(57)【要約】  本発明のコンピュータは、マザーボード（200）とその上に設置された、他の構成要素のうち、ミリ波発振器（201）と中央処理装置（CPU）（202）から成る。このミリ波発振器（201）は、クロック信号を生成し、この信号を接続（203）を介してCPU（202）に伝達するように動作可能である。このクロック信号は、システムクロック信号及びCPU（202）用の処理クロック信号として使用される。有利なことに、このミリ波発振器（201）は、有意に少ない熱を発生しながら、従来利用可能なクロック信号よりも高い周波数のクロック信号を可能にする。したがって、このCPU（202）は、冷却システムを必要とせず、又は従来必要とされる冷却システムよりも小さな冷却システムで十分である。更に、このCPU（202）は配置してもより安定である。この配置は、従来の配置よりも少ない電力しか必要とせず、そのため、本発明のコンピュータの電池寿命は長い。  【選択図】    なし
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
デジタル回路及びクロック信号を生成するように動作可能なクロック発生機構から成る装置であって、該クロック発生機構が、超高周波（ＳＨＦ）又は極超短波（ＥＨＦ）の送信器のいずれかを有するミリ波発振器を有することを特徴とする装置。
【請求項２】
前記デジタル回路及び前記ミリ波発振器が単一の部品として形成される請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記デジタル回路及び前記ミリ波発振器が別々の部品として形成される請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記デジタル回路及び前記ミリ波発振器が無線接続を介して接続されている請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記無線接続が、前記ミリ波発振器上に配置された送信器と前記デジタル回路上に配置された受信器から成る請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記デジタル回路及び前記ミリ波発振器が物理的接続を介して接続されている請求項３に記載の装置。
【請求項７】
前記物理的接続が、同軸ケーブル、導波管、波キャビティ及びコネクタのいずれか又はすべてから成る請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記デジタル回路が集積回路である請求項１〜７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項９】
更に、冷却手段を備える請求項１〜８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１０】
前記ミリ波発振器がほぼ真空中で作動する請求項１〜９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１１】
前記デジタル回路が、１つ又はそれ以上のメモリーキャッシュを有する請求項１〜１０のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１２】
前記メモリーキャッシュがランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）から成る請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記メモリーキャッシュが不揮発性メモリから成る請求項１１又は１２に記載の装置。
【請求項１４】
更に、前記デジタル回路に接続されたデータ・バスを有する請求項１〜１３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１５】
外部ミリ波源から装置を遮蔽するように動作可能な遮蔽手段を有する請求項１〜１４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１６】
前記遮蔽手段が、また前記ミリ波発振器が発するミリ波放射から外部物品を遮蔽するようにも動作可能である請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
マザーボード及び請求項１〜１６のいずれか一項に記載の装置から成るコンピュータであって、前記ミリ波発振器と前記デジタル回路がそれぞれ該マザーボード上に設置され、該デジタル回路がこのコンピュータの中央処理装置を形成するコンピュータ。
【請求項１８】
前記ミリ波発振器が、中央処理装置のためのクロック信号を提供する請求項１７に記載のコンピュータ。
【請求項１９】
前記ミリ波発振器が、またコンピュータのための主クロック信号をも提供する請求項１７又は１８に記載のコンピュータ。
【請求項２０】
前記デジタル回路及び前記ミリ波発振器が別々の部品として形成され、マザーボードの異なる領域に配置される請求項１７〜１９のいずれか一項に記載のコンピュータ。
【請求項２１】
前記ミリ波発振器が、中央処理装置に熱的に接触しないように、中央処理装置から十分に離れている請求項２０に記載のコンピュータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、デジタル回路のためのクロック信号発生器及びこれに関連する方法に関し、特に、コンピュータの中央処理装置（ＣＰＵ）を同期させるための新規なクロック信号発生器に関する。
【背景技術】
【０００２】
多くのタイプのデジタル回路は、その様々な構成要素の状態の変化を調整するためにクロック信号を利用する。このようなクロック信号は、典型的には、矩形波として実現されるデジタル信号である。特に、最近のコンピュータにおいて、マイクロプロセッサには、実行する計算ステップのすべてを調整するために、クロック信号発生機構が設けられている。この矩形波の立ち上がり及び／又は立ち下がりは、計算ステップの新しいセットの開始をシグナリングすることができる。このクロック信号の周波数は、このマイクロプロセッサを介する信号伝搬の最悪のシナリオを考慮して、単一のクロックサイクルで実行される任意の計算ステップのために十分に低く選択されてもよい。
典型的なクロック信号発生機構は、水晶などの振動圧電結晶から成る。振動電圧は、その共振周波数で振動を駆動するように液晶に印加される。最初に、周波数範囲を重ね合わせてもよく、その結晶は自然にその共振周波数で振動する。この信号は増幅されてもよいし、その部分を、その振動の駆動を継続するために使用してもよい。
【０００３】
現代のコンピュータは、異なる周波数で動作してもよい複数の同期したクロックを備えている。これにより、異なる動作を異なる速度で行うことが可能になる。例えば、メモリの情報検索は、典型的には、中央処理装置（ＣＰＵ）よりも遅い速度で実行される。コンピュータのメインクロック信号は、システムクロックであり、これはしばしば振動圧電結晶を有し、コンピュータのマザーボード上に配置される。このＣＰＵには、システムクロック信号の周波数にクロック乗数を掛けるように動作可能なクロック信号発生機構が設けられている。このクロック乗数は、典型的には、整数又は半整数の因子である。典型的な構成においては、コンピュータ中のマイクロプロセッサの二つのピンは、水晶発振子から成る発振回路と、コンデンサシステムに接続されている。あるいは、いくつかのマイクロプロセッサは内部発振器を備えている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
プロセッサ上に置かれた又はプロセッサに接続されたクロックは、そのプロセッサがコマンドを実行する速度を制御するので、そのプロセッサが発生するクロック信号の周波数はできるだけ高いことが望ましい。しかし、上記の発振器、特に、水晶発振器は、かなりの量の熱を発生する。この周波数が高いほど、生産される熱量も多く発振器を冷却する必要性も高い。また、この周波数が高いほど、発振器を駆動するために大きな電力を必要とする。このように、一方の高い周波数への願望と、他方のプロセッサの安定性の低下及び効率的な冷却システムの必要性との間にはしばしば緊張感がある。
従って、本発明の実施形態の目的は、これらの問題に対処することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第一態様によれば、デジタル回路及びクロック信号を生成するように動作可能なクロック発生機構から成る装置であって、このクロック発生機構がミリ波発振器を有することを特徴とする装置が提供される。
有利なことに、ミリ波発振器は、有意に少ない熱を発生しながら、従来利用可能なクロック信号よりも高い周波数のクロック信号を可能にする。したがって、このデジタル回路は、冷却システムを必要とせず、又は従来必要とされる冷却システムよりも小さな冷却システムで十分である。更に、このデジタル回路は従来の回路よりも安定である。この配置は、従来の配置よりも少ない電力しか必要とせず、そのため、本発明のデジタル回路を組み込んだポータブルデバイスの電池寿命は長い。
【０００６】
このデジタル回路とミリ波発振器は、単一の部品として形成されてもよく、また別々の部品として形成されてもよい。特に、デジタル回路とミリ波発振器は、一つの回路基板上に搭載されているそれぞれ別々の部品として形成されてもよい。この回路基板は、コンピュータのマザーボードであってもよい。
このデジタル回路とミリ波発振器は、適当な接続（リンク）を介して接続されてもよい。これにより、ミリ波発振器により生成されたクロック信号をデジタル回路に伝送することが可能になる。この接続は、無線接続から成ってもよい。このような無線接続は、ミリ波発振器上に配置された送信器とデジタル回路上に配置された受信器から成ってもよい。またその代替として、この接続は、物理的接続から成ってもよい。この物理的接続は、同軸ケーブル、導波管、波キャビティ及びコネクタのいずれか又はすべてから成ってもよい。
【０００７】
このデジタル回路は集積回路であってもよい。この集積回路は、プロセッサであってもよい。このプロセッサは、コンピュータ用の中央処理装置であってもよい。
このミリ波発振器は、超高周波（ＳＨＦ）又は極超短波（ＥＨＦ）の送信器のいずれかから成ってもよい。有利なことに、これらの送信器を採用した実施形態は、熱放射が非常に少ないので、冷却システムを必要としない場合がある。更に、このような実施形態は、最大３００ＧＨｚの周波数のクロック信号の生成を可能にする。これは従来のクロック速度を顕著に改善するものである。
【０００８】
代替として、ミリ波発振器は光波技術を利用してもよい。特に、このミリ波発振器は、赤外又は近可視の送信器から成ってもよい。このような実施形態は、最大４００ＴＨｚまでの非常に高い周波数のクロック信号を可能にする。このような実施形態では、この装置に追加の冷却手段を備えてもよい。
このミリ波発振器は、ほぼ真空（near vacuum）中で作動することができる。有利なことに、これは、外部の干渉を低減することができる。
【０００９】
このデジタル回路は、１つ又はそれ以上のメモリーキャッシュを有してもよい。メモリキャッシュは、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）から成ってもよい。好ましくは、メモリーキャッシュは不揮発性メモリから成る。有利なことに、これは、電力損失及び／又は出力スパイクに対する保護を提供する。不揮発性メモリキャッシュは、磁気抵抗ランダムアクセスメモリ（ＭＲＡＭ）及び／又はスピントロニクス技術を含んでもよい。
この装置は更に、データバスを含んでもよい。このデータバスは、デジタル回路に接続されていてもよい。有利なことに、これにより、デジタル回路をコンピュータの他の部品に接続することができる。このデータバスは、デジタル回路へ及び／又はデジタル回路から、データを転送するための任意の適切な技術を含んでもよい。デジタル回路へ及び／又はデジタル回路から、データを転送するための適当な最新技術には、インフィニバンドＥＤＲ／ＨＤＲ／ＮＤＲ、視線光学又は赤外線波長モールスが含まれるが、これらに限定されない。
この装置は、遮蔽手段を含んでもよい。この遮蔽手段は、外部ミリ波源から装置を遮蔽するように動作可能であってもよい。追加的又は代替的に、この遮蔽手段は、ミリ波発振器が発するミリ波放射から外部物品を遮蔽するようにも動作可能であってもよい。
【００１０】
本発明の第二態様によれば、マザーボード及び上記の本発明の第一態様に記載の装置から成るコンピュータであって、ミリ波発振器とデジタル回路がそれぞれマザーボード上に設置され、このデジタル回路がこのコンピュータの中央処理装置を形成するコンピュータが提供される。
本発明の第二態様によるコンピュータには、所望であれば又は適切であれば、本発明の第一態様によるデジタル回路のいくつか又はすべての機能を組み込んでもよい。
有利なことに、本発明の第一態様のデジタル回路は、コンピュータが、従来技術のコンピュータよりも有意に高いクロック速度で動作することを可能にする。
【００１１】
ミリ波発振器は、中央処理装置のためのクロック信号を提供してもよい。好ましくは、このミリ波発振器は、コンピュータのための主クロック信号をも提供する。有利なことに、このような構成において、中央処理装置は追加のクロック信号発生機構を必要としない。そのため、中央処理装置を動作させるために、より少ない電力しか必要とせず、コンピュータの電池寿命を大幅に増大させることができる。このような構成においては、更に、より少ない熱しか生成されないので、もし冷却手段を使用しているのであれば、より少ない冷却しか必要とされず、また中央処理装置を小さくすることができる。従って、このミリ波発振器は、従来利用可能な処理速度よりも早い処理速度を可能にする。
このデジタル回路とミリ波発振器は、好ましくは、別々の部品として形成され、マザーボードの異なる領域に配置される。このミリ波発振器は、好ましくは、中央処理装置に熱的に接触しないように、中央処理装置から十分に離れている。有利なことに、これにより、中央処理装置の温度を調節する冷却システムの必要性は更に低減される。
【００１２】
このデジタル回路とミリ波発振器は、適当な接続を介して接続されてもよい。これにより、ミリ波発振器により生成されたクロック信号をデジタル回路に伝送することが可能になる。この接続は、無線接続から成ってもよい。このような無線接続は、ミリ波発振器上に配置された送信器とデジタル回路上に配置された受信器から成ってもよい。またその代替として、この接続は、物理的接続から成ってもよい。この物理的接続は、同軸ケーブル、導波管、波キャビティ及びコネクタのいずれか又はすべてから成ってもよい。
この中央処理装置は、１つ又はそれ以上のメモリーキャッシュを有してもよい。メモリキャッシュは、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）から成ってもよい。好ましくは、メモリーキャッシュは不揮発性メモリから成る。有利なことに、これは、電力損失及び／又は出力スパイクに対する保護を提供する。不揮発性メモリキャッシュは、磁気抵抗ランダムアクセスメモリ（ＭＲＡＭ）及び／又はスピントロニクス技術を含んでもよい。
【００１３】
このコンピュータは更に、データバスを含んでもよい。このデータバスは、デジタル回路に接続されていてもよい。有利なことに、これにより、デジタル回路をコンピュータの他の部品に接続することができる。このデータバスは、デジタル回路へ及び／又はデジタル回路から、データを転送するための任意の適切な技術を含んでもよい。デジタル回路へ及び／又はデジタル回路から、データを転送するための適当な最新技術には、インフィニバンドＥＤＲ／ＨＤＲ／ＮＤＲ、視線光学又は赤外線波長モールスが含まれるが、これらに限定されない。
このコンピュータは、遮蔽手段を含んでもよい。この遮蔽手段は、外部ミリ波源からコンピュータの少なくとも一部を遮蔽するように動作可能であってもよい。追加的又は代替的に、この遮蔽手段は、ミリ波発振器が発するミリ波放射から外部物品を遮蔽するようにも動作可能であってもよい。
このコンピュータは、公知のコンピュータの部品の任意の組み合わせを含んでもよい。
【００１４】
本発明の第三態様によれば、マザーボード、中央処理装置及びクロック信号発生機構から成るコンピュータが提供され、この中央処理装置とクロック信号発生機構は、両方ともマザーボード上に設置され、このクロック信号発生機構は、ミリ波発振器を含み、中央処理装置に熱的に接触しないように、中央処理装置から十分に離れている。
本発明の第三態様によるコンピュータには、所望であれば又は適切であれば、本発明の第一態様又は第二態様によるデジタル回路のいくつか又はすべての機能を組み込んでもよい。
このような構成により、中央処理装置の温度を調節する冷却システムの必要性は低減される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】従来技術のコンピュータのマザーボードの概略図を示す図である。
【図２】本発明のコンピュータのマザーボードの概略図を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明がより明確に理解されるために、その実施形態を、添付図面を参照して、例示として、以下に更に記載する。
図１に示すように、典型的な従来技術のコンピュータは、マザーボード１００を備え、その上に、他の構成要素のうち、システムクロック１０１と中央処理装置（ＣＰＵ）１０２を設置している。
このシステムクロック１０１は、典型的には、水晶を備えており、システムクロック信号を生成して、この信号を、接続１０３を介してＣＰＵ１０２に送信するように動作可能である。
【００１７】
このＣＰＵ１０２は、その上に、クロック信号発生機構１０２ａを備え、このクロック信号発生機構１０２ａはシステムクロック信号の数倍の処理クロック信号を生成するように動作可能である。例えば、この処理クロック信号は、システムクロック信号の２又は３倍大きな周波数を有することができる。このクロック信号発生機構１０２ａはまた、典型的には、水晶のような発振システムを有し、これは電力を必要とし、かなりの量の熱を発生する。この発熱により、ＣＰＵの安定性は低下し、その結果、多くの場合、ＣＰＵ１０２が確実にオーバーヒートしないように冷却システムがしばしば必要とされる。高い処理速度を得るためには、ＣＰＵ１０２の損傷を防止するために非常に効率的な冷却システムが必要とされる。
このクロック信号発生機構１０２ａが早く発振するほど、大きな熱が発生する。そのため、このような従来の構成で高速処理を実現するためには、より効率的な冷却システムが必要となる。
【００１８】
図２に示すように、本発明のコンピュータは、マザーボード２００を備え、その上に、他の構成要素のうち、ミリ波発振器２０１と中央処理装置（ＣＰＵ）２０２を設置している。
このミリ波発振器２０１は、クロック信号を生成し、この信号を、接続２０３を介してＣＰＵ２０２に送信するように動作可能である。このクロック信号は、システムクロック信号とＣＰＵ２０２の処理クロック信号として使用することができる。
この接続２０３は、任意の適切な接続を含んでもよく、無線又は物理的のいずれであってもよい。物理接続２０３を用いる実施形態では、この物理的接続は、同軸ケーブル、導波管、波キャビティ及びコネクタのいずれか又はすべてから成ってもよい。
【００１９】
有利なことに、このミリ波発振器２０１は、有意に少ない熱を発生しながら、従来利用可能な周波数よりも高い周波数のクロック信号を可能にする。そのため、ＣＰＵ２０２は、冷却システムを必要とせず、従来必要とされる冷却システムよりも小さな冷却システムで十分である。更に、ＣＰＵ２０２は従来の構成より安定である。この構成は、従来の構成よりも少ない電力しか必要とせず、そのため、本発明のコンピュータの電池寿命は長い。
ミリ波発振器２０１は、超高周波（ＳＨＦ）又は極超短波（ＥＨＦ）の送信器のいずれかから成ってもよい。有利なことに、これらの送信器を採用した実施形態は、熱放射が非常に低いので、冷却システムを必要としない場合がある。更に、このような実施形態は、最大３００ＧＨｚの周波数のクロック信号の生成を可能にする。これは従来のクロック速度を顕著に改善するものである。
【００２０】
代替として、このミリ波発振器２０１は光波技術を利用してもよい。特に、このミリ波発振器は、赤外又は近可視の送信器から成ってもよい。このような実施形態は、最大４００ＴＨｚまでの非常に高いクロック信号の周波数を可能にする。このような実施形態では、この装置に追加の冷却手段を備えてもよい。
このミリ波発振器２０１は、ほぼ真空中で作動することができる。有利なことに、これは、外部の干渉を低減することができる。
このミリ波発振器２０１は、好ましくは、ＣＰＵ２０２に熱的に接触しないように、ＣＰＵ２０２から十分に離れている。有利なことに、これにより、ＣＰＵ２０２の温度を調節する冷却システムの必要性は更に低減される。
【００２１】
このコンピュータは、遮蔽手段を含んでもよい（ここには示さない）。この遮蔽手段は、外部ミリ波源からコンピュータの少なくとも一部を遮蔽するように動作可能であってもよい。追加的又は代替的に、この遮蔽手段は、ミリ波発振器２０１が発するミリ波放射から外部物品を遮蔽するようにも動作可能であってもよい。
このコンピュータは、更に、公知のコンピュータの部品の任意の組み合わせを含んでもよい。
特に、ＣＰＵ２０２は、１つ又はそれ以上のメモリーキャッシュを有してもよい。メモリキャッシュは、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）から成ってもよい。好ましくは、メモリーキャッシュは不揮発性メモリから成る。有利なことに、これは、電力損失及び／又は出力スパイクに対する保護を提供する。不揮発性メモリキャッシュは、磁気抵抗ランダムアクセスメモリ（ＭＲＡＭ）及び／又はスピントロニクス技術を含んでもよい。
【００２２】
ＣＰＵ２０２は、更に、データバスを含んでもよい。このデータバスは、デジタル回路に接続されていてもよい。有利なことに、これにより、デジタル回路をコンピュータの他の部品に接続することができる。このデータバスは、デジタル回路へ及び／又はデジタル回路から、データを転送するための任意の適切な技術を含んでもよい。デジタル回路へ及び／又はデジタル回路から、データを転送するための適当な最新技術には、インフィニバンドＥＤＲ／ＨＤＲ／ＮＤＲ、視線光学又は赤外線波長モールスが含まれるが、これらに限定されない。
【００２３】
本発明のコンピュータは、従来の構成に比べていくつかの利点を提供する。特に、本発のコンピュータは、毎秒４４．７テラバイトのスループット電位を有し、最大４００ＴＨｚの演算速度を達成可能である。ミリ波発振器２０１を使用する結果、低発熱量と低消費電力の要件を満たし、このことは、ＣＰＵ２０２を冷却する必要性を低減する。更に、プロセッサ上にクロック信号発生機構が無いので、ＣＰＵ２０２はより小さくなる。
当然のことながら、上記の実施形態は、本発明の例を記載するだけであって、本発明がこの実施態様に限定されることを意図するものではない。
【符号の説明】
【００２４】
１００，２００  マザーボード
１０１  システムクロック
１０２，２０２  中央処理装置（ＣＰＵ）
１０２ａ  クロック信号発生機構
１０３，２０３  接続
２０１  ミリ波発振器
【図１】
2015504216.tif 000003
【図２】
2015504216.tif 000004
【国際調査報告】
2015504216.tif 000005
2015504216.tif 000006