或电路区域)处接收的请求，因而确保仅在对应数字功能块(或电路区域)活动时，环形振荡器传感器才活动。本发明的这些与其他方面将详述如下。
有利地，在此提供的环形振荡器传感器与数字系统的数字逻辑性能以及因此其老化效应相同。所述环形振荡器传感器为简单的低功率传感器电路，并与高准确性的计数器逻辑一起实现。控制逻辑130实现多种过程之一，以周期性地评估一个或多个环形振荡器传感器的振荡频率，并生成指示环形振荡器传感器的可靠性降低，以及因此指示数字系统(其在设计及运行上与所述环形振荡系统相互关联)的可靠性降低的警告信号。
图2描述了数字系统201的简化实施例，数字系统201包含被观察或监视的数字功能块205，以及监视系统200，监视系统200具有环形振荡器传感器210，后者具有与数字功能块205的器件类型组成相同的电路组成。如图所示，数字功能块205具有电路组成，其包含一种逻辑类型，即“非”门逻辑电路。然而，每个“非”门逻辑电路利用不同的器件类型实现。例如，图2A-2D描述了四个可能用于实现“非”门逻辑电路的器件类型。图2A中，所示的薄氧化物器件包含平行相连的NFET与PFET对。图2B示出厚氧化物器件，而图2C与2D分别示出低VT掺杂的器件以及高VT掺杂的器件。每个图代表本发明所采用的不同器件类型。可以使用诸如针对图2A-2D的“非”门所示的不同器件类型类似地实现其他逻辑电路。在一个实例中，器件类型指具有不同功能特征的晶体管设计类型。为了增强老化效应的相互关联，图2中所使用的环形振荡器传感器的器件类型与被监视的数字功能块205中所使用的器件类型相同。
图3示出根据本发明一方面的数字系统301和监视系统300的备选实施例。在此实施例中，数字系统301包含被观察的数字块305，后者包含不同的逻辑类型。监视系统300具有环形振荡器传感器310，其具有镜像被观察数字块305的电路组成的逻辑电路组成。具体而言，被观察数字块305中的逻辑类型组成与环形振荡器传感器310中的组成相同。在此实例中，在被观察数字块305中实现“或非”逻辑电路、“与非”逻辑电路、以及“非”门逻辑电路。因此，环形振荡器传感器310将这些逻辑组件的百分比同化到限定环形振荡器传感器的逻辑器件链中。例如，如果在被观察数字功能块305中，50％为“或非”逻辑电路、25％为“与非”逻辑电路、以及25％为“非”门逻辑电路，则在一个实施例中，将在环形振荡器传感器中基本上重复类似电路组成的百分比。即，以约50％的“或非”逻辑电路、25％的“与非”逻辑电路、以及25％的“非”门逻辑电路实现环形振荡器传感器。在此实例中，使用器件类型“a”实现每个逻辑类型。
图4示出数字系统401，其中被观察数字功能块405包含多个逻辑类型与多个器件类型。因此，关联的监视系统400具有环形振荡器传感器410，后者具有相同的多个逻辑类型与多个器件类型。具体而言，被观察数字块405包含多个“或非”逻辑电路、“与非”逻辑电路、以及“非”门逻辑电路，每个逻辑电路使用不同的器件类型(即，器件类型“a”、器件类型“b”、以及器件类型“c”)实现。环形振荡器传感器具有这样的电路组成，其逻辑与器件类型百分比镜像被观察数字块的电路组成。在此情况下，33％为“或非”逻辑电路、33％为“与非”逻辑电路、以及33％为“非”门逻辑电路，且50％的“或非”逻辑电路为器件类型“a”，而50％为器件类型“b”，50％的“与非”逻辑电路为器件类型“a”，而50％为器件类型“b”，以及50％的“非”门逻辑电路为器件类型“a”，而50％为器件类型“c”。
图5中，数字系统501示为包含多个数字功能块(其包含数字功能块1505、数字功能块2506、以及数字功能块k 507)。每个数字功能块具有关联的环形振荡器传感器(分别为传感器510、511、以及512)。如在上述实例中，每个环形振荡器传感器510、511及512中的逻辑和器件类型与要监视的对应数字功能块的逻辑类型(多个)和器件类型(多个)相同。由此，每个环形振荡器传感器的老化可被调整为紧密地与各个被监视数字功能块的老化相互关联。
图6示出具有多个电路区域(即电路区域a 606、电路区域b 607、以及电路区域c 608)的单个数字功能块1605，其电路区域中实现数字功能块。例如，数字功能块可以以在半导体器件内不同位置设置不同密度的电路组件的方式，设置于半导体器件内或横跨半导体器件。因此，在给定数字功能块中(或给定数字系统中)，位于一个位置的特定组件的老化可能与另一位置的其他组件的老化不同。在此实例中，每个环形振荡器610、611、及612因此具有与要监视的对应电路区域606、607、及608的电路组成相同的组成。这种同化使对应环形振荡器传感器的组成紧密地镜像被监视的电路区域中所使用的逻辑类型和器件类型。
除了根据逻辑和器件类型将环形振荡器传感器的老化与数字系统或数字功能块相互关联之外，环形振荡器传感器的供电和操作也可与被监视的数字系统或数字功能块相关联。图7所示出的数字功能块705中，被监视的数字块由电源VDD 720供电，电源VDD 720亦为监视环形振荡器传感器710供电。通过使用用于驱动被监视数字功能块的同一电源来为环形振荡器传感器供电，可以实现更佳的老化关联，因为传感器会经历与被监视数字块相同的功率水平波动。
图8描述了类似的概念，其中数字系统801包含多个数字功能块(即数字功能块1 805、数字功能块2 806、以及数字功能块k 807)，它们分别由电源VDD1 820、VDD2 821、VDDK 822供电。如图所示，每个关联的环形振荡器传感器(即，环形振荡器传感器1 810、环形振荡器传感器2 811、环形振荡器传感器k 812)也由用于为关联的被监视数字功能块供电的同一电源来供电。因此，例如，如果重复地接通或断开其中一个数字功能块的电源，则也将重复地接通或断开该数字功能块的相关环形振荡器传感器的电源，这更好地将传感器的老化与数字功能块的老化相互关联。例如，包含浮点单元的数字功能块可在不使用时被断开电源以便节约功率。因此，在此实施例中，关联的环形振荡器传感器也被断开电源，以更好地将环形振荡器传感器的老化与浮点单元的老化相互关联。
图9描述数字块905的一个实施例，数字块905被从待机模式激活以响应在数字块处接收的请求。在此实施例中，只有在请求进入关联的数字块时才类似地启用环形振荡器传感器910。因此，只有在数字块处接收到请求并加以处理时才在环形振荡器传感器中发生转变。
图10示出与图9所示类似的概念，仅针对包含多个数字功能块(即，数字功能块1 1005...数字功能块k 1006)的数字系统1000，每个功能块接收其自己的计算请求输入。关联的环形振荡器传感器(环形振荡器传感器11010...环形振荡器传感器k 1011)被电连接以便还接收各自的请求输入作为使能信号，以在关联的数字功能块活动时启用传感器。
图11以图形方式示出根据本发明的各方面的数字系统和环形振荡器传感器生命周期。如图所示，数字系统的生命周期始于其最大工作频率(F最大)，后者在厂商指定的最小可接受的最大工作频率(F指定)之上。随着时间的过去，数字系统会老化，并且数字系统的最大工作频率(F最大)逐渐降低到等于或低于厂商所指定的所需最大工作频率(F指定)。
根据本发明的一方面，提供了警告阈值频率(F警告)。该预先定义的警告阈值频率(F警告)可大于或等于厂商指定的数字系统的所需最大工作频率(F指 定)。在图11的生命周期图示中，工作的警告阈值频率在厂商指定的最小工作频率之上，并且当数字系统的最大工作频率(F最大)降至或低于工作的警告阈值频率(F警告)时，控制逻辑会生成警告信号并将其例如发送到数字系统的操作系统。
在此实施例中，警告信号指示在短期内数字系统的最大工作频率(F最大)可能小于厂商指定的最大工作频率(F指定)。此时，警告信号还可被提供给数字系统的用户以采取适当的程序(例如停机)。如下详述，当数字系统的最大工作频率(F最大)等于或低于数字系统工作的警告阈值频率(F警告)时，可增大评估工作频率的采样率，以更准确地监视数字系统的状态。
通过将环形振荡器传感器的组成和工作与数字系统相互关联，嵌入式环形振荡器传感器的生命周期可被调整为密切地匹配要监视的数字系统的生命周期。因此，当在此所述的嵌入式环形振荡器传感器的振荡频率达到预先定义的警告阈值频率(F警告)时，可以生成警告信号，其指示数字系统自身的可靠性降级。图中还显示了未与数字系统的老化如此紧密关联的环形振荡器传感器。与数字系统(其可被交替地接通/断开电源和/或选择性地从待机模式激活)相比，此备选环形振荡器传感器可例如被持续供电并维持活动。在此情况下，备选环形振荡器传感器可提供较早的警告信号，表示数字系统已开始发生老化。此外，如前所述，当环形振荡器传感器的振荡频率等于或低于数字系统工作的警告阈值频率(F警告)时，可增大确定环形振荡器传感器的振荡频率的采样率，以更准确地监视数字系统的状态，如下详述。
图12-15描述根据本发明一方面的监视系统的控制逻辑的各种备选实施例。
图12示出根据本发明一方面的跟踪环形振荡器传感器的振荡频率的一个实施例。数字系统加电后(步骤1200)，在时间(TK)读取环形振荡器传感器的当前振荡频率(FK)(步骤1210)。在一个实施例中，读取环形振荡器传感器的当前振荡频率等同确定环形振荡器传感器的当前振荡频率。所述逻辑还取回环形振荡器传感器在时间TK-1的先前振荡频率(FK-1)(步骤1220)。可以从可由控制逻辑访问的趋势数据库1251检索该先前振荡频率。确定环形振荡器传感器的先前振荡频率与其当前振荡频率之间的差(DK)(步骤1230)，并且计算差的变化率(RK)(步骤1240)。然后，将环形振荡器传感器在时间TK的测量振荡频率(FK)连同环形振荡器传感器振荡频率间的差(DK)的变化率(RK)一起记录在趋势数据库中(步骤1250)。然后，可在每次周期性地确定环形振荡器传感器的振荡频率时，或以某些其他指定的间隔，执行趋势分析(步骤1260)。
图13描述趋势分析方法的一个实施例，其中从趋势数据库1251取回环形振荡器传感器的测量振荡频率间的差的最新N个变化率(步骤1300)。根据这些值，估计环形振荡器传感器的测量振荡频率间的差的下一个变化率(R’K+1)(步骤1310)。可使用诸如线性次序模型1320之类的常规线性模型评估(其中从先前N个变化率确定做出线性预测)来确定环形振荡器传感器的测量振荡频率间的差的估计的下一个变化率(R’K+1)。备选地，可使用从环形振荡器老化数据库1315获得的历史老化信息。例如，历史老化信息可包含通过环形振荡器传感器的常规内建测试所收集的信息。备选地，可通过测量其他环形振荡传感器(与正在被评估的当前环形振荡器传感器具有相同的特定类型)的老化而得到历史老化信息。取决于环形振荡器传感器，对于环形振荡器传感器的振荡频率间的差的下一个变化率，此历史老化信息可提供比线性级数模型更准确的估计。
在图13的协议中，估计环形振荡器传感器的下一个振荡频率(F’K+1)(步骤1330)，然后，所述逻辑判定估计的振荡频率(F’K+1)是否低于预先定义的警告阈值频率(F警告)(步骤1340)。如果是，则生成警告信号(步骤1350)，其结束趋势分析(步骤1360)。假如环形振荡器传感器的估计的下一个振荡频率(F’K+1)大于预先定义的警告阈值频率(F警告)，则不生成警告信号，并结束趋势分析(步骤1360)。
图14的逻辑类似于图13的逻辑，除了直接从环形振荡器传感器的N个先前保存的测量振荡频率来估计环形振荡器传感器的下一个振荡频率(F’K+1)以外。具体而言，从趋势数据库1251取回环形振荡器传感器的最新N个先前保存的测量振荡频率(步骤1400)，并使用例如线性N次模型分析1320、或从环状振荡器老化数据库1315获得的历史老化信息，来从这些值估计环形振荡器传感器的下一个振荡频率(F’K+1)(步骤1410)。如果环形振荡器传感器的估计的下一个振荡频率(F’K+1)低于预先定义的警告阈值频率(F警告)(步骤1420)，则生成警告信号(步骤1430)，由此结束趋势分析(步骤1440)。如果环形振荡器传感器的估计的下一个振荡频率高于警告阈值频率，则不生成警告信号。
图15描述趋势分析方法的另一实施例，其中从趋势数据库1251取回环形振荡器传感器的测量振荡频率间的差的N个最新变化率(步骤1500)。从这些值中，估计环形振荡器传感器的测量振荡频率间的差的下一个变化率(R’K+1)(步骤1510)。可使用常规线性模型估计(例如线性N次模型1320)、或备选地从环形振荡器老化数据库1315获得的历史老化信息来确定环形振荡器传感器的测量振荡频率间的差的此估计的下一个变化率(R’K+1)。然后，将估计的下一个变化率(R’K+1)与数字系统的可接受变化率阈值(R警告)相比较(步骤1520)。如果估计的下一个变化率大于可接受的变化率阈值，则生成警告信号(步骤1530)，其结束趋势分析(步骤1540)。假如环形振荡器传感器的测量振荡频率间的差的估计的下一个变化率低于数字系统的可接受变化率阈值，则结束趋势分析(步骤1540)。
图16描述用于分析并动态调整控制逻辑在周期性地评估环形振荡器传感器的振荡频率中所使用的采样周期的一个实施例。
在图16中，提供了确定其中采样环形振荡器传感器的振荡频率的下一时间的方法。在此方法中，从趋势数据库1251检索最新确定的振荡频率间的差的变化率以及环形振荡器传感器的最新测量振荡频率(步骤1600)，并使用它们来估计环形振荡器传感器的估计振荡频率(F’K+1)何时将等于工作的警告阈值频率(F警告)的时间间隔(T’K+1)(步骤1610)。再次地，此估计可以使用例如从历史老化数据库1315检索的关于环形振荡器传感器(或备选地，关于环形振荡器传感器所关联的数字系统类型)的历史老化信息，或通过线性级数分析(利用线性N次模型1320)来获得。然后，使用估计的采样时间(其使环形振荡器传感器的估计振荡频率到达预先定义的警告阈值频率)确定到达预先定义的警告阈值频率的估计采样周期(步骤1620)。然后，将此估计的采样周期(P’K+1)与先前在测量环形振荡器传感器的最新获得的振荡频率中使用的采样周期(PK)相比较(步骤1630)。如果先前所用的采样周期大于到达预先定义的警告阈值频率(F警告)的估计采样周期，则用于环形振荡器传感器的振荡频率的下一个测量的采样时间是先前的采样时间加上振荡频率到达预先定义的警告阈值频率的预计采样周期(步骤1640)。备选地，如果先前利用的采样周期小于振荡频率到达预先定义的警告阈值频率(P’K+1)时的估计采样周期，则下一个采样时间是先前采样间加上先前所用的采样周期(PK)(步骤1600)。一旦确定用于环形振荡器传感器振荡频率的下一次确定的采样时间，则完成采样周期分析(步骤1650)。
作为另一变型，上述控制协议可与例如在共同受让的共同未决PCT专利申请No.EP2008/052021(标题为“Monitoring Reliability of a DigitalSystem”)中描述的控制协议结合。简单概括地，该共同未决申请描述了一种持续监视数字系统的可靠性或老化，并在数字系统工作降级到或经过指定阈值时发出警告信号的技术。该技术包含周期性地确定数字系统的最大工作频率，以及如果发生以下情况中的至少一个，则生成指示数字系统的可靠性降级的警告信号：(i)数字系统的测量或估计最大工作频率低于数字系统的工作的警告阈值频率，其中警告阈值频率大于或等于厂商所指定的最小所需的数字系统最大工作频率；或(ii)数字系统的测量最大工作频率间的差的变化率超过数字系统的可接受变化率阈值。例如，可以只有在两个控制协议均同意时(即，至少一个环形振荡器传感器的振荡频率评估指示其可靠性降级，以及数字系统的最大工作频率评估指示其可靠性降级)才生成警告信号。
本发明的一个或多个方面可包含在例如具有计算机可用介质的制品(例如，一个或多个计算机程序产品)中。所述介质中例如具有计算机可读程序代码装置或逻辑(例如指令、代码、命令等)，以提供并增进本发明的各功能。所述制品可被包含为计算机系统的一部分或单独销售。
参考图17描述结合本发明一个或多个方面的制品或计算机程序产品的一个实例。计算机程序产品1700例如包含一个或多个计算机可用介质1702，用于储存计算机可读程序代码装置或逻辑1704，以提供并实现本发明的一个或多个方面。所述介质可为电、磁、光、电磁、红外线、或半导体系统(或装置或设备)或传播介质。计算机可读介质的实例包含半导体或固态存储器、磁带、可拆式计算机盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、硬磁盘、以及光盘。光盘的实例包含压缩盘-只读存储器(CD-ROM)、压缩盘-读/写(CD-R/W)及DVD。
程序指令的序列、或由一个或多个计算机可读程序代码装置或逻辑限定的一个或多个相关模块的逻辑组成引导本发明的一个或多个方面的执行。
有利地，提供了一种具有可容易存取的存储器单元的数据结构。利用此数据结构，可增强存储器存取与系统性能(例如，更快)。所述数据结构包含一个或多个存储器单元(例如页)的指定(例如地址)，在数据结构中无需地址转换、或无需执行任何其他测试，即可存取存储器单元。此数据结构可用于任何类型的处理环境，包含仿真环境。
虽然以上描述了各个实施例，但这些实施例仅是实例。例如，本发明的一个或多个方面可包含于非仿真环境的环境中。此外，本发明的一个或多个方面可用于具有与上述架构不同和/或仿真非
Figure A20088001400800251
架构的本机架构的仿真环境中。可使用各种仿真器。许多公司出售和提供仿真器。在2005年6月3日的Jim Smith和Ravi Nair的Virtual Machines：Versatile Platforms For Systems and Processes(The Morgan Kaufmann Series in Computer Architecture and Design)中描述了有关仿真的附加细节。
输入/输出或I/O设备(包含但不限于键盘、显示器、指点设备、DASD、磁带、CD、DVD、闪盘、及其他存储器介质等)可直接或通过中间I/O控制器连接系统。网络适配器也可连接系统，以使得数据处理系统能够通过中间专用或公用网络与其他数据处理系统、或与远程打印机或储存设备连接。调制解调器、电缆调制解调器、及以太网卡为网络配接器的几个可用类型。
本发明的一个或多个方面的功能可以软件、固件、硬件或其组合实现。可提供至少一个可由机器读取的程序存储设备，其包含可由所述机器执行的至少一个指令程序以执行本发明的功能。
在此所述的流程图仅是实例。在不脱离本发明的精神的情况下，可对这些图或步骤(或操作)做出许多变型。例如，这些步骤可以不同顺序执行，或可增加、删除、或修改步骤。所有这些变化都被视为要求保护的发明的一部分。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种监视数字系统的可靠性的系统，该系统包含：
至少一个环形振荡器传感器，其与所述数字系统一起实现，用于促进监视所述数字系统的可靠性，所述数字系统包含电路组成，该电路组成包含多个逻辑类型，并且其中所述至少一个环形振荡器传感器包含电路组成，该电路组成包含所选择的所述数字系统的多个逻辑类型，其中所述至少一个环形振荡器传感器内的多个逻辑类型的特定逻辑类型的百分比镜像所述数字系统内的多个逻辑类型的特定逻辑类型的百分比，以将所述至少一个环形振荡器传感器的老化与所述数字系统的老化相互关联，所述至少一个环形振荡器传感器输出计数信号；
计数器逻辑，其与所述至少一个环形振荡器传感器耦合，用于将所述计数信号转换为所述至少一个环形振荡器传感器的振荡频率；以及
控制逻辑，其与所述计数器逻辑耦合，用于周期性地评估所述至少一个环形振荡器传感器的振荡频率，以及如果发生以下情况中的至少一个，则生成警告信号，所述警告信号指示所述至少一个环形振荡器传感器的可靠性降低，因而指示所述数字系统的可靠性降低：
(i)所述至少一个环形振荡器传感器的测量或估计振荡频率低于所述数字系统的警告阈值频率；或
(ii)所述至少一个环形振荡器传感器的所测量的振荡频率间的差的测量或估计的变化率超过所述数字系统的可接受的变化率阈值。
2.如权利要求1所述的系统，其中所述数字系统的电路组成包含多个逻辑类型和多个器件类型，并且其中所述至少一个环形振荡器传感器的电路组成也包含所述数字系统的多个逻辑类型和多个器件类型，其中所述至少一个环形振荡器传感器内的多个逻辑类型的特定逻辑类型和多个器件类型的特定器件类型的百分比镜像所述数字系统内的多个逻辑类型的特定逻辑类型和多个器件类型的特定器件类型的百分比。
3.如权利要求1所述的系统，其中所述数字系统包含多个数字功能块和多个电路区域，并且其中所述系统还包含多个环形振荡器传感器，每个环形振荡器传感器都与所述数字系统的多个数字功能块或多个电路区域中的至少一个关联，以便镜像所述数字系统的逻辑类型或器件类型组成中的至少一个，并提供在监视所述数字系统的至少一个关联数字功能块或电路区域的老化中使用的计数信号。
4.如权利要求1所述的系统，其中所述数字系统的电路组成包含多个逻辑类型，所述多个逻辑类型包含“与”逻辑、“与非”逻辑、“或”逻辑、“或非”逻辑、及“非”门逻辑中的至少二个，并且其中所述数字系统的多个逻辑类型还包含至少一个器件类型，所述至少一个器件类型包含薄氧化物器件、厚氧化物器件、低VT掺杂的器件、或高VT掺杂的器件中的一个或多个。
5.如权利要求1所述的系统，其中所述数字系统和所述至少一个环形振荡器传感器由公共电源供电。
6.如权利要求1所述的系统，其中所述数字系统包含多个数字功能块，并且其中所述系统还包含多个环形振荡器传感器，每个环形振荡器传感器被嵌入所述多个数字功能块的各个数字功能块中，并且其中每个数字功能块和关联的环形振荡器传感器由公共电源供电。
7.如权利要求1所述的系统，其中所述数字系统还包含至少一个数字功能块，并且所述至少一个环形振荡器传感器与所述至少一个数字功能块关联，并且其中所述至少一个环形振荡器传感器还包含使能输入，其电耦合到所关联的至少一个数字功能块的输入，通过在所关联的至少一个数字功能块处接收请求而启用所述至少一个环形振荡器传感器。
8.如权利要求1所述的系统，其中所述控制逻辑利用所述至少一个环形振荡器传感器的多个已确定的振荡频率来估计所述至少一个环形振荡器传感器的下一振荡频率，并且其中生成所述警告信号包含：如果所述至少一个环形振荡器传感器的所估计的下一振荡频率低于所述警告阈值频率，则生成所述警告信号。
9.如权利要求1所述的系统，其中所述控制逻辑周期性地确定所述至少一个环形振荡器传感器的测量振荡频率间的差的变化率，并利用所述至少一个环形振荡器传感器的测量振荡频率间的多个已确定的变化率，通过线性模型估计、或所述至少一个环形振荡器传感器的历史老化数据来估计下一变化率，并且其中所述控制逻辑利用所述至少一个环形振荡器传感器的测量振荡频率间的差的估计的下一变化率来估计所述至少一个环形振荡器传感器的下一振荡频率，并且其中生成所述警告信号包含：如果所述至少一个环形振荡器传感器的估计的下一振荡频率低于所述数字系统的警告阈值频率，则生成所述警告信号。
10.如权利要求1所述的系统，其中所述控制逻辑还动态地调整在周期性地评估所述至少一个环形振荡器传感器的振荡频率中使用的采样周期，所述动态地调整包含：
估计从最新确定所述至少一个环形振荡器传感器的振荡频率到所述至少一个环形振荡器传感器到达所述警告阈值频率的时间间隔；
利用所估计的时间间隔设定用于确定所述至少一个环形振荡器传感器的振荡频率的下一采样周期；
判定所述下一采样周期是否小于在周期性地评估所述至少一个环形振荡器传感器的振荡频率中使用的先前采样周期；以及
如果是，则增大所述采样周期，以增大周期性评估所述至少一个环形振荡器传感器的振荡频率的采样率。
11.如权利要求1所述的系统，其中所述数字系统和所述至少一个环形振荡器传感器由公共电源供电，所述至少一个环形振荡器传感器的逻辑和器件类型电路组成镜像所述数字系统内使用的逻辑和器件类型的百分比，并且只有在所述数字系统活动时才启用所述至少一个环形振荡器传感器，由此促进将所述至少一个环形振荡器传感器的老化与所述数字系统的老化相互关联。
12.一种监视数字系统的可靠性的方法，该方法包含：
获得至少一个环形振荡器传感器，其与所述数字系统一起实现，用于促进监视所述数字系统的可靠性，所述数字系统包含电路组成，该电路组成包含多个逻辑类型，并且其中所述至少一个环形振荡器传感器包含电路组成，该电路组成包含所选择的所述数字系统的多个逻辑类型，其中所述至少一个环形振荡器传感器内的多个逻辑类型的特定逻辑类型的百分比镜像所述数字系统内的多个逻辑类型的特定逻辑类型的百分比，以将所述至少一个环形振荡器传感器的老化与所述数字系统的老化相互关联，所述至少一个环形振荡器传感器输出计数信号；
将所述至少一个环形振荡器传感器的计数信号转换为所述至少一个环形振荡器传感器的振荡频率；以及
周期性地评估所述至少一个环形振荡器传感器的振荡频率，以及如果发生以下情况中的至少一个，则生成警告信号，所述警告信号指示所述至少一个环形振荡器传感器的可靠性降低，因而指示所述数字系统的可靠性降低：
(i)所述至少一个环形振荡器传感器的测量或估计振荡频率低于所述数字系统的警告阈值频率；或
(ii)所述至少一个环形振荡器传感器的测量振荡频率间的差的测量或估计变化率超过所述数字系统的可接受的变化率阈值。
13.如权利要求12所述的方法，其中所述数字系统包含多个数字功能块和多个电路区域，并且其中获得步骤还包含获得多个环形振荡器传感器，每个环形振荡器传感器都与所述数字系统的多个数字功能块或多个电路区域中的至少一个关联，以便镜像所述数字系统的逻辑类型或器件类型组成中的至少一个，并提供在监视所述数字系统的至少一个关联数字功能块或电路区域的老化中使用的计数信号。
14.如权利要求12所述的方法，其中所述数字系统和所述至少一个环形振荡器传感器由公共电源供电，并且其中所述方法还包含：只有在所述数字系统活动时才启用所述至少一个环形振荡器传感器，从而促进将所述至少一个环形振荡器传感器的老化与所述数字系统的老化相互关联。
15.如权利要求12所述的方法，其中所述数字系统还包含多个数字功能块，并且获得步骤包含获得多个环形振荡器传感器，每个环形振荡器传感器被嵌入所述多个数字功能块的各个数字功能块中，并且其中每个数字功能块和关联的环形振荡器传感器共享电源，并且只有在所述数字功能块活动时才启用所述关联的环形振荡器传感器。
16.如权利要求12所述的方法，其中所述数字系统的电路组成包含多个逻辑类型，所述多个逻辑类型包含“与”逻辑、“与非”逻辑、“或”逻辑、“或非”逻辑、及“非”门逻辑中的至少二个，并且其中所述数字系统的多个逻辑类型还包含至少一个器件类型，所述至少一个器件类型包含薄氧化物器件、厚氧化物器件、低VT掺杂的器件、或高VT掺杂的器件中的一个或多个。

Claims (19)

1.一种监视数字系统的可靠性的系统，该系统包含：
至少一个环形振荡器传感器，其与所述数字系统一起实现，用于促进监视所述数字系统的可靠性，所述数字系统包含电路组成，该电路组成包含至少一个逻辑类型，所述至少一个逻辑类型包含至少一个器件类型，并且其中所述至少一个环形振荡器传感器包含电路组成，该电路组成包含根据所述数字系统的电路组成而选择的所述数字系统的至少一个逻辑类型或至少一个器件类型中的一个或多个，以将所述至少一个环形振荡器传感器的老化与所述数字系统的老化相互关联，所述至少一个环形振荡器传感器输出计数信号；
计数器逻辑，其与所述至少一个环形振荡器传感器耦合，用于将所述计数信号转换为所述至少一个环形振荡器传感器的振荡频率；以及
控制逻辑，其与所述计数器逻辑耦合，用于周期性地评估所述至少一个环形振荡器传感器的振荡频率，以及如果发生以下情况中的至少一个，则生成警告信号，所述警告信号指示所述至少一个环形振荡器传感器的可靠性降低，因而指示所述数字系统的可靠性降低：
(i)所述至少一个环形振荡器传感器的测量或估计振荡频率低于所述数字系统的警告阈值频率；或
(ii)所述至少一个环形振荡器传感器的所测量的振荡频率间的差的测量或估计的变化率超过所述数字系统的可接受的变化率阈值。
2.如权利要求1所述的系统，其中所述数字系统的电路组成包含多个逻辑类型，并且所述至少一个环形振荡器传感器的电路组成也包含所述多个逻辑类型，其中所述至少一个环形振荡器传感器内的多个逻辑类型的特定逻辑类型的百分比镜像所述数字系统内的多个逻辑类型的特定逻辑类型的百分比。
3.如权利要求1所述的系统，其中所述数字系统的电路组成包含多个器件类型，并且所述至少一个环形振荡器传感器的电路组成也包含所述多个器件类型，其中所述至少一个环形振荡器传感器内的多个器件类型的特定器件类型的百分比镜像所述数字系统内的多个器件类型的特定器件类型的百分比。
4.如权利要求1所述的系统，其中所述数字系统的电路组成包含多个逻辑类型和多个器件类型，并且其中所述至少一个环形振荡器传感器的电路组成也包含所述数字系统的多个逻辑类型和多个器件类型，其中所述至少一个环形振荡器传感器内的多个逻辑类型的特定逻辑类型和多个器件类型的特定器件类型的百分比镜像所述数字系统内的多个逻辑类型的特定逻辑类型和多个器件类型的特定器件类型的百分比。
5.如权利要求1所述的系统，其中所述数字系统包含多个数字功能块和多个电路区域，并且其中所述系统还包含多个环形振荡器传感器，每个环形振荡器传感器都与所述数字系统的多个数字功能块或多个电路区域中的至少一个关联，以便镜像所述数字系统的逻辑类型或器件类型组成中的至少一个，并提供在监视所述数字系统的至少一个关联数字功能块或电路区域的老化中使用的计数信号。
6.如权利要求1所述的系统，其中所述数字系统的电路组成包含多个逻辑类型，所述多个逻辑类型包含“与”逻辑、“与非”逻辑、“或”逻辑、“或非”逻辑、及“非”门逻辑中的至少二个，并且其中所述数字系统的多个逻辑类型还包含至少一个器件类型，所述至少一个器件类型包含薄氧化物器件、厚氧化物器件、低VT掺杂的器件、或高VT掺杂的器件中的一个或多个。
7.如权利要求1所述的系统，其中所述数字系统和所述至少一个环形振荡器传感器由公共电源供电。
8.如权利要求1所述的系统，其中所述数字系统包含多个数字功能块，并且其中所述系统还包含多个环形振荡器传感器，每个环形振荡器传感器被嵌入所述多个数字功能块的各个数字功能块中，并且其中每个数字功能块和关联的环形振荡器传感器由公共电源供电。
9.如权利要求1所述的系统，其中所述数字系统还包含至少一个数字功能块，并且所述至少一个环形振荡器传感器与所述至少一个数字功能块关联，并且其中所述至少一个环形振荡器传感器还包含使能输入，其电耦合到所关联的至少一个数字功能块的输入，通过在所关联的至少一个数字功能块处接收请求而启用所述至少一个环形振荡器传感器。
10.如权利要求1所述的系统，其中所述控制逻辑利用所述至少一个环形振荡器传感器的多个已确定的振荡频率来估计所述至少一个环形振荡器传感器的下一振荡频率，并且其中生成所述警告信号包含：如果所述至少一个环形振荡器传感器的所估计的下一振荡频率低于所述警告阈值频率，则生成所述警告信号。
11.如权利要求1所述的系统，其中所述控制逻辑周期性地确定所述至少一个环形振荡器传感器的测量振荡频率间的差的变化率，并利用所述至少一个环形振荡器传感器的测量振荡频率间的多个已确定的变化率，通过线性模型估计、或所述至少一个环形振荡器传感器的历史老化数据来估计下一变化率，并且其中所述控制逻辑利用所述至少一个环形振荡器传感器的测量振荡频率间的差的估计的下一变化率来估计所述至少一个环形振荡器传感器的下一振荡频率，并且其中生成所述警告信号包含：如果所述至少一个环形振荡器传感器的估计的下一振荡频率低于所述数字系统的警告阈值频率，则生成所述警告信号。
12.如权利要求1所述的系统，其中所述控制逻辑还动态地调整在周期性地评估所述至少一个环形振荡器传感器的振荡频率中使用的采样周期，所述动态地调整包含：
估计从最新确定所述至少一个环形振荡器传感器的振荡频率到所述至少一个环形振荡器传感器到达所述警告阈值频率的时间间隔；
利用所估计的时间间隔设定用于确定所述至少一个环形振荡器传感器的振荡频率的下一采样周期；
判定所述下一采样周期是否小于在周期性地评估所述至少一个环形振荡器传感器的振荡频率中使用的先前采样周期；以及
如果是，则增大所述采样周期，以增大周期性评估所述至少一个环形振荡器传感器的振荡频率的采样率。
13.如权利要求1所述的系统，其中所述数字系统和所述至少一个环形振荡器传感器由公共电源供电，所述至少一个环形振荡器传感器的逻辑和器件类型电路组成镜像所述数字系统内使用的逻辑和器件类型的百分比，并且只有在所述数字系统活动时才启用所述至少一个环形振荡器传感器，由此促进将所述至少一个环形振荡器传感器的老化与所述数字系统的老化相互关联。
14.一种监视数字系统的可靠性的方法，该方法包含：
获得至少一个环形振荡器传感器，其嵌入数字系统，用于促进监视所述数字系统的可靠性，所述数字系统包含电路组成，该电路组成包含至少一个逻辑类型，所述至少一个逻辑类型包含至少一个器件类型，并且其中所述至少一个环形振荡器传感器的逻辑和器件类型组成百分比镜像所述数字系统内的至少一个逻辑类型或至少一个器件类型中的一个或多个的电路组成百分比，以将所述至少一个环形振荡器传感器的老化与所述数字系统的老化相互关联，所述至少一个环形振荡器传感器输出计数信号；
将所述至少一个环形振荡器传感器的计数信号转换为所述至少一个环形振荡器传感器的振荡频率；以及
周期性地评估所述至少一个环形振荡器传感器的振荡频率，以及如果发生以下情况中的至少一个，则生成警告信号，所述警告信号指示所述至少一个环形振荡器传感器的可靠性降低，因而指示所述数字系统的可靠性降低：
(i)所述至少一个环形振荡器传感器的测量或估计振荡频率低于所述数字系统的警告阈值频率；或
(ii)所述至少一个环形振荡器传感器的所测量的振荡频率间的差的测量或估计的变化率超过所述数字系统的可接受的变化率阈值。
15.如权利要求14所述的方法，其中所述数字系统的电路组成包含多个逻辑类型和多个器件类型，并且其中所述至少一个环形振荡器传感器的电路组成也包含所述数字系统的多个逻辑类型和多个器件类型，其中所述至少一个环形振荡器传感器内的多个逻辑类型的特定逻辑类型和多个器件类型的特定器件类型的百分比镜像所述数字系统内的多个逻辑类型的特定逻辑类型和多个器件类型的特定器件类型的百分比。
16.如权利要求14所述的方法，其中所述数字系统包含多个数字功能块和多个电路区域，并且其中获得步骤还包含获得多个环形振荡器传感器，每个环形振荡器传感器都与所述数字系统的多个数字功能块或多个电路区域中的至少一个关联，以便镜像所述数字系统的逻辑类型或器件类型组成中的至少一个，并提供在监视所述数字系统的至少一个关联数字功能块或电路区域的老化中使用的计数信号。
17.如权利要求14所述的方法，其中所述数字系统和所述至少一个环形振荡器传感器由公共电源供电，并且其中所述方法还包含：只有在所述数字系统活动时才启用所述至少一个环形振荡器传感器，从而促进将所述至少一个环形振荡器传感器的老化与所述数字系统的老化相互关联。
18.如权利要求14所述的方法，其中所述数字系统还包含多个数字功能块，并且获得步骤包含获得多个环形振荡器传感器，每个环形振荡器传感器被嵌入所述多个数字功能块的各个数字功能块中，并且其中每个数字功能块和关联的环形振荡器传感器共享电源，并且只有在所述数字功能块活动时才启用所述关联的环形振荡器传感器。
19.如权利要求14所述的方法，其中所述数字系统的电路组成包含多个逻辑类型，所述多个逻辑类型包含“与”逻辑、“与非”逻辑、“或”逻辑、“或非”逻辑、及“非”门逻辑中的至少二个，并且其中所述数字系统的多个逻辑类型还包含至少一个器件类型，所述至少一个器件类型包含薄氧化物器件、厚氧化物器件、低VT掺杂的器件、或高VT掺杂的器件中的一个或多个。
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