(57)【要約】      （修正有）【課題】  １つまたは複数の経年変化電子コンポーネントを補償するために電子システムの動作周波数を調整する周波数変更技法を提供することにある。【解決手段】  電子システムのいくつかのパフォーマンス・パラメータは、電子システムの特定の経年数で決定される。そのパフォーマンス・パラメータは、電子システムの特定の経年数に関する電子システムの電子コンポーネントの最大動作周波数に相関させることができる。電子コンポーネントの動作周波数は、パフォーマンス・パラメータに応じて調整される。パフォーマンス・パラメータは、前の動作周波数と、動作時間数と、周囲温度と、供給電圧とを有することができる。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子システムの特定の経年数で前記電子システムの１つまたは複数のパフォーマンス・パラメータを決定するステップであって、前記１つまたは複数のパフォーマンス・パラメータが前記電子システムの前記特定の経年数に関する前記電子システムの１つまたは複数の電子コンポーネントの最大動作周波数に相関する、前記決定するステップと、
前記１つまたは複数のパフォーマンス・パラメータに応じて前記電子システムからの前記１つまたは複数の電子コンポーネントの動作周波数を調整するステップと、
を有する、電子システム内の１つまたは複数の電子コンポーネントに関する周波数変更の方法。
【請求項２】
前記調整ステップが前記動作周波数を調整済み動作周波数に調整し、前記調整済み動作周波数が前記システムの前記特定の経年数に関する前記１つまたは複数の電子コンポーネントの前記最大動作周波数より小さいかまたはそれに等しい、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記１つまたは複数のパフォーマンス・パラメータのうちの所与の１つが、前記調整ステップで使用すべき選択済み動作周波数に変換可能である、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記所与のパフォーマンス・パラメータが、基本周波数を前記調整ステップで使用すべき前記選択済み動作周波数に変換するために使用する被乗数を有する、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
パフォーマンス・パラメータを決定する前記ステップが、前記電子システムの前記特定の経年数が所定の経年数であるかどうかを判定するステップと、前記特定の経年数が前記所与の経年数であるときに前記１つまたは複数のパフォーマンス・パラメータから動作周波数を決定するステップとをさらに有する、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記１つまたは複数のパフォーマンス・パラメータのうちの所与の１つが、前記決定ステップおよび調整ステップで使用すべき所定の動作周波数を有する、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記電子システムの特定の経年数で前記電子システムのパフォーマンス・パラメータを決定する前記ステップが、前記電子システムの前記特定の経年数で１つまたは複数のフィードバック回路からパフォーマンス統計を収集するステップと、前記パフォーマンス統計を使用することにより前記電子システムの実際のパフォーマンスを調整しなければならないかどうかを判定するステップとをさらに有する、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記電子システムの前記特定の経年数で１つまたは複数のフィードバック回路からパフォーマンス統計を収集する前記ステップが、前記電子システムの前記特定の経年数で１つまたは複数の経年数モニター回路からパフォーマンス統計を収集するステップをさらに有する、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記電子システムの前記特定の経年数で１つまたは複数の経年数モニター回路からパフォーマンス統計を収集する前記ステップが、年数を経た回路の速度と比較のためにのみ使用可能にしたテスト回路の速度とを比較することにより、前記電子システムの前記特定の経年数で所与のパフォーマンス統計を決定するステップをさらに有し、前記年数を経た回路がほぼ前記特定の経年数の間、動作していた、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記電子システムの前記特定の経年数で１つまたは複数のフィードバック回路からパフォーマンス統計を収集する前記ステップが、前記電子システムの前記特定の経年数で１つまたは複数のエラー検出回路からパフォーマンス統計を収集するステップをさらに有する、請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
前記収集ステップが、１つまたは複数のエラーが発生したと判断するステップをさらに有し、
動作周波数を調整する前記ステップが、動作周波数を現行動作周波数から低下させるステップと、前記１つまたは複数のエラーが発生する前のポイントで実行を開始するステップと、前記１つまたは複数のエラーが再発するかどうかを判定するステップと、前記１つまたは複数のエラーが再発しない場合に前記低下させた動作周波数を前記現行動作周波数として残すステップとをさらに有する、
請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記調整ステップが、動作周波数を低下させる前記ステップの前に、前記１つまたは複数のエラーが発生する前のポイントで実行を開始するステップと、前記１つまたは複数のエラーが再発するかどうかを判定するステップと、前記１つまたは複数のエラーが再発しない場合に現行動作周波数のみを残すステップとをさらに有する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記１つまたは複数のパフォーマンス・パラメータが、前の動作周波数、周囲温度、動作時間数、および供給電圧のうちの１つまたは複数を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記１つまたは複数のパフォーマンス・パラメータが保管パフォーマンス・パラメータであり、前記方法が、前記保管パフォーマンス・パラメータを有する摩耗情報を決定するために信頼性テストを実行するステップをさらに有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記保管パフォーマンス・パラメータが、所定の経年数と、前記所定の経年数のうちの対応する経年数における所定の動作周波数とを有する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
信頼性テストを実行する前記ステップが、前記電子システムの１つまたは複数の前の動作周波数と、前記電子システムを取り囲む１つまたは複数の周囲温度と、前記電子システムの１つまたは複数の供給電圧とを決定するステップをさらに有する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
公称供給電圧より高い供給電圧を前記電子システムに提供するステップをさらに有する、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記電子システムを取り囲む周囲温度であって、公称周囲温度より高い周囲温度を提供するステップをさらに有する、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記パフォーマンス・パラメータが外部ソースから受信される、請求項１に記載の方法。
【請求項２０】
１つまたは複数の電子コンポーネントと、
前記１つまたは複数の電子コンポーネントに結合された少なくとも１つのクロック発生回路であって、
電子システムの特定の経年数で前記電子システムの１つまたは複数のパフォーマンス・パラメータを決定し、前記１つまたは複数のパフォーマンス・パラメータが前記電子システムの前記特定の経年数に関する前記電子システムの１つまたは複数の電子コンポーネントの最大動作周波数に相関し、
前記１つまたは複数のパフォーマンス・パラメータに応じて前記電子システムからの前記１つまたは複数の電子コンポーネントの動作周波数を調整する
ように適合された少なくとも１つのクロック発生回路と、
を有する、電子コンポーネントに関する周波数変更を実行可能な電子システム。
【請求項２１】
前記パフォーマンス・パラメータが、複数の所定の経年数と、対応する複数の所定の動作周波数とを有し、
前記少なくとも１つのクロック発生回路が摩耗クロックを有し、
前記摩耗クロックが、前記電子システムの特定の経年数で前記所定の経年数の１つまたは複数を決定し、前記電子システムの現行経年数が前記所定の経年数のうちの所与の経年数に対応するかどうかを判定するように適合され、
前記摩耗クロックが、前記１つまたは複数の電子コンポーネントの現行動作周波数を前記所与の所定の経年数に対応する所定の動作周波数に調整することにより、前記１つまたは複数の電子コンポーネントの動作周波数を調整するようにさらに適合される、
請求項２０に記載の電子システム。
【請求項２２】
前記摩耗クロックが、前記摩耗クロックの外部にあるソースから前記所定の経年数および対応する所定の動作周波数を検索するようにさらに適合される、請求項２１に記載の電子システム。
【請求項２３】
前記少なくとも１つのクロック発生回路がパフォーマンス制御ユニットをさらに有する、請求項２０に記載の電子システム。
【請求項２４】
前記１つまたは複数の電子コンポーネント内の１つまたは複数のフィードバック回路をさらに有し、前記１つまたは複数のフィードバック回路が前記パフォーマンス制御ユニットに結合される、請求項２３に記載の電子システム。
【請求項２５】
前記１つまたは複数のパフォーマンス・パラメータのうちの所与の１つが１つまたは複数のパフォーマンス統計を有し、前記フィードバック回路のうちの所与の１つが、年数を経た回路と新しい回路とを有する経年数モニター回路を有し、前記パフォーマンス制御ユニットが、前記年数を経た回路と前記新しい回路との比較中にのみ前記新しい回路を使用可能にし、前記比較から前記１つまたは複数のパフォーマンス統計を決定するように適合され、前記年数を経た回路がほぼ前記特定の経年数の間、動作していた、請求項２４に記載の電子システム。
【請求項２６】
前記１つまたは複数のパフォーマンス・パラメータのうちの所与の１つが１つまたは複数のパフォーマンス統計を有し、
前記フィードバック回路のうちの所与の１つがエラー検出回路を有し、前記エラー検出回路が、エラーが発生したかどうかを判定するように適合され、前記１つまたは複数のパフォーマンス統計が、エラーが発生したことを示し、
前記パフォーマンス制御ユニットが、１つまたは複数のエラーが発生したことを示す前記１つまたは複数のパフォーマンス統計を前記エラー検出回路から受信し、動作周波数を現行動作周波数から低下させ、前記１つまたは複数のエラーが発生する前のポイントで実行を開始させ、前記エラーが再発するかどうかを判定し、前記エラーが再発しない場合に前記低下させた動作周波数を前記現行動作周波数として残すようにさらに適合される、
請求項２４に記載の電子システム。
【請求項２７】
前記少なくとも１つのクロック発生回路が発振器と１つまたは複数の周波数逓倍器とをさらに有し、前記発振器が出力を有し、前記１つまたは複数の周波数逓倍器のそれぞれが入力と出力とを有し、前記発振器の前記出力が前記１つまたは複数の周波数逓倍器のそれぞれの入力に結合され、前記１つまたは複数の電子コンポーネントのうちの所与の１つが前記１つまたは複数の周波数逓倍器のうちの所与の１つの出力に結合され、前記少なくとも１つのクロック発生回路が、前記発振器の動作周波数および前記所与の周波数逓倍器で使用する被乗数のうちの１つまたは複数を調整することにより、前記所与の電子コンポーネント用の調整済み動作周波数を作成するようにさらに適合される、請求項２０に記載の電子システム。
【請求項２８】
電子システムの特定の経年数で前記電子システムの１つまたは複数のパフォーマンス・パラメータを決定するステップであって、前記１つまたは複数のパフォーマンス・パラメータが前記電子システムの前記特定の経年数に関する前記電子システムの１つまたは複数の電子コンポーネントの最大動作周波数に相関する、前記ステップと、
前記１つまたは複数のパフォーマンス・パラメータに応じて前記電子システムからの前記１つまたは複数の電子コンポーネントの動作周波数を調整するステップと、
を実行する１つまたは複数のプログラムを含む
電子コンポーネントに関する周波数変更を実行するためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子システムに関し、より具体的には、電子システムの電子コンポーネント用の周波数調整に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータなどの最新の電子システムは、そのシステム内の電子コンポーネントが動作する１つまたは複数の周波数を発生するクロック発生回路を含む。電子システムは、所与の動作周波数でシステム信頼性を保証するようにテストされる。典型的な信頼性テストの１つは摩耗加速（wear-out acceleration）と呼ばれている。当技術分野で既知の通り、摩耗加速は、電子システムが経年変化するにつれて障害または信頼性の低下を引き起こす可能性のあるメカニズムを決定するために、電子システムの経年変化を加速するために使用する。摩耗加速は、コンポーネントの指定の動作範囲を超えて、たとえば、その公称電圧の１．５倍の電圧かつ高温で、指定の期間、通常は数年ではなく数時間または数日の間、コンポーネントを動作させる。
【０００３】
摩耗加速からの情報は、電子システムの動作周波数などの項目を調整するために使用する。電子システムが経年変化したときにそのシステムが正しく動作するように、摩耗加速情報に基づいて低い周波数が選択される。したがって、電子システムの動作周波数は、その電子システムの寿命にわたって適切な動作を保証するために使用する「保護帯域（guard band）」を有する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
保護帯域を最小限にし、その寿命全体にわたってほぼピークのパフォーマンスで電子システムを動作させるために、そのシステムが経年変化するにつれてシステムの周波数を変更するための技法を提供する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の例示的な諸態様は、１つまたは複数の経年変化電子コンポーネントを補償するために電子システムの動作周波数を調整する周波数変更技法を提供する。一般に、本発明の例示的な諸態様は、電子システムの寿命にわたって動作周波数を変化させることになる。
【０００６】
電子システムの１つまたは複数のパフォーマンス・パラメータは、電子システムの特定の経年数（age）について決定される。そのパフォーマンス・パラメータは、電子システムの特定の経年数に関する電子システムの最大動作周波数に相関（correlate）させることができる。電子システムの電子コンポーネントの動作周波数は、パフォーマンス・パラメータに応じて調整される。
【０００７】
電子システムの動作周波数は、所定のスケジュールに応じて調整する（たとえば、電子システムを最初に動作させる前に決定する）か、電子システムの寿命中に動的に調整するか、またはこれらの何らかの組み合わせによって調整することができる。いずれの場合も、１つまたは複数のパフォーマンス・パラメータは、電子システムの特定の経年数に関する動作周波数の調整の選択に影響を及ぼす。
【０００８】
本発明ならびに本発明の他の特徴および利点に関するより完全な理解は、以下に示す詳細な説明および図面を参照することによって得られるだろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
様々なメカニズムにより、時間の経過につれて電子コンポーネントの障害が引き起こされる。このようなメカニズムの１つは「ホット・キャリア」効果である。ホット・キャリアは、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）のゲートの下にあるチャネルを横切るソースからドレインへの電子電流（source-to-drain-electron current）を部分的に構成する高エネルギー電子または正孔である。たとえば、Ｎ型ＦＥＴ（ＮＦＥＴ）内のホット電子は、キャリアとして電子を使用し、ゲート絶縁体の一部分のエネルギー・バリアを乗り越えるのに十分なエネルギーを有する。時間の経過につれて、ホット電子の一部は、ゲート絶縁体にトラップされる。電界の存在はＮＦＥＴしきい電圧を効果的に増加し、それにより、時間の経過につれて電子のうちゲート絶縁体内に集まるものが増加するので、ＮＦＥＴの導電性が低下する。この摩耗効果は、システム・クロックの速度で信号を発生できないほど十分にトランジスタの速度が低下したときにシステム障害を引き起こす可能性がある。
【００１０】
摩耗効果（wear-out effects）とは、電子コンポーネントが元々そこまで可能であった速度でその電子コンポーネントがもはや動作できないことを意味する。したがって、電子システムは、前述の通り、年数を経たシステムについて適切な動作を可能にする「保護帯域」とともに設計されるが、残念ながら、この保護帯域は新しいシステムの最大パフォーマンスを低減する。
【００１１】
したがって、電子システムの最大動作周波数は通常、多くの摩耗現象のためにその寿命にわたって劣化する。現在、システムには、その寿命全体の間、固定周波数が課せられており、当技術分野で既知の通り、出力管理のための電圧および周波数スケーリングの技法を排除している。この固定周波数は、その最も敏感なコンポーネントの経年変化を補償するための保護帯域を含む。電子システムの初期周波数は、経年変化の効果に対処するためにシステム周波数を後で低減できる場合に増加させることができる。
【００１２】
本発明の例示的な諸態様は、電子システムがどの程度急速に経年変化するかを測るためにその電子システムのパフォーマンス・パラメータを使用し、この知識により、電子システムまたはその電子コンポーネントが動作しなければならない動作周波数を調整する。パフォーマンス・パラメータの例としては、前の動作周波数、所定の動作周波数、全動作時間数、動作電圧、動作温度を含むことができる。また、パフォーマンス・パラメータは、基本周波数を掛けたときに所定の動作周波数をもたらす、「１．０」または「０．９」などの基本周波数の被乗数も含むことができる。
【００１３】
本発明の例示的な諸態様では、電子システムの動作周波数、その電子コンポーネントの一部の動作周波数、またはその電子コンポーネントの全部の動作周波数を変更するための技法が提案されている。本発明の所与の実施形態によるシステムは、最初は従来のシステムが提供するものより高いパフォーマンスを提供することになり、その後、経年変化の効果が現れるにつれて、システムのパフォーマンスは、現代のシステムで使用可能なパフォーマンスのレベルであって、寿命の終わりについて指定されたパフォーマンスであるレベルに達するまでその周波数を増分的に調整することにより、増分的に低減されることになるだろう。周波数の増分低減を行うたびに、その後、システムの作業負荷を低減し、それを他のシステムに向け直して輻輳（congestion）を防止することが必要になる可能性がある。フォトリソグラフィがより鮮明になり、製造方法を急速に改良した結果として、ハードウェアの価格が毎年急激に低下することを考慮すると、追加キャパシティの全コストは最小限のものになるだろう。
【００１４】
パフォーマンス・パラメータは、たとえば、電子システムの全動作時間数、前の動作周波数、所定の動作周波数、動作電圧、または周囲温度を含むことができる。同様に、パフォーマンス・パラメータは、基本周波数を掛けたときに所定の動作周波数と同等のものになる被乗数にすることもできる。この被乗数は、所定の動作周波数が時間の経過につれて変化すると予想されるように、時間の経過につれて変化する可能性がある。
【００１５】
最大動作周波数は一般に、電子システムまたはその電子コンポーネントの動作中にそれより上でエラーが発生する周波数と見なされている。最大周波数を決定するための間接的方法は、システムまたはそのコンポーネントと同じチップまたはパッケージ内に位置するテスト回路のスイッチング速度を測定することを伴うだろう。対照的に、最大周波数を決定するための直接的方法は、最大周波数またはそれより上の周波数でシステムを動作させることを伴うだろう。電子コンポーネントの実際の論理回路内に埋め込まれたエラー・チェック回路は、動作周波数が最大周波数を超えた場合を検出することになるだろう。
【００１６】
最大動作周波数とパフォーマンス・パラメータとの相関は、摩耗加速などの信頼性テストにより決定することができる。このようなテストは一般に、電子システムのサンプルに対しより高い供給電圧と周囲温度をかけることを必要とする。次にこのサンプルは「経年変化（aged）」され、実質的に同等の電子システムの寿命にわたって電子システムまたはその電子コンポーネントの最大動作周波数をどのように変更すべきかに関する情報を決定することができる。所定の動作周波数および対応するパフォーマンス・パラメータは、その販売前に電子システム内にプリロードすることができる。この状況でのパフォーマンス・パラメータは全動作時間数にすることができる。所定の動作周波数は、対応する動作時間数の間の最大動作周波数にすることができる。しかし、一般に、所定の動作周波数は最大動作周波数未満に設定される。電子システムが全動作時間数によって定義された特定の経年数を満足すると、電子コンポーネント用の動作周波数として、対応する所定の動作周波数が使用される。
【００１７】
また、パフォーマンス・パラメータは、フィードバック回路から収集されたパフォーマンス統計などにより、システムが経年変化するにつれて動的に決定することもできる。フィードバック回路は、様々な技法により電子システムのパフォーマンスを測定する。たとえば、フィードバック回路は、比較のためにのみ使用可能にした回路と年数を経た回路が比較される、経年数モニター回路にすることができる。比較のためにのみ使用可能にした回路を「新しい」回路と呼ぶ。その場合、この２つの回路のパフォーマンス統計を使用して、電子システムの電子コンポーネント用の動作周波数を調整することができる。追加として、フィードバック回路はエラー検出回路にすることができる。エラーが発生すると、動作周波数は現行動作周波数から低下させることができる。エラーが発生する前のポイントから実行を開始させることができ、その後、エラーが再発するかどうかを判定することができる。エラーが再発しない場合、低下させた動作周波数は新しい動作周波数として機能する。
【００１８】
追加として、ネットワークまたはその他のリンクにより、電子システムが実用として動作している間にほぼ最大の動作周波数および対応するパフォーマンス・パラメータをその電子システムにロードすることができる。たとえば、ある企業は、その実験室内での電子システムのテストにより、実用としての同様の電子システムが特定の経年数里程標（age milestones）に達したときに所与の動作周波数で動作しなければならないと判断することができる。
【００１９】
本発明では、そのライフ・サイクル全体にわたって電子システムのパフォーマンスを制御するために、システムの動作周波数を制御するための複数の技法が提案されている。第１の例示的な実施形態では、従来の信頼性テストに基づいて、スケジュールされた周波数低減を伝搬することになる制御ユニットが記載されている。第２の例示的な実施形態の周波数低減は、企業の実験室内に位置する１つまたは複数のテスト・システムまたは他の場所に位置する他の同様の電子システムについて行われたハードウェア測定からデータが収集され更新されると、ネットワークにより広めることができるだろう。第３の例示的な実施形態では、経年数モニター回路から収集されたフィードバックに基づいて、システムの周波数を低減することになる制御ユニットが提案されている。第４の例示的な実施形態では、エラーの検出時にシステムの周波数を低減し、エラーが無効になるようにシステムの命令待ち行列をエラーが発生する前の状態にリセットすることになる制御ユニットが提案されている。
【００２０】
システムの最大動作周波数をそのシステムの経年数に関連付けるためには、ハードウェア測定と回路分析を考慮することが有用である。システムの経年数は、たとえば、電子システムの動作時間数、日数、または年数により測定することができる。ハードウェア測定は、回路分析の正確さを改善するための較正統計を提供することができる。信頼性テストの当業者には周知の通り、分析時間を短縮するために、電子システムは、より高い電圧（たとえば、電子システムの仕様書に記載されている最大電圧の１．５倍の電圧）およびより高い温度（たとえば、電子システムの仕様書に通常記載されている摂氏１００度ではなく摂氏１４０度）など、経年変化および摩耗を加速する動作条件にかけることができる。次に、これらの結果を使用して、動作周波数とパフォーマンス・パラメータとの関係を作成することができる。前述の通り、このようなパフォーマンス・パラメータの例としては、前の動作周波数、温度、供給電圧、動作時間数を含むが、これらに限定されない。この関係により、経年変化の影響を補償するためにシステムの動作周波数を定期的な間隔で調整できるように、値の表（たとえば、「摩耗」表）を作成し保管することができる。この値は、所定の動作周波数および対応する動作時間数を含む。動作周波数に対する調整は、電子システムが使用される前に（本発明の第１の例示的な実施形態による）、電子システムが使用された後に（本発明の第２の例示的な実施形態による）、またはこの２通りの時期の組み合わせで収集されたパフォーマンス・パラメータの査定に基づいて行うことができる。
【００２１】
図１は最大システム動作周波数（この例では最大システム・クロック周波数）と動作時間数とを比較するグラフを示しており、図２は図１のグラフから抽出した摩耗表（wear-out table）であって、離散時間間隔に関する周波数劣化を表にしたものを示している。曲線４は、動作時間数を１時間ごとに最大動作周波数に関連付けるものである。図１および図２の情報は信頼性テストから決定される。
【００２２】
前述の通り、電子システムおよびその構成電子コンポーネントがどのようにその寿命にわたって作動するかを信頼性テストから決定することは可能である。このタイプの情報を使用して、図２に示すような、経年変化するにつれてその動作周波数を支配するために電子システムが部分的に使用する表を形成することができる。この表は、電子システムの選択済み経年数に関する最大動作周波数を含むことができる。
【００２３】
上記の通り、最大動作周波数は一般に、電子システムまたはその電子コンポーネントの動作中にそれより上でエラーが発生する周波数と見なされている。本明細書で使用する「動作周波数」は一般に、「クロック周波数」と同義であり、電子コンポーネントに供給される周波数である。しかし、クロック（通常は「発振器」を有する）は、動作周波数を作成するためにその出力が逓倍されていることに留意されたい。図１および図２の例では、動作周波数とクロック周波数は同じである（たとえば、電子システム上のすべての電子コンポーネントがクロック周波数と同じ入力周波数を有するようになっている）と想定されているが、以下に示すように、そうでなければならないわけではない。
【００２４】
図１の例では、システムが経年変化するにつれて、最大動作クロック周波数が低下する。セグメント５は初期動作（たとえば、ゼロ動作時間数）を表している。曲線４がセグメント５と交差するポイントは、新しいシステムが確実に動作できる最大動作クロック周波数である。セグメント６は「Ａ」時間分のシステム動作後の時間を表しており、それが曲線４と交差するポイントは「Ａ」動作時間数後の最大クロック周波数である。セグメント７はシステムの寿命の終わりにおける動作時間数を表している。本明細書に記載するようなシステム・パフォーマンスを調整するための方法がない場合、システム動作周波数は最初は、曲線４とセグメント７の交点における寿命の終わりの周波数に設定されなければならないだろう。本明細書に記載する方法により、システム・クロック周波数を最初はより高い値、すなわち、曲線４とセグメント６が交差するポイントか、またはこのポイントでの周波数よりわずかに低い値に設定することができる。この交点はＦ１と指定される。Ｆ１は、セグメント５と６の間の期間に関する所定の動作周波数として保管されることになる。所定の動作周波数は好ましくはできるだけ最大動作周波数に近いものであるが、一般に最大動作周波数未満に設定されることになる。
【００２５】
図２に示す表などの摩耗表９は曲線４から生成することができる。表９は、１組の動作時間数を、システムが適切に動作する１組の所定の動作周波数に関連付けるものである。周波数Ｆ１は、前述し、図１に示した情報から決定されたものであり、表９の第１のデータ行に入り、その周波数をシステムが周波数Ｆ１で確実に動作可能な動作時間数に関連付ける。同様に、この表例の残りのデータ行は、システムの寿命にわたって他の所定のシステム動作周波数を動作時間数に関連付ける。
【００２６】
図１は動作時間数と最大システム・クロック周波数との直線的関係を示しているが、この関係は直線である必要はない。
【００２７】
第１の例示的な実施形態では、制御ユニットは、システム・クロックにより生産性におけるスケジュールされた周波数低減を伝搬する。図３に示す方法２００は、システムの寿命全体にわたってシステム動作周波数を制御するために図２に示す摩耗表９を図４に示す処理システムでどのように使用できるかを記述している。図３の流れ図２００では、現行動作時間数（たとえば、日付）は摩耗スケジュールにリストされた時間数（たとえば、日付）と定期的に比較される（ステップ２０１）が、この摩耗スケジュールは、たとえば、調整ログと固定摩耗表（fixed wear-out table）とを有する。現行日付が、調整ログに現在保管されている日付項目の直後に続く固定摩耗表内の日付項目として定義される次の増分日付項目を超えると、調整が必要になる。調整が必要である場合（ステップ２０２＝ＹＥＳ）、周波数調整値が固定摩耗表からロードされ（ステップ２０３）、そこには前に実行した信頼性テストから得られた固定項目がユーザのシステム内にプリロードされており、調整が必要ではない場合、プロセスは終了する（ステップ２０４）。周波数調整値がロードされた後、必要な調整とそれをスケジュールするための時間をシステムまたはシステム・オペレータにブロードキャストすることができる（ステップ２０５）。システムまたはシステム・オペレータがその計画を承認した場合（ステップ２０６）、システムはスケジュールされた時間に調整済み動作周波数で再始動され（ステップ２０７）、承認しない場合、新しい調整計画が策定され、ブロードキャストされる。システムが新しい調整済み動作周波数で正常に再始動された後、調整がログ記録される（ステップ２０８）。
【００２８】
調整値は、クロックが発振する周波数を変更するために使用する周波数にすることができる。追加として、調整値は、クロック発振周波数を変更するために使用する被乗数にすることができる。たとえば、１．０ギガヘルツ（ＧＨｚ）の基本クロック周波数は、電子システムの経年数のうちの最初の５年間について１．０（すなわち、動作周波数として１．０ＧＨｚをもたらす）を掛け、電子システムの経年数のうちの次の５年間について０．９（すなわち、動作周波数として０．９ＧＨｚをもたらす）を掛けることができるだろう。この調整値は、電子システムまたはその電子コンポーネント用の動作周波数を変更するのに適した任意の値にすることができる。
【００２９】
第２の例示的な実施形態では、制御ユニット（「摩耗クロック」と呼ぶ）は、外部ソースから更新された周波数低減を伝搬する。摩耗表の項目は、周波数調整を必要とするエンドユーザ・システムと同様または同一のシステム（テスト・システムと呼ぶ）上の電子システムを提供する企業の実験室で実行された信頼性テストから収集することができる。次にこれらの結果は、電子システムを提供する企業に対し通信ネットワークによりエンドユーザ・システムを接続する直接ネットワーク入力３３１を介して、図４に示す（とともに以下に詳述する）エンドユーザ・システムの摩耗クロック３１１に供給することができる。摩耗表の項目は、エンドユーザ・システムでのその使用に先立って、短時間に限り、その１つまたは複数のテスト・システムによって生成することができる。発振器の周波数は、図３の流れ図２００の論理に従って調整することができる。方法２００は、定期的な最大周波数更新を受信するシステムの動作周波数を制御する方法も記述している。
【００３０】
図３の流れ図２００では、現行動作時間数（たとえば、日付）は摩耗スケジュールにリストされた時間数（たとえば、日付）と定期的に比較される（ステップ２０１）が、この摩耗スケジュールは、たとえば、調整ログと摩耗表とを有する。現行日付が、調整ログに現在保管されている日付項目の直後に続く摩耗表内の日付項目として定義される次の増分日付項目を超えると、周波数調整が必要になる（ステップ２０２）。周波数調整が必要である場合、周波数調整値が一時摩耗表（transient wear-out table）からロードされ（ステップ２０３）、そこにはユーザのシステムでのその使用のちょうどその時期に項目を生成することができ、周波数調整が必要ではない場合、プロセスは終了する（ステップ２０４）。周波数調整値がロードされた後、必要な調整とそれをスケジュールするための時間をシステムまたはシステム・オペレータにブロードキャストすることができる（ステップ２０５）。システムまたはシステム・オペレータがその計画を承認した場合（ステップ２０６）、システムはスケジュールされた時間に新しい調整済み周波数で再始動され（ステップ２０７）、承認しない場合、新しい調整計画が策定され、ブロードキャストされる。システムが正常に再始動された後、周波数調整がログ記録される（ステップ２０８）。
【００３１】
また、電子システムが使用されている間にそのパフォーマンスを査定することも可能である。この例のパフォーマンス・パラメータは、前の動作周波数、温度、供給電圧など、パフォーマンスに関する統計を含むことができる。次にパフォーマンス・パラメータを使用して、電子システムまたは電子システムの電子コンポーネントの動作周波数を調整することができる。パフォーマンスは、動作周波数によって測ることができるだけでなく、１秒当たりの動作数、スループット、エラー率などのパフォーマンス・メトリックスによって査定することもできる。追加として、その動作中に電子システムまたはそのコンポーネントの実際の最大周波数を間接的または直接的にモニターすることは可能である。
【００３２】
図４に示す同期クロック式（synchronously-clocked）コンピュータ・システム３００は、（ａ）メモリ３１４、プロセッサ３１５、ディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）３１６など、この例では同期論理チップであって、データ・バス（図示せず）によりそれらと外界との間で情報を交換する様々な電子コンポーネントと、（ｂ）その一部が様々なシステム論理チップ３１４、３１５、３１６または他の専用チップ上に存在することができるクロック発生回路３１７とを有する。また、「論理チップ」は１つまたは複数の集積回路に統合できることに留意されたい。各論理チップは、クロック発生回路３１７内で発生し、クロック発生回路３１７からブロードキャストされたシステム・クロック「システムＣｌｋ」を受信する。クロック発生回路３１７内に存在する発振器３１０は、周波数逓倍器３１２、３１３によって様々な所望の周波数まで増加させた基本クロック周波数を生成する。周波数逓倍器３１２、３１３は発振器３１０の基本周波数にそれぞれＮおよびＭを掛けるものであり、ＮおよびＭは１に等しいかまたはそれより大きい整数にすることができる。相互接続３１８、３１９は様々なシステム電子コンポーネントに増加した周波数を分配するが、そのシステム電子コンポーネントはこの例では論理チップ３１４、３１５、３１６である。相互接続３１８、３１９により運搬される増加した周波数は動作周波数である。
【００３３】
相互接続３２２を介して、摩耗クロック３１１は、たとえば、図３の流れ図の論理に従って、発振器の周波数を調整する。そのうえ、相互接続３２１を介して、摩耗クロック３１１は、図３の流れ図２００のステップ２０５に関して記載したように調整計画をブロードキャストするために、プロセッサ３１５内の割込みをトリガーすることができる。システムまたはシステム管理者からの入力は、他の相互接続（図示せず）によるかまたはプロセッサ３１５により、摩耗クロック３１１にフィードバックすることができる。要約すると、摩耗クロック３１１は、システムの経年変化コンポーネント、メモリ３１４、プロセッサ３１５、およびＤＳＰ３１６のパフォーマンスを最大限にするように動作周波数を調整することにより、同期クロック式コンピュータ・システム３００の周波数を調整する。摩耗クロック３１１はプロセッサおよびメモリ（図示せず）も含むことができることに留意されたい。このプロセッサは方法２００を実現するものであり、メモリは、方法２００の実現中に必要な関連摩耗表またはその他の情報を保管するとともに、プロセッサに方法２００を実現させるための命令を保管するために使用する。
【００３４】
この例では、図２に示すような摩耗表３３０はメモリ３１４内に示されている。また、摩耗表３３０は、摩耗クロック３１１に保管することもでき、直接ネットワーク入力３３１を介してまたは他のネットワーク接続（図示せず）により受信することもできる。さらに、摩耗表３３０は特定の情報により工場でプログラミングすることができるが、直接ネットワーク入力３３１または他のネットワーク入力（図示せず）により新しい情報を受信することができる。また、コンピュータ・システム３００またはその上のコンポーネントの周波数を調整するために、周囲温度３３３も使用することができる。十分な時間にわたって周囲温度３３３が高い場合、摩耗を高速化するという影響を及ぼし、摩耗クロック３１１は、コンピュータ・システム３００の動作周波数を何にすべきかを決定するときに高温の周囲温度３３３を考慮に入れることができる。周囲温度は、パフォーマンス・パラメータのもう１つの例である。
【００３５】
本明細書に記載する本発明の例示的な実施形態は、たとえば、実行されたときに本発明の諸実施形態を実現する１つまたは複数のプログラムを含むメモリ３１４の一部として、プログラムとして実現できるだけでなく、機械可読媒体を有する製品として実現することができる。たとえば、機械可読媒体は、摩耗クロック３１１をプログラミングするかまたは変更するために諸ステップを実行するよう構成された１つまたは複数のプログラムを含むことができる。機械可読媒体は、たとえば、ハード・ドライブ、光ディスクまたは磁気ディスク、電子メモリ、またはその他の記憶装置などの書込み可能媒体にすることができる。
【００３６】
第３の例示的な実施形態では、経年数モニター回路は、その内部でシステムの経年数を設定することができ、それにより経年変化の影響に対処するために対応する最大動作周波数パフォーマンスを調整することができる、パフォーマンス制御ユニット用の電子システムのパフォーマンス・パラメータ（回路スイッチング速度または周波数など）を連続的にモニターする。図５に示す方法４００は、たとえば、図６のパフォーマンス制御ユニット５３４がシステムの寿命にわたって周波数パフォーマンスをどのように調整するかを記述するものである。図５の流れ図４００では、諸ステップは、システムの周波数ポテンシャル（frequency potential）をモニターすること（ステップ４０１）と、その動作周波数に対する調整が必要であるかどうかを査定すること（ステップ４０２）と、調整がまったく不要である場合に流れ図を終了すること（ステップ４０３）と、調整が必要である場合に調整済みパフォーマンスでシステムを再始動すること（ステップ４０４）と、調整済みパフォーマンスをログ記録すること（ステップ４０５）を含む。一般に、ある期間後に方法４００はステップ（ステップ４０１）に戻ることになる。システムの動作周波数を低減するための判断（ステップ４０２）は、動作パフォーマンスにほとんどまたはまったく保護帯域が残っていないレベルまでシステム・パフォーマンスが劣化したかどうかに基づくものである。パフォーマンスが実質的に劣化した場合、システムの動作周波数が低減される。常に機能性を保証するために、動作周波数はパフォーマンス・ポテンシャルよりわずかに下に保持しなければならない。図６は、電子システムまたはその電子コンポーネントの動作周波数をどのように変更できるかという一例を示している。第３の例示的な実施形態の場合、フィードバック回路５３０は経年数モニター回路である。
【００３７】
図６では、フィードバックを備えた同期クロック式コンピュータ・システム５００は、（ａ）メモリ５１４、プロセッサ５１５、ＤＳＰ５１６など、同期論理チップであって、データ・バス（図示せず）によりそれらと外界との間で情報を交換する様々な電子コンポーネントと、（ｂ）その一部が同期論理チップ５１４、５１５、５１６または他の専用チップ上に存在することができるクロック発生回路５１７と、（ｃ）同じく同期論理チップ５１４、５１５、５１６上に存在することができるフィードバック回路５３０とを有する。論理チップは１つまたは複数の集積回路に統合できることに留意されたい。各論理チップは、クロック発生回路５１７内で発生し、クロック発生回路５１７からブロードキャストされたシステム・クロック「システムＣｌｋ」を受信する。クロック発生回路５１７内に存在する発振器５１０は、周波数逓倍器５１２、５１３によって様々な所望の動作周波数まで増加させた基本クロック周波数を生成する。周波数逓倍器５１２、５１３は発振器５１０の基本周波数にそれぞれＮおよびＭを掛けるものであり、ＮおよびＭは１に等しいかまたはそれより大きい整数にすることができる。相互接続５１８、５１９は様々な電子コンポーネントに増加した周波数（すなわち、動作周波数）を分配するが、その電子コンポーネントはこの例では同期論理チップ５１４、５１５、５１６である。
【００３８】
相互接続５２２を介して、パフォーマンス制御論理ユニット５３４は発振器５１０の動作周波数を調整する。同期論理チップ５１４、５１５、５１６上に位置するフィードバック回路から回路スイッチング速度または発振器周波数などのパフォーマンス・パラメータを収集した後、パフォーマンス制御ユニット５３４は、図５の流れ図４００に示す手順または図７の流れ図６００に示す手順に従って、システムの動作パフォーマンスが調整を必要とするかどうかを判断する。パフォーマンス制御ユニット５３４は、その機能性を維持しながら、その経年変化コンポーネントのパフォーマンスを最大限にするように周波数を調整することにより、同期クロック式コンピュータ・システム５００の周波数を調整する。パフォーマンス制御ユニット５３４はプロセッサおよびメモリ（図示せず）も含むことができることに留意されたい。この場合、プロセッサは方法４００を実現するものであり、メモリは、プロセッサに方法４００を実現させるための命令を保管し、方法５００の実現中に必要なフィードバック回路５３０からの関連データまたはその他の情報も保管することになるだろう。
【００３９】
経年数モニター回路、すなわち、例示的な第３の実施形態のフィードバック回路５３０は、アナログ電子工学の分野では既知ものである。経年変化統計は、連続的に動作するテスト回路である経年変化回路と、比較のためにのみ使用可能にしたテスト回路である新しい回路とを比較することによって入手することができる。このような経年変化統計は、年数を経たインバータ・チェーンを横切る信号と、新しいインバータ・チェーンを横切る信号という２つの信号間の時間差として抽出できるだろう。
【００４０】
第４の例示的な実施形態では、システム障害を検出し、それに反応することにより、システムの寿命にわたってシステムの周波数を調整することができる。エラー検出回路は、第３の例示的な実施形態に関して前述した経年数モニター回路と同様にシステム・コンポーネントに挿入されるが、第４の実施形態と第３の実施形態との主な相違点は、エラー検出回路は論理回路を直接査定するのに対し、経年数モニター回路は独立テストを実行してパフォーマンスを測ることである。第４の実施形態では、フィードバック回路５３０は、論理回路内のエラーの検出に適したエラー検出回路として、より狭く定義されている（たとえば、ソフトウェアによって引き起こされたエラーの検出とは対照的である）。
【００４１】
加えて、第４の実施形態によるシステム５００は、エラーを訂正するためのエレメントを含むようにまたは検出したエラーの前の状態までプログラム・フローをバックアップして命令を再実行するように設計することができる。このため、第３および第４の実施形態が同じフィードバック装置（図６に示す）を使用する場合でも、調整済み周波数で再始動されるシステムを再始動する前に検出された１つまたは複数のエラーを処理するために、図７に示す新しい方法６００が考案されている。
【００４２】
１つのエラー検出回路によってエラーが検出されると、システムはエラー診断動作モードに入る（ステップ６０５）。一般に、診断動作モードは、動作周波数の変更が必要かどうかについて判断を行い（ステップ６１０）、必要である場合は、システム動作周波数をリセットし、前述の通り、そのイベントをログ記録する。診断動作モードの動作は一般に、システムの他の動作特性とともに事前定義される。これらの動作は、システム信頼性とともに前の経験から作成された手順を含むことができ、長期の寿命テストから事前収集したデータを使用することができ、あるいは動的テストとこれらのテストの結果に基づく判断とを含むことができる。
【００４３】
システム・エラーについて可能な診断の一例は、まず、検出したエラーが発生する前の状態にシステムをリセットし、そのエラーが検出されたポイントまで命令を再実行することである（ステップ６１５）。そのエラーがこのテストで発生しない場合（ステップ６２０＝ＹＥＳ）、診断システムはテストの結果をログ記録し、システムを通常動作に戻すことができる（ステップ６４０）。そのエラーがこのテストで発生する場合（ステップ６２０＝ＮＯ）、診断システムはシステム動作周波数を低下させ（ステップ６２５）、より低い動作周波数でテストを再実行することができる（ステップ６３０）。動作周波数を低下させることによってエラーが除去されると（ステップ６３３＝ＹＥＳ）、訂正アクションがログ記録され、システムはより低い周波数での通常動作モードに戻される（ステップ６３５）。エラーが訂正されない場合（ステップ６３３＝ＮＯ）、この方法はステップ６２５に継続し、そこで他の動作周波数が選択される。方法４００はステップ６４０で終了する。
【００４４】
本発明の例示的な諸態様は、省電力機能とともに実現することもできる。たとえば、動作周波数は特定の経年数において電子システムまたはその構成電子コンポーネントについていつでもほぼ最大の動作周波数でなければならないわけではない。したがって、電力を削減するためにより低い動作周波数を選択可能な場合もあれば、パフォーマンスが要求されているときに、本発明の例示的な諸態様の技法により最大動作周波数に近い動作周波数を選択可能な場合もある。
【００４５】
追加として、本発明の例示的な諸態様の技法を使用して、短期間で動作周波数を高めることが可能である場合がある。たとえば、システムが実行されているときに周囲温度が低いままである場合、比較的低い周囲温度に基づいて動作周波数を高めることができる可能性がある。
【００４６】
図示し本明細書に記載した実施形態および変形形態は本発明の原理の例証となるものにすぎず、当業者であれば、本発明の範囲および精神を逸脱せずに様々な変更態様を実現可能であることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の一態様による最大システム動作周波数（この例では最大システム・クロック周波数）対動作時間数というパフォーマンス・パラメータの例示的なグラフである。
【図２】本発明の第１および第２の実施形態による動作時間数と変更済み動作周波数（この例では最大システム・クロック周波数）を示す例示的な表である。
【図３】本発明の第１および第２の実施形態による動作周波数のスケジュールされた変更のための方法を示す例示的な流れ図である。
【図４】本発明の第１および第２の実施形態により図３の方法を実現する例示的なシステムを示す図である。
【図５】本発明の第３の実施形態により、動作周波数を変更するために決定したパフォーマンスのパフォーマンス・パラメータを使用する方法を示す例示的な流れ図である。
【図６】それぞれ本発明の第３および第４の実施形態により、図５および図７の方法を実現する例示的なシステムを示す図である。
【図７】本発明の第４の実施形態により、動作周波数を変更するためにエラー決定のパフォーマンス・パラメータを使用する方法を示す例示的な流れ図である。
【符号の説明】
【００４８】
３００  同期クロック式コンピュータ・システム
３１０  発振器
３１１  摩耗クロック
３１２、３１３  周波数逓倍器
３１４  メモリ
３１５  プロセッサ
３１６  ディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）
３１７  クロック発生回路
３１８〜３２２  相互接続
３３０  摩耗表
３３１  直接ネットワーク入力
３３３  周囲温度
【図１】
2005063414.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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