CN100370433C - 中央处理器的功率估算方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种中央处理器的功率估算方法,该方法包括如下步骤:接通电源,其通过一电源连接器为主板提供电源;开启功率估算表;安装中央处理器治具至主板中,该中央处理器治具与一电子负载机相连;调整电子负载机的输出电流并多次测量各参数,包括电源连接器处的输入电压、输入电流及中央处理器治具中的输出电压;换算功率转换效率,该功率转换效率为输出功率与输入功率的比值;安装中央处理器至主板;执行一测试程序并测量各参数,包括电源连接器处的输入电压、输入电流及中央处理器中的内核电压;分析换算出中央处理器的功率转换效率;估算出中央处理器的消耗功率及消耗电流。利用本发明,可快速估算出不同中央处理器的功率消耗。

Description

中央处理器的功率估算方法【技术领域】本发明涉及一种对中央处理器(CPU, Central Processing Unit)的 电力消耗进行估算的方法,尤其涉及到一种运用仿真技术估算CPU功率 的方法。 【背景技术】近年来,由于计算机技术的快速发展,电子设备、特别是个人计算 机的小型化及便携化正不断改进。在这种趋势下,如何提高中央处理器 的处理速度的同时,降低电力的消耗成为重要的研究课题。在实现低消 耗电力化的过程中,正确快速地估算中央处理器的功率消耗显得尤为重 要。传统的功率测试方法需要较多的元件组合,如电阻、电感器等元 件,所需测量数据较多,并且需利用几个公式进行数据换算,整个测试 过程也较为繁瑣,尤其涉及到对几个不同类型的CPU进行功率测试时, 每个CPU的测试是各自独立的,如此便需更换CPU并反复测量其相应的 电压、电流、电阻等相关参数。此外,英特尔公司(Intel)新推出的 LGA775平台(为一种新的CPU与主板的连接规范,接口采用775个触 点,而传统连接采用478个针脚),其散热片的覆盖区域比较大,用传 统的测试方法亦较难进行功率测试。为了提高测试效率及功率估算的准确性,减轻测试人员的负担,有 必要提供一种中央处理器的功率估算方法,其协助测试人员运用合适的 插座(Socket)治具以仿真的方式在较短时间内估算出不同类型的中央处 理器的消耗功率,测量所需元件少,并且测量步骤简单。 【发明内容】本发明的较佳实施方式提供一种中央处理器的功率估算方法,该方 法包括如下步骤:接通一电源,其通过一电源连接器为主板提供电源; 设定一线性内插法的公式;安装中央处理器治具至主板中,该中央处理 器治具与一电子负载机相连;调整电子负载机的输出电流并多次测量电

源连接器处的输入电压、输入电流及中央处理器治具中的输出电压;才艮 据电子负载机的输出电流与多次测量所得的电源连接器处的输入电压、 输入电流与中央处理器治具中的输出电压换算出多个功率转换效率,功 率转换效率为输出功率与输入功率的比值;安装中央处理器至主板;执 行一测试程序并测量电源连接器处的输入电压及输入电流;从调整步骤 中测量所得的电源连接器处的多个输入电流中选取两个与执行步骤中所 测量得到的电源连接器处的输入电流相邻近的上下两个输入电流;选取 上述两个输入电流所对应的功率转换效率;根据所选取的两个输入电流 及其对应的功率转换效率,通过线性内插法公式计算中央处理器的功率 转换效率;根据所述的中央处理器的功率转换效率与执行步骤中测量所 得的电源连接器处的输入电压及输入电流估算出中央处理器的消耗功 率。相较现有技术,所述的中央处理器的功率估算方法,可协助测试人 员利用仿真技术通过合适的插座(Socket)治具在较短时间内估算出不同 类型的中央处理器的消耗功率。 【附图说明】CPU治具的测量结构图。图2是本发明中央处理器的功率估算方法较佳实施方式的主板安装 CPU的测量结构图。流程图。图4是本发明中央处理器的功率估算方法较佳实施方式的主板安装 CPU治具的测量数据示例图。图5是本发明中央处理器的功率估算方法较佳实施方式的主板安装 CPU的测量数据示例图。图6是本发明中央处理器的功率估算方法较佳实施方式的功率估算 示例图。【具体实施方式】为便于理解,对下文涉及的术语做简要说明:

线性内插法:假设两个已知数据的变化为线性关系,因此可由已知 两点的坐标(a, f(a))及(c, f(c))去计算通过这二点的斜线函数,公式如下: (其中f(b)是要计算的内插函数值,b点即是代表要内插的点,且 a<b<c)<formula>formula see original document page 6</formula>MaxPower程序:为一测试程序,其可调动CPU中近乎全部的单 元,达到百分之一百的资源占用与功率消耗,可令中央处理器子系统中 存在的任何一点不稳定因素在短时间内以重新启动系统的方式表现出来。主板上安装CPU治具及该治具与一电子负载机相连的时候,各个测 量参数的代表含义:Vml:代表电源连接器处所测量得到的输入电压; Vc。rel:代表CPU治具处所测量得到的输出电压;Cinl:代表电源连接器 处所测量得到的输入电流;C。utl:代表电子负载机的输出电流;PWE1: 代表功率转换效率,其为输出功率与输入功率的比值。主板上安装CPU时,各个测量参数的代表含义:Vin2:代表电源连 接器处所测量得到的输入电压;Ve。re2:代表CPU治具处所测量得到的内 核电压;Cin2:代表电源连接器处所测量得到的输入电流。其余参数代表的含义:PWE:代表CPU的功率转换效率;P:代表 估算得出的CPU消耗功率;Cin:代表估算得出的CPU消耗电流。如图1所示,是本发明中央处理器的功率估算方法较佳实施方式的 主板安装CPU治具的测量结构图。该CPU治具10为仿真CPUl2进行测 试,也可为其它类型的插座(Socket)治具。电源2通过电源连接器3 (该电源连接器3可为2X2, 4针连接器)为主板1提供12伏特的输入 电源,其中主板1的CPU插座14处(CPU Socket)安装有CPU治具 10,与CPU治具10相连的是一电子负载机4。电子负载机4可用于测试 电源稳定性、负载稳定性、输出电压、电流的调整和瞬态特性等参数的 测试。测试人员可通过调整电子负载机4的输出电流C。utl,并利用测量 工具(如安培表、电压表等)测量出电源连接器3处的输入电压Vinl、输

入电流Cim及CPU治具IO处的输出电压Vc。rel,可参照如图4所示的各 类数据,其中该电子负栽机4的输出电流C。w可在0安培至110安培之间进行调整。如图2所示,是本发明中央处理器的功率估算方法较佳实施方式的 主板安装CPU的测量结构图。电源2通过电源连接器3为主板l提供12 伏特的输入电源,主板1中安装有CPU12。测试人员可在安装CPU12 后,执行MaxPower测试程序,并测量出电源连接器3处的输入电压Vin2、输入电流Cln2A CPU12处的内核电压Vc。re2,测量数据可参照图5所示。如图3所示,是本发明中央处理器的功率估算方法较佳实施方式的 具体实施流程图。首先,开启功率估算表,该表可为Excel格式,并且该 表已经添加线性内插法的公式,只需将相关数据填入表中对应栏位,即 可换算出所需数据(步骤S10)。安装CPU治具IO至主板1的CPU插 座14中(步骤S12)。连接电子负载机4与CPU治具10,连接关系可 参照图1 (步骤S14)。通过调整电子负载机4的输出电流C。uu,测量不 同输出电流C。utl下各个参数对应的数据,包括电源连接器3处的输入电 压V^、输入电流C^及CPU治具IO处的输出电压Vc。rel,此测量随着 输出电流C。uu的调整多次进行,该输出电流C。w的区间为0安培至110 安培,测量数据可参照图4所示(步骤S16)。根据步骤S16的各个测量 值换算功率转换效率PWEp该功率转换效率PWEi为输出功率与输入功 率的比值,而输出功率为CPU治具IO处所测量的输出电压Vc。^与电子 负栽机的输出电流C。uu的乘积,输入功率为电源连接器3处所测量的输 入电压Vim与输入电流Cim的乘积(步骤S18)。除去CPU治具10及电 子负载机4,安装CPU12至主板1,其连接关系可参照图2 (步骤 S20)。安装CPU后,执行MaxPower测试程序(步骤S22 )。测量电源连接器3处的输入电压Vm2、输入电流Cin2及CPU12处的内核电压 Vc。re2,测量数据可参照图5所示(步骤S24)。对测量值进行分析换算以得到CPU的功率转换效率PWE,依据步骤S24所测量出的电源连接器 3处的输入电流Cm2与步骤S16所测量的电源连接器3处的输入电流Cinl

进行比对,选取与输入电流Cin2相邻近的输入电流Ci^的两个数值,如根据图5中9安培的输入电流Cin2选取图4中与其接近的分别为8.058安 培及9.458安培的输入电流Cinl,其所对应的功率转换效率PWE,分别为 82.75%及81.36%,将所选择的各测量值输入CPU功率估算表中,并通 过线性内插法的公式求解出CPU的功率转换效率PWE (步骤S26)。依 据上一步骤得出的CPU的功率转换效率PWE估算CPU的消耗功率P, 其中,消耗功率估算值P为功率转换效率PWE与步骤S24所测量出的输入电压VM及输入电流Cm2的乘积,可参照图6所示公式及数据(步骤S28)。若需要测量其他不同类型CPU的消耗功率,只需将CPU进行替换, 然后从步骤S22开始执行,将步骤S24所获取的新的数据与前一 CPU测 量过程中的步骤S16所获取的数据进行比对分析,并通过线性内插法的 公式求解出替换后的CPU消耗功率的估算值,而无需再重复步骤S10至 S20。如图4所示,是本发明中央处理器的功率估算方法较佳实施方式的 主板安装CPU治具的测量数据示例图,其中各数据是在图1的测量结构 下运用图3的实施流程所获取。例如当调整电子负载机4的输出电流 C。w为IO安培时,可测量得出电源连接器3处的输入电压V^为12.07 伏特、输入电流Cinl为1.798安培及CPU治具10处的输出电压Vc。rel为 1.404伏特,则该功率转换效率PWEt为输出功率与输入功率的比值,即 PWEflOOo/o* (Vcorel*Coutl) / (Vinl*Cinl) =64.69%。如图5所示,是本发明中央处理器的功率估算方法较佳实施方式的 主板安装CPU的测量数据示例图,其中各数据是在图2的测量结构下运 用图3的实施流程所获取。即主板安装CPU后,执行MaxPower测试程序,测量出电源连接器3处的输入电压Vw为11.73伏特、输入电流Cin2 为9安培及CPU12处的内核电压Vc。re2为1.4伏特。如图6所示,是本发明中央处理器的功率估算方法较佳实施方式的 功率估算示例图,其中各类数据的求解在CPU功率估算表中进行,该表 可为Excel表格,表中包括线性内插法的公式,将图3步骤S26所选择的

数据输入表中相应栏位,先换算出CPU的功率转换效率PWE,再换算出 CPU消耗功率的估算值P,并可依据该估算值P换算出CPU消耗电流的 估算值Cin。本实施方式中出现的各个数据仅为一组参考值,实际应用中还可根 据测量需要,将电子负栽机4的输出电流的变化范围调整的更小以获取 更为精确的数据。

Claims (9)

1.一种中央处理器的功率估算方法,其特征在于,该方法包括如下步骤: 接通一电源,其通过一电源连接器为主板提供电源; 设定一线性内插法的公式; 安装一中央处理器治具至主板中,该中央处理器治具与一电子负载机相连; 调整该电子负载机的输出电流并多次测量电源连接器处的输入电压、输入电流及中央处理器治具中的输出电压; 根据电子负载机的输出电流与多次测量所得的电源连接器处的输入电压、输入电流与中央处理器治具中的输出电压换算出多个功率转换效率; 安装中央处理器至主板; 执行一测试程序并测量电源连接器处的输入电压及输入电流; 从调整步骤中测量所得的电源连接器处的多个输入电流中选取两个与执行步骤中所测量得到的电源连接器处的输入电流相邻近的上下两个输入电流; 选取上述两个输入电流所对应的功率转换效率; 根据所选取的两个输入电流及其对应的功率转换效率,通过线性内插法公式计算中央处理器的功率转换效率;及 根据所述的中央处理器的功率转换效率与执行步骤中测量所得的电源连接器处的输入电压及输入电流估算出该中央处理器的消耗功率。
2. 如权利要求1所述的中央处理器的功率估算方法,其特征在于, 该线性内插法的公式设定于一个功率估算表中。
3. 如权利要求1所述的中央处理器的功率估算方法,其特征在于, 该电子负载机的输出电流可在0安培至110安培之间进行调整。
4. 如权利要求1所述的中央处理器的功率估算方法,其特征在于, 该测试程序用于调动中央处理器中的各单元,达到百分之一百的中央处 理器内资源占用与功率消耗。
5. 如权利要求1所述的中央处理器的功率估算方法,其特征在于, 所述换算功率转换效率的方法为计算输出功率与输入功率的比值。
6. 如权利要求5所述的中央处理器的功率估算方法,其特征在于, 所述输出功率为调整电子负栽机的输出电流时所测量到的中央处理器治 具中的输出电压与电子负载机的输出电流的乘积,所述输入功率为调整 电子负栽机的输出电流时所测量到的电源连接器处的输入电压与输入电 流的乘积。
7. 如权利要求1所述的中央处理器的功率估算方法,其特征在于, 所述中央处理器的消耗功率为中央处理器的功率转换效率与执行步骤中 测量所得的电源连接器处的输入电压、输入电流的乘积。
8. 如权利要求1所述的中央处理器的功率估算方法,其特征在于, 所述执行步骤还包括测量中央处理器中的内核电压。
9. 如权利要求8所述的中央处理器的功率估算方法,其特征在于, 该方法还包括:估算中央处理器的消耗电流,其中,该中央处理器的消 耗电流为中央处理器的消耗功率除以中央处理器中的内核电压之商。
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