利用時(shí)鐘裕度技術(shù)早期故障預測

計算機領(lǐng)域的超頻技術(shù)已存在多年，其目的就是有意識地讓系統超越工作極限，實(shí)現最大性能，但這通常會(huì )減少設備的使用壽命且難以保證系統的穩定性。許多系統設計人員都認為超頻技術(shù)除了影響系統穩定性之外一文不值，但實(shí)際它也有一些潛在的好處：可以為我們確定實(shí)際系統總時(shí)序預算(TTB)裕度以及估算產(chǎn)品現場(chǎng)使用壽命提供有益信息。超頻技術(shù)正在發(fā)展為一種稱(chēng)為“時(shí)鐘裕度”的新技術(shù)，該技術(shù)可確保系統穩定運行。此外，本文還將探討如何利用可編程時(shí)鐘源來(lái)實(shí)現時(shí)鐘裕度技術(shù)，確保在臨界條件下的真正系統穩定性。

很多讀者對上世紀80年代和90年代初期的PC平臺可能記憶猶新，這種平臺都帶有一個(gè)所謂加速模式(turbo mode)按鍵。我喜歡按下加速模式按鍵，并觀(guān)察顯示數字的變化?？蛇@些數字到底意味著(zhù)什么呢？按下這個(gè)按鍵，首先是自我感覺(jué)良好，認為自己正在體驗一種極限計算性能，可謂物超所值，畢竟當年的一部臺式機價(jià)值2500美元。我也很清楚，要是覺(jué)得加速模式下性能不穩定，那么總可以返回正常模式，以確保整個(gè)系統的穩定性。坦率地說(shuō)，實(shí)際上我從未在正常模式下工作過(guò)，相信其他人也一樣。當然，加速模式是一柄雙刃劍，人們一直批評它會(huì )造成系統崩潰，而且還會(huì )擔心一旦風(fēng)扇失靈，就會(huì )把CPU燒壞報廢掉。

實(shí)際上，過(guò)去的加速模式就是我們今天所說(shuō)的超頻技術(shù)。其實(shí)基本概念并沒(méi)變，都是要接近或超越系統的計算速度極限，將系統推到穩定與不穩定的邊緣。想到超頻技術(shù)時(shí)，總是自然而然地想到PC。除了超頻技術(shù)帶來(lái)的問(wèn)題之外，能不能通過(guò)超頻技術(shù)(即以超頻為工具)找到系統的弱點(diǎn)呢？能不能通過(guò)一種結構化的“試驗設計”，讓邏輯中最薄弱的一環(huán)自動(dòng)暴露出來(lái)呢？能不能通過(guò)超頻技術(shù)來(lái)準確判斷系統穩定與不穩定的確切臨界點(diǎn)呢？我們的分析還會(huì )不會(huì )提供一些隱性的有價(jià)值信息，有助于推測系統老化影響帶來(lái)的早期故障問(wèn)題？如果認為超頻的好處是讓系統達到穩定工作的極限，那么降頻又會(huì )怎么樣呢？通常認為超頻主要就是修改設置時(shí)間，而降頻就是修改保存時(shí)間。要討論超頻或降頻，就需要給系統“標稱(chēng)”響應定義一個(gè)參考基準。系統設計人員應當根據系統組件數據表提供的有關(guān)制造規范建立一個(gè)標稱(chēng)響應的標準。

總時(shí)序預算

首先介紹一些涵蓋關(guān)于超頻概念的新術(shù)語(yǔ)?？倳r(shí)序預算(TTB)與超頻系統的穩定性條件密切相關(guān)?？倳r(shí)序預算是指系統能夠實(shí)現的性能。根據這個(gè)定義，我們可以明確理性條件下系統的邊界時(shí)序性能限定?？倳r(shí)序預算是指系統的整體邊界性能極限條件下的，既包括超頻和降頻時(shí)的體驗效果。我們往往要通過(guò)實(shí)踐分析來(lái)獲得總時(shí)序預算參數，數據表中的內容不能提供這種最大和最小容限規范。根據定義，數據表提供的是系統“標稱(chēng)”的時(shí)鐘速度(位于最大和最小指標之間)，是構成整體系統的設備選擇的內在特性。在分析系統總時(shí)序預算的時(shí)候，會(huì )發(fā)現標稱(chēng)數值與總時(shí)序預算數值之間存在一定的性能差或者頻率差。系統電壓與溫度都會(huì )影響總時(shí)序預算，為了獲得一致性的結果，必須考慮這些影響因素。

始終裕度

時(shí)鐘裕度(clock margining)也是一個(gè)有趣的術(shù)語(yǔ)。其含義包含的不僅僅是超頻的概念。時(shí)鐘裕度的概念是指我們通過(guò)全面的回歸測試、根據總時(shí)序預算數據來(lái)探索并得出系統的穩定性參數。通過(guò)時(shí)鐘裕度，讓小部分軟件超頻運行，能全面了解系統的工作性能極限?？稍诋a(chǎn)品壽命周期中隔一定時(shí)期就進(jìn)行一次時(shí)鐘裕度檢測，了解實(shí)際性能與標稱(chēng)性能的差別，從而了解產(chǎn)品性能變化的趨勢。這種趨勢有助于估計系統什么時(shí)候會(huì )達到壽命終點(diǎn)。系統制造后不久，會(huì )進(jìn)行一次參照時(shí)鐘裕度性能差檢測，這通?？山⑵鹨粋€(gè)極限性能基準。隨著(zhù)產(chǎn)品的老化，在實(shí)際的測試中首次極限性能與標稱(chēng)的差距最大，以后每次檢測都會(huì )發(fā)現差距在縮小。