计算机系统之中央处理器散热控制方法.pdf

一种计算机系统之中央处理器散热控制方法，由一温度传感器侦测中央处理器之实际温度，再将该中央处理器实际温度与一最小温度参考值、一最大温度参考值、一降频启始温度值、以及一降频停止温度值分别作比较。当该中央处理器温度经比较低于该最小温度参考值时，停止该风扇之转动。当该中央处理器实际温度低于该最大温度参考值时，依据该中央处理器实际温度以正比例调整该风扇转速。当该中央处理器温度高于该最大温度参考值时，控制该风扇以最高转速转动。当该中央处理器实际温度高于该降频启始温度值时，降低该时脉产生器供应至中央处理器之工作时脉频率，直至该中央处理器实际温度低于该降频停止温度值。

1.  一种计算机系统之中央处理器散热控制方法，该计算机系统中包括有一中央处理器、一用以提供工作时脉至该中央处理器之时脉产生器、以及一散热用之风扇，其特征在于：该方法包括下列步骤：
预设一最大温度参考值、一降频启始温度值、以及一降频停止温度值；
侦测该中央处理器之实际温度；
比较该中央处理器实际温度与该预设之最大温度参考值；
当该中央处理器实际温度低于该最大温度参考值时，依据该中央处理器实际温度以正比例调整该风扇转速；
当该中央处理器温度高于该最大温度参考值时，控制该风扇以最高转速转动；
比较该中央处理器实际温度与该降频启始温度值；
当该中央处理器实际温度高于该降频启始温度值时，降低该时脉产生器供应至中央处理器之工作时脉频率，直至该中央处理器实际温度低于该降频停止温度值为止。

2.  如权利要求1所述计算机系统之中央处理器散热控制方法，其特征在于：其中该降频启始温度值大于最大温度参考值。

3.  如权利要求1所述计算机系统之中央处理器散热控制方法，其特征在于：其还预设有一最小温度参考值，使得当该中央处理器温度经比较低于该最小温度参考值时，停止该风扇之转动。

4.  如权利要求1所述计算机系统之中央处理器散热控制方法，其特征在于：其中该降频停止温度值低于该预设之最大温度参考值。

5.  一种计算机系统之中央处理器散热控制方法，该计算机系统中包括有一中央处理器、一用以提供工作时脉至该中央处理器之时脉产生器、以及一散热用之风扇，其特征在于：该方法包括下列步骤：
预设一最大温度参考值；
侦测该中央处理器之实际温度；
比较该中央处理器实际温度与该预设之最大温度参考值；
当该中央处理器实际温度低于该最大温度参考值时，依据该中央处理器实际温度以正比例调整该风扇转速；
当该中央处理器温度高于该最大温度参考值时，控制该风扇以最高转速转动，且降低该时脉产生器供应至中央处理器之工作时脉频率，直至该中央处理器实际温度低于该最大温度参考值为止。

6.  如权利要求5所述计算机系统之中央处理器散热控制方法，其特征在于：其还预设有一最小温度参考值，使得当该中央处理器温度经比较低于该最小温度参考值时，停止该风扇之转动。

计算机系统之中央处理器散热控制方法
技术领域
本发明是关于一种计算机系统之散热技术，特别是指一种计算机系统之中央处理器散热控制方法。
背景技术
在一计算机装置或以中央处理器作为基础地系统中，为了要使中央处理器能操作在一适当的工作温度下，一般都必需配置一散热装置。目前最普遍使用之简便散热装置是采用一风扇马达带动一扇叶来产生散热所需之气流。
在传统之中央处理器散热技术中，主要是采用一散热风扇安装在中央处理器之散热片上，以使该风扇产生持续固定的强制散热气流，使中央处理器所产生之热能得以散逸。但此种传统散热技术，只能单纯地提供散热气流，并无法依据该中央处理器实际所产生之热量而调节散热风扇之转速，因此会有风扇之转速无法配合实际热量之产生量而受到调节，亦即不论中央处理器之温度为何，其风扇之转速皆为固定，如此亦使得整个散热系统浪费了许多无谓的电力。此种散热技术，如果应用在可携式计算机或笔记本电脑时，将会减少电池之供电时间。
为了要克服上述持续式之散热技术，有业者设计出阶梯式之散热控制技术，其主要是将温度分为例如五个预设之阶层，当中央处理器温度高于或低于一个阶层时，即提高或降低风扇之转速，此后风扇之转速将维持定速不变，直到中央处理器温度再次高于或低于另一阶层时，才将风扇转速提高或降低。这种阶梯式控制风扇转速之方法，在风扇转速阶层变换时之转速落差高，将突显出风扇速度变换时所产生之噪音。此外，该阶梯式之散热控制技术中，其是在某一阶层中，将风扇维持在固定转速，此方式是以高的空气流量涵盖一个范围的温度，当温度高于此范围后则以另一更高风速散热，这种方法无法在温度与风扇转速间取得平衡点，无形中将使得风扇耗掉更多电能，减少可携式计算机或笔记型计算机之电池供电时间。
再者，在一多任务作业环境下或是重载工作状态之中央处理器，其产热率一般都相当高，往往其产热率会高于风扇之散热能力，即使将风扇之转速设定在最高转速，也无法使中央处理器所产生之热量得到适当之散发。在此时，除了风扇转速之控制之外，应额外采取其它适当措施，方能有效确保中央处理器之正常运作。
发明内容
缘此，本发明之主要目的即是针对前述习用技术之缺失及实际之需求，而研发出一种计算机系统之低噪音中央处理器散热技术，其以线性控速之方式控制风扇之转速，如此可以降低风扇转速变换时因转速落差所产生之噪音。
本发明之另一目的是提供一种能节省电力消耗之中央处理器散热控制方法，该散热控制方法以正比例调整风扇转速，以因应中央处理器之实际产热率而正比例地控制风扇之转速，可避免无谓的电力浪费。
本发明之另一目的是提供一种计算机系统之中央处理器散热控制方法，该散热控制方法除了包括以正比例调整风扇转速之外，更包括以降频控制方式，在中央处理器之产热率超过散热能力下，以降频之工作频率供应至中央处理器，以防止重载下中央处理器发生过热。
为了要达到上述之目的，本发明较佳实施例中预先设定一最小温度参考值、一最大温度参考值、一降频启始温度值、以及一降频停止温度值。通过一温度传感器侦测中央处理器之实际温度，再将该中央处理器实际温度与前述之最小温度参考值、最大温度参考值、降频启始温度值、及降频停止温度值分别作比较。当该中央处理器温度经比较低于该最小温度参考值时，停止该风扇之转动。当该中央处理器实际温度低于该最大温度参考值时，依据该中央处理器实际温度以正比例调整该风扇转速。当该中央处理器温度高于该最大温度参考值时，控制该风扇以最高转速转动。当该中央处理器实际温度高于该降频启始温度值时，降低该时脉产生器供应至中央处理器之工作时脉频率，直至该中央处理器实际温度低于该降频停止温度值。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明：
图1为本发明较佳实施例之各相关构件之连接示意图；
图2为本发明之控制流程图；
图3为本发明之风扇转速与中央处理器温度关系之曲线图；
图4为本发明另一替代实施例之风扇转速与中央处理器温度关系之曲线图。
具体实施方式
首先参阅图1所示，其为本发明较佳实施例之控制电路方块图，其是在一计算机装置之中央处理器1上配置有一温度传感器2，通过该温度传感器2可检测出该中央处理器1在工作中之实际温度。该温度传感器2可经由一放大器21、一模拟至数字转换器22(A/D Converter)而连接至一控制器3，以将中央处理器实际温度Tcpu送入该控制器3中。该控制器3可由使用者预先设定有一最小温度参考值Tmin、一最大温度参考值Tmax、一降频启始温度值Ton、一降频停止温度值Toff。
控制器3可在接收到该中央处理器实际温度Tcpu时，由一输出端送出风扇转速控制信号SG 1，此信号可经由一风扇驱动电路41而控制风扇马达42之转速，进而控制风扇4之转速。在实际之应用时，该风扇4及风扇马达42可采用习用之轴流风扇，其可安装在中央处理器1之上方，且可在其间配置一散热片43。该风扇4所送出之气流可使该中央处理器1之温度得以降低。
该控制器3另有一降频控制输出端，可产生一降频控制信号SG2至计算机装置之时脉产生器5(Clock Generater)，以使该时脉产生器5依据该降频控制信号SG 2而送出相对应之适当工作频率CLK至中央处理器1之时脉输入端，以作为该中央处理器之工作时脉。该控制器3可采用习知之微处理器架构来达到接收温度传感器2所检测之温度、执行温度之比较、以及产生风扇转速控制信号SG 1及降频控制信号SG 2。当然该控制器3亦可采用一般电子逻辑电路之架构，同样可以达到相同之功能。
图2为本发明之控制流程图，图3为本发明之风扇转速与中央处理器温度关系之曲线图，在该曲线中，纵坐标系表示风扇之转速R(rpm)、横坐标系表示中央处理器实际温度值Tcpu(℃)。兹配合图1、图2及图3，对本发明之控制方法作一详述如后。
首先，依实际之需要或依据计算机使用之场合，在本发明之控制器3中设定一最小温度参考值Tmin、一最大温度参考值Tmax、一降频启始温度值Ton、一降频停止温度值Toff(步骤101)。在计算机系统工作期间，会由温度传感器2随时监测中央处理器1之实际温度Tcpu(步骤102)，该检测出之中央处理器实际温度值Tcpu会被送到控制器3。
控制器3在接收到该温度传感器2检测出之中央处理器实际温度Tcpu后，会将中央处理器实际温度值Tcpu与前述之各项温度参考值(即最小温度参考值Tmin、最大温度参考值Tmax、降频启始温度值Ton、降频停止温度值Toff)作一比较。如果中央处理器实际温度值Tcpu低于最小温度参考值Tmin(步骤103)，则风扇转速R设定为0(步骤104)，即如图3中所示之线段S1。当该中央处理器实际温度值Tcpu升高至大于最小温度参考值Tmin时，风扇以预定之低转速R1开始转动。当该中央处理器实际温度值Tcpu介于该最小温度参考值Tmin与最大温度参考值Tmax之区间(步骤105)，则控制器3依据该中央处理器实际温度值Tcpu以正比例调整该风扇4之转速(步骤106)，即如图3中所示之线段S2。如果中央处理器实际温度值Tcpu因此而得以有效降温，则风扇转速R将以线性方式逐渐降低，如此反复控制而达到热平衡目的。
为了产生一与中央处理器实际温度值Tcpu成正比例关系之风扇转速控制信号SG1，除了可使用微处理器之程序设计来达成之后，亦可以例如采用习用脉波调变(Pulse Width Modulation，PWM)之技术产生该与中央处理器实际温度值T成正比例关系之风扇转速控制信号SG1，以控制该风扇4之转速。
在前述之线性区段中(线段S2)，风扇的转速变化与温度为等比例之线性关系，以此种线性方式控制风扇，因可减少温度变化时所造成之风扇转速落差，故对于风扇转速变化时所产生之噪音也得以抑制。此外，在线性区段中，中央处理器产热增加时会使风扇转速增高，相反的，中央处理器产热降低时会使风扇转速降低，故在持续对温度追踪后，最终中央处理器的产热与风扇转速会达到一平衡点，此时中央处理器产热速率与散热速率为最佳，风扇所耗费的能源也因此得以减少。
当中央处理器实际温度值Tcpu高于该最大温度参考值Tmax(步骤107)，该控制器3即控制该风扇4以最高转速R2转动(步骤108)，即如图3中所示之线段S3，以期使中央处理器之温度得以降低。但当系统处于重负载下，中央处理器产热急剧上升，此时将风扇维持在高转速并无法有效降温，若中央处理器温度高于其所能承受之最高温度时，将会损害中央处理器之寿命甚至于造成永久性破坏，为避免此情形发生，本发明之方法中将降频控制应用在高温区之散热控制。亦即，如果风扇4在最高转速之状况下，仍不足以使中央处理器1之温度降低时，则进一步判断该中央处理器实际温度值Tcpu是否超过预设之降频启始温度值Ton(步骤109)，如果否，则该风扇4仍以最高转速转动。
在步骤109中，一旦该中央处理器实际温度值Tcpu超过降频启始温度值Ton时，则控制器3除了控制该风扇4以最高转速R2转动之外(步骤110)，另激活了降频控制功能，以降低送至中央处理器1之工作时脉CLK之频率，如此不仅可以仍维持计算机系统之正常操作、亦可减少中央处理器1之产热速度、保护中央处理器1不致过热造成系统不稳当机、以及避免烧毁。该降频之控制可以单段降频之方式，来降低送至中央处理器之工作时脉CLK之频率，亦可以预设之多段降频之方式，来降低送至中央处理器之工作时脉CLK之频率。
透过前述之降频及风扇全速运转之操作，正常而言应可以使中央处理器之温度得以降低。当中央处理器1之温度降低到预设之降频停止温度值Toff时(步骤111)，则控制器即解除降频之控制(步骤112)，使中央处理器1回复到原先正常的工作时脉频率下操作。此后，仍持续监测温度、及控制风扇之转速(即重复步骤102至112)，直至系统关机(步骤113)。
在本发明之另一实施例中，亦可在该控制器中仅预先设定有一最小温度参考值Tmin及一最大温度参考值Tmax(参阅图4所示)。在此一实施例中，其大部份的控制流程皆与前一实施例相同，其差异系在于当温度传感器侦测该中央处理器之实际温度Tcpu时，即比较该中央处理器实际温度与该预设之最小温度参考值Tmin与最大温度参考值Tmax。
如果中央处理器实际温度值Tcpu低于最小温度参考值Tmin，则风扇转速R设定为0，即如图4中所示之线段S4。当该中央处理器实际温度值Tcpu升高至大于最小温度参考值Tmin时，风扇以预定之低转速R1开始转动。当该中央处理器实际温度值Tcpu介于该最小温度参考值Tmin与最大温度参考值Tmax之区间，则依据该中央处理器实际温度值Tcpu以正比例调整风扇之转速，即如图4中所示之线段S5。
当中央处理器实际温度值Tcpu高于该最大温度参考值Tmax，本发明即控制风扇以最高转速R2转动，即如图4中所示之线段S6。同时，本发明之控制器激活了降频控制功能，以降低送至中央处理器之工作时脉之频率，直至该中央处理器实际温度低于该最大温度参考值Tmax为止。
通过上述之说明可知，本发明以连续控速之方式控制风扇转速，可有效降低风扇转速变换时之转速落差，可改善变速时所产生之噪音，且本发明使用连续方式控制风扇，可以在中央处理器温度与风扇转速(空气流量)间取得热平衡点，风扇转速之增加或降低，由测得之中央处理器温度立即作调整，藉此减低风扇之电力耗损。本发明以连续性方式控制风扇再搭配中央处理器降频方式，更可有效防止重载下中央处理器过热发生，对于中央处理器多一层保护。因此，本发明确具高度之产业利用价值。
以上之实施例说明，仅为本发明之较佳实施例说明，凡习于此项技术者当可依据本发明之上述实施例说明而作其它种种之改良及变化。然而这些依据本发明实施例所作的种种改良及变化，当仍属于本发明之创作精神及以下所界定之权利要求范围内。