CN100547510C - 用于温度控制的系统和方法 - Google Patents

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CN100547510C CNB200610084459XA CN200610084459A CN100547510C CN 100547510 C CN100547510 C CN 100547510C CN B200610084459X A CNB200610084459X A CN B200610084459XA CN 200610084459 A CN200610084459 A CN 200610084459A CN 100547510 C CN100547510 C CN 100547510C
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Abstract

在电路中的一个元件组内，组中的每个元件都有描述该元件在标准的、高的还是致命的温度下进行操作的温度检测器。表示第一元件温度的第一信号被向下传送到组中的第二元件。如果第二元件在第一元件的温度或是更低的温度下进行操作，那么第一信号从第二元件起未经改变地向下传递。然而，如果第二元件在更高的温度下，那么第二元件产生表示第二元件温度的第二信号，并向下发送第二信号。表示在该组中检测到的最高温度的信号最终到达主控制器，该主控制器根据从该组接收的信号，使该组正常操作，使该组减慢，或者停止该组。

Description

用于温度控制的系统和方法
技术领域
本发明总体上涉及集成电路领域，具体地涉及具有多个元件的链的集成电路。更具体地，本发明涉及一种用于在一个或多个链中的一个或多个元件过热时对该链进行减慢(throttle down)、停止(shutdown)，或者对其提供附加冷却的方法和系统。
背景技术
集成电路中的元件通常是热敏的。具体地，当一个元件被过度使用时，例如被用来处理过大的带宽或执行过多的计算，该元件会变得过热，达到了变得不稳定或者甚至损坏的点。
在现有技术中，这种元件的温度监控(thermal monitoring)通常在元件级别上进行，因此对于每个特定的元件，需要不同的监控电路。当多个元件从属于一个主控制器时，那么主控制器必须为每个被监控的从属元件分配不同的管脚。当成百上千的从属元件被主控制器监控时，这种状况就变得很不稳定。
发明内容
为了克服现有技术的局限性，提出了一种用于减慢、停止一组元件，或是为该组元件提供附加冷却的方法、系统、计算机程序产品和服务。组中的每个元件都有一个用于识别该元件是在标准的、高的还是致命的温度下进行操作的温度检测器(thermal detector)。表示第一元件温度的第一信号被向下发送到组中的第二元件。如果第二元件在第一元件的温度或是更低的温度下进行操作，那么第一信号从第二元件未经改变地向下传递。然而，如果第二元件在更高的温度下，那么第二元件产生表示第二元件温度的第二信号，并将其向下传送。表示在该组元件中检测到的最高温度的信号最终到达主控制器，该主控制器根据从该组元件接收到的信号，使该组元件正常操作、使该组元件减慢、使该组元件停止、或是为该组元件提供附加冷却。因此，组中的元件直接或经由中间控制电路而从属于主控制器的温度控制(thermal control)之下。
本发明一方面提供一种用于温度控制的系统，其中包括：主控制器；由多个电气元件构成的元件组；以及与所述多个电气元件中的每一个关联的温度传感器电路，其中每个温度传感器电路包括：用于在关联的电气元件经受预定的热温度时产生热信号的第一温度传感器，以及用于在关联的电气元件经受预定的致命温度时产生致命信号的第二温度传感器，并且其中每个温度传感器电路产生一个表示任一电气元件经受的最高温度的输出温度信号，其中主控制器产生：响应于接收到表示默认标称信号的输出温度信号，产生允许元件组继续以正常模式操作的标称控制信号并将其传送回元件组；响应于接收到表示热信号的输出温度信号，产生减慢元件组操作的热控制信号并将其传送回元件组；以及响应于接收到表示致命信号的输出温度信号，产生停止元件组操作的致命控制信号并将其传送回元件组。
本发明另一方面提供一种用于温度控制的方法，其中包括：检测并识别第一正常温度、第一热温度或者第一致命温度，作为电路中第一元件的第一检测温度；在第一元件处产生表示第一元件的第一检测温度的第一信号；将第一信号从第一元件传送到电路中的第二元件；检测并识别第二正常温度、第二热温度或者第二致命温度，作为电路中第二元件的第二检测温度；以及在第二元件处产生表示从第一检测温度和第二检测温度中选出的最高温度的第二信号，其中所述方法进一步包括：将第二信号传送到主控制器；从主控制器向电路传送如下信号：如果第二信号表示在第一元件和第二元件两者中的正常温度，则允许第一元件和第二元件正常操作；否则如果第二信号表示第一元件或第二元件是热的，则减慢第一元件和第二元件；否则如果第二信号表示第一元件或第二元件经受致命温度，则停止第一元件和第二元件。
本发明的上述的以及其它的目的、特征和优势将在下面的详细描述中变得显而易见。
附图说明
被认为是本发明特色的新颖的特征将在所附权利要求中阐明。然而，本发明自身以及使用的优选模式、进一步的目的，及其优势可以在结合附图阅读时，通过参考下面所阐释的实施例的详细描述而被最好地理解，在附图中：
图1例示了具有在主控制器控制下的多个集成电路(IC)元件的示例性电路；
图2例示了在单个主控制器控制下的多组IC；
图3a-b示出了针对图1所示的具有TSC的一组IC的测试电路；
图4a例示了进入和离开单个IC中的TSC的温度传感器(thermalsensor)信号的真值表；
图4b示出了从图2所示的多组IC进入到单个主控制器的输入的真值表；
图5例示了可以包含当前所述的TSC和测试方法的双列直插存储模块(DIMM)；
图6是示出了用于监视和控制IC中温度的示例性步骤的高级流程图；
图7示出了可以用于测试如图1a所例示的多组IC的示例性测试计算机系统；和
图8例示了可用于产生测试程序并将该测试程序传送到图7的示例性测试计算机系统的示例性远程服务器。
具体实施方式
现在参考附图，具体地图1，该图示出了根据本发明优选实施例的系统100的高层框图。系统100包括一个由多个电气元件组成的元件组102，这些电气元件为了示例性的目的被例示为集成电路(IC)106a-n。每个IC 106与可以位于同一芯片或类似IC 106的其它芯片上的温度传感器电路(Thermal Sensor Circuit，TSC)108相关联。如下面将详细讨论地，元件组102中的第一IC 106a与耦合到额定的中等范围电压(Vnom)源上的上拉电阻110相关联。元件组102中的最后一个IC 106n向主控制器104发送一个表示对于元件组102中的所有IC 106所检测到的最高级别温度的温度信号。响应于接收到的温度信号，主控制器104随后直接地或是经由一个到控制电路112的条件信号间接地向元件组102发送控制信号。根据接收到的温度信号的值，控制信号或者允许元件组102继续正常操作，或者减慢元件组102的操作，或者停止元件组102的操作，或者为元件组102提供附加的冷却。
每个TSC 108具有防止短周期的滞后功能。换句话说，如果一特定IC 106变热，那么该特定IC 106所在的组被减慢足够长的时间以使得该IC 106充分冷却，这样该IC 106不会快速地来回振荡，也不会过久地停留在接近热(hot)或致命(fatal)的温度下。尽管每个TSC 108中的致命和热温度传感器(未示出)可以通过滞后功能而复位，另选地，每个TSC 108中的致命温度检测器可以被锁住，且只有在元件组102电源关闭或组复位时被重置。
TSC 108a能够产生反映IC 106a是经历标准的、热的还是致命的温度的(逻辑电压级别)温度信号。该温度信号随后被向下传送到TSC 108b，并最终传送到TSC 108n，TSC 108n向主控制器104发送描述元件组102中最热的IC 106的温度信号。主控制器104随后能够发送一个控制信号到能够降低元件组102中的温度的控制电路112。该控制电路可以是例如如下控制器，该控制器减慢IC 106a-n的操作，提高来自风扇或其它冷却设备的冷却能力，或是停止元件组102的操作。注意，如果没有减慢或提高冷却能力的方式可用，那么每个元件组102可以通过直接到达停止模式的方式被保护。
同样需要注意，在图1中，每个IC 106可选地具有连接到Vnom源的关联上拉电阻110。110a之后的上拉电阻110通常不是必需的，因为它们仅在TSC 108的菊链序列中的第一TSC 108中产生额定电压时需要。然而，如果物理中断(break)在TSC 108之间发生，那么一个或多个位于中断“下游”(更靠近主控制器104)的上拉电阻110可以为下游的TSC 108提供新的初始Vnom，从而允许下游部分继续产生如上所述的温度指示电压信号。注意，每个或所有电阻110a-n可以与IC 106和/或TSC 108在同一硅片上，或另选地，所示电阻110a-n中的一个或多个可以在包含IC 106和/或TSC 108的那个硅片(芯片)之外。
控制电路112接收来自主控制器104的控制信号以进行下面详述的处理。简单地说，由控制电路112执行的处理包括使一个或多个元件组102可选地进行正常操作、减慢、停止或对其附加冷却源。
现在参考图2，诸如在图1中被显示为元件组102的多个元件组202的框图可以被单个主控制器204监视和控制。每个元件组202a-n将温度信号(显示为各自的温度信号1-n)发送到主控制器204。每个温度信号是使用上述的TSC 108而产生的，用以描述在元件组202中的任何IC 106或相似元件所经历的最高温度。
可选地，为了使主控制器204所需的管脚个数最少，输入寄存器/缓冲器206(优选地，单针串行缓冲器)可被用来接收来自不同元件组202的每个温度信号。和上面描述的相类似，主控制器204随后将描述元件组温度条件的条件信号208发送到存储控制器206(其被用作图1中所示的控制电路112)，该存储控制器将控制信号发送到每个元件组202，允许每个元件组202(独立于其它元件组202)正常运行、减慢、停止或被提供附加的冷却源。在优选的实施例中，主控制器204和存储控制器206可以被并入到单个逻辑中。无论如何实现，主控制器204和存储控制器206通过直接连接或经由级联主控制器104，来提供用于控制大量元件组202的优选方式。
注意，如果连接到主控制器204的所有组可被一起控制，则在图2中示出的条件信号208可以表示在下面图4b中所示的输出值。另选地，所示的条件信号208可以是多个信号，对于每个可作为单个组控制的元件组202有一个信号。如果条件信号208是多信号，那么条件信号208将包括指示哪个温度条件可适用于哪个元件组208的信息。
可选地，可能期望测试位于元件组102内的IC 106的TSC 108的性能。因此，参照图3a-b，该图示出了被测试的这种元件组102的高层框图。测试信号302被发送到位于元件组102中的第一元件(IC106a)中的TSC 108a的输入，该测试信号302优选地由图3a中所示的主控制器104产生，但是另选地，也可以由其它逻辑(在图3b中示为能够产生测试信号308的测试逻辑306)基于系统重启或命令信号而产生。在优选实施例中，测试信号302在主控制器104定期地中断(暂停)元件组102中的操作之后被发送。
注意，虽然测试逻辑306被示为脱离了元件组102的其余部分所在的同一芯片，但是另选地，测试逻辑306可以与元件组102在同一芯片(即，同一硅片)上。
现在参考图4a，该图示出了来自TSC 108的输出的真值表402。第一列示出了进入到TSC 108的输入，该输入或者来自图1中为TSC108a所示的Vnom源，或者从图1中所示的“上游”TSC 108a被提供给下游TSC 108b。第二列示出了TSC 108是(H)或否(L)产生了致命(Fatal)信号，第三列示出了是(L)或否(H)存在由TSC 108产生的热(Hot)信号。
类似的，图4b示出了在图2中所示的被发送到主控制器204的温度信号(输入1，2，3)的真值表404，该主控制器204产生如上所述的条件信号208(输出)。
描述在图4a-b中所示的真值表的示例性伪码如下：
[如果输入是H(致命)，那么输出是H]
否则[如果输入是L(热)，那么输出是L]
否则[输出是R(标称)]。
如逻辑领域的技术人员所了解和熟知的，由TSC 108产生的真值表是通过利用任何已知的包括并入了对热二极管、热电阻等的使用的热敏逻辑电路(thermal logic circuitry)而创建的。
现在参考图5，该图示出了双列直插存储模块(DIMM)502，它可以是如上所述的元件组102。也就是说，每个动态随机存取存储器(DRAM)1-18可以对应于上述IC 106，由此使得每个DRAM具有TSC 108，从而允许DIMM 502像上面描述的那样被监视、控制和测试。对DIMM 502进行布线的示例性方法是DRAM1-DRAM5、寄存器1、锁相环(PLL)504(被DIMM 502用作零延迟时钟缓冲器)、DRAM6-DRAM9，然后到DIMM 502的背面，连接有(pick up)DRAM18-15、寄存器2、DRAM14-DRAM10，然后经由连接器506到外部的(未在图5中示出)主控制器104。
DIMM 502可以叠放在一起，以使得对于图5中所示的每个DRAM，都有另一个DRAM(未示出)放置在其上。这将提供36个DRAM。此外，其它DIMM 502(未示出)可拥有多于18个DRAM。优选地，不管包含多少个DRAM，每个DIMM 502都被视为单个元件组，以使得所有的DRAM经由单个管脚连接到主控制器104。
与在前描述的其它元件组一样，主控制器104操作DIMM 502，以使得如果任何一个DRAM经受“热”温度，主控制器104都使DIMM502上的总线减慢，如果任何一个DRAM经受“致命”温度，主控制器104都停止DIMM 502。另选地，主控制器104可以产生，例如通过打开在下面图7中示出的风扇726或是提高其速度而引起附加冷却能力的信号。在每个DIMM 502内有串行存在检测(SPD)数据506，它对基本输入/输出系统(BIOS)提供关于DIMM 502的操作能力的数据。在本发明的优选实施例中，数据被添加到将DIMM 502描述为并入了这里所描述的基于TSC 108的温度管理的SPD数据506中。
在另一优选实施例中，到主控制器104的温度信号输入可以通过定义DRAM内的机器状态寄存器(MSR)508之一中的一些比特来读取。另选地，可以提供寄存器，并且可以提供直接或边带方式，以诸如在一个特定周期内或者通过附接于连接到主控制器的串行端口的服务处理器来读取温度信号。
现在参考图6，该图示出了本处理所采用的示例步骤的高级流程图。在起始块602之后，检测元件组中的第一元件中的温度级别(块604)。产生表示第一元件温度的温度信号(块606)并将其传送到元件组中的下一元件(块608)。
随后检测下一元件的温度(块610)。如果下一元件不比前一元件热(查询块612)，那么从该下一元件输出来自前一元件的温度信号(块614)。然而，如果下一元件的温度比前一元件热，那么产生表示该更热温度的新的温度信号(块616)。该处理重复执行直到检查了最后一个元件(查询块618)。表示任一元件经历过的最高温度的最终温度信号随后被发送到主控制器(块620)。主控制器(或优选地存储控制器)将适当的控制信号发送到对元件组进行控制的控制电路(块622)，促使元件组继续正常运行、减慢或停止，或为元件组提供附加冷却(例如打开附加的局部风扇等等)，然后该处理结束(终止块624)。
现在参考图7，该图示出了可用于执行元件组的如上所述的检测、控制、和/或测试的示例数据处理系统的结构框图作为数据处理系统700。例如，元件组可以是如下所述的系统存储器710，它在图7所示的主控制器701(具有用于主控制器104/204、存储控制器206、和/或控制电路112的如上所述的模拟功能)的控制下被测试。另选地，主控制器701可通过直接连接或者经由下述输入/输出系统，来控制和/或测试外部元件组(未示出)。
数据处理系统700包括连接到系统总线708的中央处理单元(CPU)702。在示例性实施例中，数据处理系统700包括同样连接到系统总线708的图形适配器704，用于为显示器706提供用户接口信息。
连接到系统总线708的还有系统存储器710和输入/输出(I/O)总线桥712。I/O总线桥712将I/O总线714耦合到系统总线708，中继和/或转换从一个总线到另一个总线的数据事务。诸如非易失性存储器716和输入设备718的外围设备被连接到I/O总线714，非易失性存储器716可以是硬盘驱动器、闪存等等，输入设备718可以包括传统的键盘、鼠标、跟踪球等等，以及条形码或类似的读取器，或读卡器或其它类似的设备。数据处理系统700将使用存储于系统存储器710中并在CPU 702上执行的软件，来执行本发明的方法。软件结构的构成和使用可被相关领域的技术人员很好地理解。
数据处理系统700还包括网络接口720。网络接口720是允许数据处理系统700经由网络726与服务器724进行有线或无线通信的接口。
图7中示出的示例性实施例被提供为只用于解释本发明。本领域的技术人员将意识到可以在形态和功能方面进行许多变型。例如，数据处理系统700也可以包括光盘只读存储器(CD-ROM)或数字通用盘(DVD)驱动器、声卡和音频扬声器，以及许多其它可选元件。所有这些变化都被认为是在本发明的精神和范围内的。
现在参考图8，该图示出了表示服务器724其它细节的框图，出于示例性目的，它被示为在刀片服务器(blade server)计算机(未示出，但可被理解为由一个保持多个刀片服务器的机架组成，每个刀片服务器具有一个或多个处理器)中见到的一个或多个刀片服务器802。刀片服务器802包括管理模块804，它允许进行与位于刀片服务器计算机内的其它刀片服务器802之间的操作的协调。
刀片服务器802还包括被示为处理器单元806的处理模块，它可以是耦合到系统总线808的协调操作的一个或多个处理器。耦合到系统总线808的还有驱动/支持显示器812的视频适配器810。
系统总线808经由总线桥813耦合到输入/输出(I/O)总线814。耦合到I/O总线814的有I/O接口816，该I/O接口提供与如下各种I/O设备的通信，包括键盘818、鼠标820、光盘只读存储器(CD-ROM)驱动器822，软盘驱动器824和闪速驱动存储器826。连接到I/O接口816的端口格式可以是计算机体系结构领域的技术人员所知的任何端口格式，包括但不限于通用串行总线(USB)端口。
刀片服务器802能够经由耦合到系统总线808的诸如网络接口卡(NIC)828的网络接口与网络726通信。网络726可以是局域网(LAN)、无线LAN(WLAN)、蜂窝电话网、诸如因特网的广域网、或任何其它类似的网络，优选地是无线的。
耦合到系统总线808的还有系统存储器830。位于系统存储器830中的数据包括刀片服务器802的操作系统832，它包含被称为外壳(shell)834的命令解释程序，该外壳被并入更高级别的操作系统层中，并被用来提供对诸如应用程序838的资源的透明用户访问。
如本领域中公知的，命令解释程序或“外壳”通常是在用户与操作系统之间提供解释和接口的程序。更具体地，外壳程序执行被输入到命令行用户接口的或来自文件的命令。外壳(UNIX)或命令处理器(Windows)通常是操作系统软件体系的最高级别，并用作命令解释器。典型地，外壳提供系统提示，解释由键盘、鼠标或其它用户输入介质输入的命令，并将解释后的命令发送到操作系统(例如，内核836)的适当的更低级别以进行处理。
在本发明中使用的示例性应用程序838是网络浏览器840和IC测试器842。网络浏览器840包括使万维网(WWW)客户机(即，刀片服务器802)能够使用超文本传输协议(HTTP)消息向因特网发送和接收网络信息的程序模块和指令。
IC测试器842控制图7中所示的主控制器701的操作。使用控制信号发生器844，刀片服务器802能够根据接收到的来自元件组的温度信号，为主控制器701和/或其它类似逻辑提供用于产生如上所述的控制信号的指令。类似地，刀片服务器802能够为主控制器701和/或其它类似逻辑提供对于产生前述测试信号而言所必需的指令。
注意，在刀片服务器802中示出的硬件和软件元素并不旨在穷举，而是有代表性地突出本发明所需的基本元件。例如，刀片服务器802可以包括诸如磁带、数字通用盘(DVD)、柏努利盒式盘等等的另选的存储器存储(storage)设备。这些及其它变化旨在落入本发明的精神和范围内。
尽管本发明的优选实施例已经如参考优选实施例描述的一样被详细的示出，但是本领域的技术人员可以理解可以在不背离该发明精神和范围的情况下进行形式和细节上的各种变化。注意到下面一点也很重要，尽管在运行良好的计算机系统的情况下描述了本发明，但是本领域的技术人员将意识到本发明的机制能够经由一个包含程序产品的计算机可读介质来发布，该程序产品可以是各种形式的，并且不管用来实际执行分布的信号承载介质的具体类型如何，本发明同样适用。计算机可读介质(信号承载介质)的示例包括但不限于诸如软盘或CDROM的可记录型介质，以及诸如模拟或数字通信链接的传输型介质。
从而，所公开的本方法和系统提供了极好的保护电子元件避免经受过热的方式。尽管在这里所示的内容已经参考优选实施例被具体地示出并描述，但是本领域的技术人员需要理解的是，可以在不背离本发明精神和范围的情况下进行形式和细节上的各种变化。例如，尽管本发明把受温度监视和控制的元件描绘成明显独立的单元，但是另选地，这样的元件可以是单个硅片或其它介质上的子单元。另外，尽管控制信号被主要描述为用于减慢总线和/或元件来使得元件冷却，但是所描述的控制信号除了用于减慢之外或者另选地，还可以如上所述，用于通过打开附加的系统风扇或提高正在运行的诸如图7中所示的风扇726的风扇的速度来增加额外的冷却。

Claims (11)

1.一种用于温度控制的系统，其中包括：
主控制器；
由多个电气元件构成的元件组；以及
与所述多个电气元件中的每一个关联的温度传感器电路，其中每个温度传感器电路包括：
用于在关联的电气元件经受预定的热温度时产生热信号的第一温度传感器，以及
用于在关联的电气元件经受预定的致命温度时产生致命信号的第二温度传感器，
并且其中每个温度传感器电路产生一个表示任一电气元件经受的最高温度的输出温度信号，
其中主控制器产生如下控制信号并将其传送回元件组：
响应于接收到表示默认标称信号的输出温度信号，产生允许元件组继续以正常模式操作的标称控制信号并将其传送回元件组；
响应于接收到表示热信号的输出温度信号，产生减慢元件组操作的热控制信号并将其传送回元件组；以及
响应于接收到表示致命信号的输出温度信号，产生停止元件组操作的致命控制信号并将其传送回元件组。
2.如权利要求1所述的系统，进一步包括：
当温度传感器电路检测到关联的电气元件没有经受预定的热温度或者更高温度时产生默认标称信号的装置。
3.如权利要求2所述的系统，其中默认标称信号由连接到额定电压源的上拉电阻产生。
4.如权利要求1所述的系统，其中由主控制器产生的每个信号被直接送回元件组。
5.如权利要求1所述的系统，其中由主控制器产生的每个信号经由与输出温度信号隔离的独立控制电路，被间接地传送回元件组。
6.如权利要求1所述的系统，其中当元件组关断时，主控制器能够将测试信号传送到元件组中的第一元件，并且其中主控制器能够接收从元件组中的最后一个元件输出的测试信号，其中如果从主控制器传送的测试信号与主控制器接收的测试信号相同，那么元件组被认为在正确操作。
7.如权利要求6的系统，其中测试信号在定期地中断元件组的操作之后被传送。
8.如权利要求1所述的系统，其中每个元件是位于双列直插存储模块中的动态随机存取存储器。
9.如权利要求1所述的系统，其中每个元件是单硅片上的子系统。
10.一种用于温度控制的方法，其中包括：
检测并识别第一正常温度、第一热温度或者第一致命温度，作为电路中第一元件的第一检测温度；
在第一元件处产生表示第一元件的第一检测温度的第一信号；
将第一信号从第一元件传送到电路中的第二元件；
检测并识别第二正常温度、第二热温度或者第二致命温度，作为电路中第二元件的第二检测温度；以及
在第二元件处产生表示从第一检测温度和第二检测温度中选出的最高温度的第二信号，
其中所述方法进一步包括：
将第二信号传送到主控制器；
从主控制器向电路传送如下信号：
如果第二信号表示在第一元件和第二元件两者中的正常温度，则允许第一元件和第二元件正常操作；否则
如果第二信号表示第一元件或第二元件是热的，则减慢第一元件和第二元件；否则
如果第二信号表示第一元件或第二元件经受致命温度，则停止第一元件和第二元件。
11.如权利要求10所述的方法，进一步包括：
从主控制器向电路传送如下测试信号，该测试信号是当电路关断时对于第一元件的输入，其中，如果主控制器从电路中的最后一个元件接收回同样的未掺杂的测试信号，那么与电路中的元件关联的温度传感器电路均被认为在正确运行。
CNB200610084459XA 2005-05-25 2006-05-24 用于温度控制的系统和方法 Active CN100547510C (zh)

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