核算机范畴的超频技能已存在多年，其意图便是有意识地让体系逾越作业极限，完结最大功用，但这一般会削减设备的运用寿数且难以保证体系的安稳性。许多体系规划人员都以为超频技能除了影响体系安稳性之外一文不值，但实践它也有一些潜在的优点：能够为咱们确认实践体系总时序预算(TTB)裕度以及预算产品现场运用寿数供给有利信息。超频技能正在发展为一种称为“时钟裕度”的新技能，该技能可保证体系安稳运转。此外，本文还将评论怎么运用可编程时钟源来完结时钟裕度技能，保证在临界条件下的真实体系安稳性。
许多读者对上世纪80年代和90年代初期的PC渠道或许浮光掠影，这种渠道都带有一个所谓加快办法(turbo mode)按键。我喜爱按下加快办法按键，并调查显现数字的改动。可这些数字究竟意味着什么呢？按下这个按键，首要是自我感觉良好，以为自己正在体会一种极限核算功用，可谓物超所值，究竟当年的一部台式机价值2500美元。我也很清楚，要是觉得加快办法下功用不安稳，那么总能够回来正常办法，以保证整个体系的安稳性。坦率地说，实践上我从未在正常办法下作业过，信任其他人也相同。当然，加快办法是一柄双刃剑，人们一向批判它会形成体系溃散，并且还会忧虑一旦电扇失灵，就会把CPU烧坏报废掉。
实践上，曩昔的加快办法便是咱们今日所说的超频技能。其实根本概念并没变，都是要挨近或逾越体系的核算速度极限，将体系推到安稳与不安稳的边际。想到超频技能时，总是天然而然地想到PC。除了超频技能带来的问题之外，能不能经过超频技能(即以超频为东西)找到体系的缺点呢？能不能经过一种结构化的“实验规划”，让逻辑中最单薄的一环主动露出出来呢？能不能经过超频技能来精确判别体系安稳与不安稳的切当临界点呢？咱们的剖析还会不会供给一些隐性的有价值信息，有助于估测体系老化影响带来的前期毛病问题？假如以为超频的优点是让体系到达安稳作业的极限，那么降频又会怎么样呢？一般以为超频首要便是批改设置时刻，而降频便是批改保存时刻。要评论超频或降频，就需求给体系“标称”呼应界说一个参阅基准。体系规划人员应当依据体系组件数据表供给的有关制作规范树立一个标称呼应的规范。
总时序预算
首要介绍一些包含关于超频概念的新术语。总时序预算(TTB)与超频体系的安稳性条件密切相关。总时序预算是指体系能够完结的功用。依据这个界说，咱们能够清晰理性条件下体系的鸿沟时序功用限制。总时序预算是指体系的全体鸿沟功用极限条件下的，既包含超频和降频时的体会作用。咱们往往要经过实践剖析来取得总时序预算参数，数据表中的内容不能供给这种最大和最小容限规范。依据界说，数据表供给的是体系“标称”的时钟速度(坐落最大和最小方针之间)，是构成全体体系的设备挑选的内涵特性。在剖析体系总时序预算的时分，会发现标称数值与总时序预算数值之间存在必定的功用差或许频率差。体系电压与温度都会影响总时序预算，为了取得一致性的成果，有必要考虑这些影响要素。
一直裕度
时钟裕度(clock margining)也是一个风趣的术语。其意义包含的不只仅是超频的概念。时钟裕度的概念是指咱们经过全面的回归测验、依据总时序预算数据来探究并得出体系的安稳性参数。经过期钟裕度，让小部分软件超频运转，能全面了解体系的作业功用极限。可在产品寿数周期中隔必定时期就进行一次时钟裕度检测，了解实践功用与标称功用的不同，然后了解产品功用改动的趋势。这种趋势有助于估量体系什么时分会到达寿数结尾。体系制作后不久，会进行一次参照时钟裕度功用差检测，这一般可树立起一个极限功用基准。跟着产品的老化，在实践的测验中初次极限功用与标称的距离最大，今后每次检测都会发现距离在缩小。
体系老化
体系老化这是一个陈词滥调的问题了，也是一个风趣的问题。世界上没有完美的产品，硅芯片制作也相同。硅芯片的封装会对产品运用寿数产生很大影响，由于封装技能密封性欠好，硅芯片会露出于外界环境。从硅芯片的视点来说，热载流子注入的天然效应与电子移动的纤细作用会对体系产生影响。热量会加快硅芯片的老化。老化作为一种灵敏度参数来说，则表现在总时序预算数据上。经过超频与降频比照，发现超频对体系产生的压力最大，这也是功用差剖析的根本办法。
时钟裕度的施行
上面议论了这么多关于时钟裕度技能的论题，那么怎样才干施行时钟裕度技能呢？首要，咱们要知道，最先进的体系一般包含很多时钟源。在大都状况下，时钟间存在相互依赖的联系，但有时也会存在独立的时钟。现在，常见的时钟源一般选用锁相环技能，保证噪声最小化，这使得新一代锁相环技能产生的时钟源具有较小的颤动，一起在相位噪声功用方面优于固定的时钟源。锁相环一般作为带可编程分压器的时钟组成器，可支撑多种时钟输出的组成，并且相互依赖的不一起钟之间可树立不同的“分频比”。分频比是PC时钟范畴的过期术语，但对任何相互依赖的时钟问题来说依然适用。
为了成功完结时钟裕度功用，其有必要内置频率调理的功用。变频功用在实践上或许比开始想象的要更困难，由于咱们有必要全面了解锁相环技能的功用，不只要了解作业期间能够完结的方针频率，还要了解不同反应编程条件下的相位噪声与颤动功用。依据时域的颤动是咱们需求了解的重要内容，这样才干保证不同频率之间的一致性(不能忽然断开)，不然体系的安稳性剖析就会犯错。假如产生了不接连的颤动状况，也不会呈现太大费事，能够经过多个特定的输出频率开槽或所需的分频比来处理。此外，应当保证开槽不要在频率改动期间进行，除非锁相环的设置在CPU对任何办法的开槽和短脉冲不灵敏的距离中进行。
保证总时序预算正确的技巧便是，应当了解哪些频率规模表现较好，这样就能小心肠经过逐渐迫临的办法挨近总时序预算方针，而每一步的改动量或许有不同。假如频率改动较大，那么一般会导致总时序预算不同成果较小。总时序预算鸿沟检测要求终究肯定要打破体系的边界，然后重启并稍微撤退一些，直至取得满足的一致性阈值停止。有许多没有文件记载的“小窍门”能够完结此项作业。树立体系总时序预算的要害便是一致性与可重复性。
正如前面简略谈到的那样，履行时钟裕度作业所发现的最重要信息便是在产品投入运用后预算出实践的产品运用寿数完结时刻。本文剖析的意图便是要经过期钟裕度来核算产品的标称功用与总时序预算之间的差异，以备后续之需。在几周、几个月甚至几年的时刻里，投入实践运用的产品运转相同的回归进程，重复核算功用差异。我以为，能够表现产品运用寿数完毕的状况便是在功用差为零或为负值。这并不是说体系呈现毛病，而仅仅说没有功用差了，阐明产品现已到了运用寿数的结尾。不管选用何种产品支撑办法，假如功用差为零，则阐明产品的运用寿数现已完毕了，这一信息对那些需求全天候继续作业的体系来说是至关重要的。如图1所示，依据前史功用差信息猜测出了功用差为零的时刻。经过简略的线性剖析或非线性曲线剖析，能够估量得出产品运用寿数完毕的时刻。
图 1：体系运用寿数预算剖析图。
在温度与电压等外部要素已知、记载且匹配的状况下进行未来回归检测，保证契合时钟裕度技能的精确性。图1显现了超频作业状况下的时钟裕度功用差为正值的改动图，此原理也适用于降频作业的状况。不过，在降频作业状况下，功用差的改动不会太大且根本保持安稳。这儿将降频作业状况下的时钟裕度差值设为正值。
在时钟裕度技能的施行进程中，经过不断调整来批改锁相环时钟源或其他时钟源。图2显现了一个选用时钟裕度技能的简略的锁相环进程的一级计划。办理体系的最佳办法之一，便是选用看门狗计时器，成功完结回归检测后，软件就会从头设置计时器，而体系毛病则会导致看门狗计时器超时。重复进行上述作业，重复检测回归核算，存储锁相环频率内容，进程不断重复进行直到呈现毛病。如前所述，不断趋近总时序预算极限的进程中，能够了解锁相环参数与体系步进改动巨细的灵敏度，越挨近总时序预算规范极限，步进改动就越小。这样，就要屡次循环上述作业，直到取到最终一次成功检测参数停止，超越这个回归检测边界，体系就会出毛病。因而最终一个已知的成功回归检测成果便是总时序预算的极限。
图 2：选用时钟裕度技能的简略的锁相环进程。
本文小结
测验时钟裕度功用差的进程，也便是了解总时序预算极限的进程，对了解怎么开掘体系的悉数潜力很有用。时钟裕度技能有助于找到体系最单薄的环节，还能不断调理并创立一个匹配的体系，以避免体系超越总时序预算极限产生灾难性结果。总时序预算能够协助咱们清晰时钟裕度功用差，预算出产品投入运用后的运用寿数。为了完结上述功用，时钟裕度技能的中心便是可编程的锁相环。经过参阅PLL环路编程进程的有关评论，验证了运用硬件计时器与非易失性存储设备有助于简化办理作业，清晰总时序预算极限。
