CN102645964B - 处理器温度控制方法及控制器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种处理器温度控制方法，包含监控处理器在现行状态的参数，决定参数位于数个数值区间内的何者，依据参数所在数值区间基于处理器温度使用不同方法来决定或选取对应于冷却参数的所需数值，接着依据所选取的冷却参数的数值控制处理器的冷却单元，并周期性地重复监控步骤、区间判断步骤、数值选取步骤以及控制步骤。此外，一种处理器温度控制器亦在此揭露。本发明实施例的处理器温度控制方法及控制器可以实现智能化的选择风扇速度，从而控制处理器的温度。

Description

处理器温度控制方法及控制器

技术领域

本发明涉及一种控制系统，且特别是有关于一种控制处理器温度的系统。

背景技术

现代的处理器以非常高的处理速率运作，因此产生大量的热，且产生的热必须被消散来防止过热所导致处理器的损坏。一般而言，风扇是用来散热，并防止处理器过热，但为了避免风扇噪音和风扇运作时本身能量的浪费，通常会依据欲散热的程度来控制风扇速度，举例来说，可依照处理器的功率消耗来控制风扇速度。

然而，判定处理器的功率消耗并不容易，且在某些情况下，是需要在没有处理器的功率消耗信息的状态来控制风扇速度。

在相对低功率消耗的范围内，风扇速度的判定是由两个相互消长的因素所影响，其中在一方面，通常会使用尽可能低的风扇速度来减少风扇的功率消耗，但另一方面，又希望确保处理器的温度不会超过一温度临界值。

发明内容

本发明内容的一技术态样是关于一种处理器温度控制方法，其中控制器计算冷却单元(此冷却单元在下面应用中也广泛代表散热单元，像是风扇)的所需参数，例如风扇速度，在处理器中至少一部分的操作区间内使用两种不同的演算法，并通过不同演算法计算出的数值所组成的函数中选取实际风扇速度。虽然前后使用两种不同的演算法使控制任务更为复杂，但依据本发明的一态样，达到较佳控制的优势被视为更重要的，特别是考虑到控制器可使用的信息有限时。

在本发明的某些实施例中，在任何时间所选取的实际风扇速度是由其中一演算法计算而得的风速，例如较低的风扇速度。选择性地，第一个演算法是风扇在某温度限制下具有一最低风扇速度，选择性地考量到不只是现行的风扇速度，也包含考量过去的温度及(或)未来的温度估计值。在某些实施例中，此第一演算法至少部分地与温度的微分有关，像是使用比例积分微分方法或是比例积分微分方法的变形，及(或)至少部分地与温度的积分有关或与处理器在现行温度的时间或处理器遇到特殊情况下的时间有关。第二演算法是选择性地针对达到风扇的平稳运作而没有突然的风扇速度改变及(或)处理器温度的过冲。在某些实施例中，第二演算法在处理器所对应的每个温度范围内定义一可用的最大风扇速度。

在本发明的某些实施例中，控制器所应用的两种不同演算法只使用在处理器部分的操作区间。选择性地，这两种演算法只有使用在当处理器温度低于一特定温度临界值时及(或)当处理器的功率消耗低于一预定临界值时。这两种演算法可用来确保在不同部分的处理器操作区间中使用不同的控制架构下有一平稳转换点。

因此依据本发明的一实施例提出了一种处理器温度控制方法，包含监控处理器在现行状态的至少一参数，判断此至少一参数位于多个数值区间中的何者。

当此至少一参数位于第一数值区间内时，基于处理器温度使用第一方法决定对应于冷却参数的第一所需数值。基于处理器温度使用第二方法决定对应于冷却参数的第二所需数值，其中冷却参数的数值从对应于一低处理器温度的低数值增加到对应于一高处理器温度的较高数值而代表更多冷却。接着由第一所需数值与第二所需数值组成的函数中选取冷却参数的数值。而当此至少一参数位于第二数值区间内时，基于处理器的温度使用第三方法选取冷却参数的数值。此方法更进一步包含控制一处理器的冷却单元，其控制方式是依据所选取的冷却参数的数值控制，以及周期性地重复监控步骤、区间判断步骤、数值选取步骤以及控制步骤。

选择性地，处理器在现行状态的至少一参数包含处理器温度及(或)处理器用电率。选择性地，在第一数值区间内的至少一参数的数值全部小于在第二数值区间内的至少一参数的数值。选择性地，决定第二所需数值的步骤包含确定处理器的反应的温度为第一数值区间的最高温度的情况外，依据处理器温度以及处理器在现行状态下由第三方法所选取的冷却参数的数值决定此第二所需数值。

选择性地，决定第二所需数值的步骤包含确定处理器的反应的温度为第一数值区间的最高温度的情况外，依据处理器温度、处理器在现行状态下由第三方法所选取的冷却参数的数值以及在处理器温度与冷却参数间的至少预定关系决定第二所需数值，其中冷却参数从第一数值区间的最低处理器温度所对应的低数值逐渐增加到第一数值区间的最高处理器温度所对应的高数值。

选择性地，在此至少一预定关系中，冷却参数从第一数值区间的最低处理器温度所对应的低数值单调增加到第一数值区间的最高处理器温度所对应的高数值。

选择性地，决定第二所需数值的步骤包含依据周围温度决定第二所需数值。选择性地，决定第二所需数值的步骤包含依据处理器在现行状态下在第二数值区间内的最低温度时由第三方法所选取的冷却参数的数值决定第二所需数值。选择性地，在第一数值区间与第二数值区间彼此间的一转换点对应的第二所需数值，与在转换点使用第三方法所得的数值相等。选择性地，在第一数值区间与第二数值区间彼此间的一转换点对应的第二所需数值，与在转换点使用第三方法所得的数值相近，且最高差距为20％、10％、或5％。选择性地，冷却参数包含风扇速度。

选择性地，决定第一所需数值的步骤包含使用一控制方法决定第一所需数值，且控制方法至少部分地基于处理器温度的未来趋势估计值。选择性地，决定第一所需数值的步骤包含使用一控制方法决定第一所需数值，且控制方法至少部分地基于处理器温度的过去值。选择性地，决定第一所需数值的步骤包含使用比例积分微分控制方法决定第一所需数值。选择性地，决定第一所需数值的步骤包含使用一种只直接与处理器温度有关的方法决定第一所需数值。选择性地，决定第一所需数值的步骤包含使用一种让处理器温度保持在一目标温度数值以下的控制方法决定第一所需数值。选择性地，使用第三方法选取处理器的冷却参数的数值的步骤包含依据处理器温度和周围温度选取处理器的冷却参数的数值。

选择性地，由第一所需数值与第二所需数值组成的函数中选取冷却参数的数值的步骤包含由第一所需数值和第二所需数值中选取较低数值者或较高数值者为冷却参数的数值。选择性地，由第一所需数值与第二所需数值组成的函数中选取冷却参数的数值的步骤包含选取第一所需数值和第二所需数值两者的平均数值为冷却参数的数值。

依据本发明的一实施例更提出了一种处理器温度控制器，包含：

输入接口，调适以接收处理器的至少一参数，此至少一参数包含现行温度；

控制单元，调适以周期性地判断所接收的至少一参数的特定参数位于多个数值区间中的何者；

当此至少一参数位于第一数值区间内时：

控制单元基于处理器温度使用第一方法决定对应于冷却参数的第一所需数值；

控制单元基于处理器温度使用第二方法决定对应于冷却参数的第二所需数值，其中此冷却参数的数值从对应于一低处理器温度的低数值增加到对应于一高处理器温度的较高数值而代表更多冷却；以及

控制单元由第一所需数值与第二所需数值组成的函数中选取冷却参数的数值；

而当此至少一参数位于第二数值区间内时，控制单元基于处理器的温度使用第三方法选取处理器的冷却参数的数值；以及

控制单元依据所选取的冷却参数的数值控制处理器的冷却单元。

本发明实施例的处理器温度控制方法及控制器可以实现智能化的选择风扇速度，从而控制处理器的温度。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中：

图1为依照本发明实施例绘示一简化的电脑方块示意图。

图2为依照本发明实施例绘示一温度控制器的操作流程图。

图3为依照本发明实施例绘示一有助于描绘决定所需风扇速度的方法的曲线图。

附图标号：

具体实施方式

下文特举实施例配合所附图式作详细说明，但所提供的实施例并非用以限制本发明所涵盖的范围，而结构运作的描述非用以限制其执行的顺序，任何由元件重新组合的结构，所产生具有均等功效的装置，皆为本发明所涵盖的范围。其中图式仅以说明为目的，并未依照原尺寸作图。

图1为依照本发明实施例绘示一种电脑100的方块示意图，其中为方便说明起见，图式仅绘示出与本揭示内容有关的元件。电脑100包含处理器102以及一风扇112，此风扇112位在处理器102上的散热槽之中，此风扇112是为了消散处理器102产生的热。处理器102具有至少一个温度或热感测器104，例如热电偶(thermocouple)，且感测器104的读值T_processor经由数据传输传送到一控制器110。控制器110也接收一周围温度感测器108所传送的读值T_ambient，其中周围温度感测器108位于电脑100的机壳内，读值T_ambient代表处理器102经由风扇112散热后的空气温度。基于接收到的读值T_processor和T_ambient，控制器110依此控制风扇112的速度。存储器120可被控制器110使用，并且储存控制器110控制风扇112速度的数值。存储器120可以是处理器102的通用存储器，或是供控制器110使用进行风扇控制或其他可能任务的分隔存储器。

需注意的是，虽然下述实施例的叙述是以风扇来作说明，但在此所讨论的控制原理亦可经由其他的散热单元及(或)冷却单元(在此广泛的使用冷却单元来代表)所使用，例如吹风机和多风扇单元。在本应用和申请专利范围所使用的“冷却参数”一词代表散热单元或冷却单元的任何参数。

图2为依照本发明实施例绘示如图1所示的控制器110的操作流程图。首先，控制器110选择性地连续监控由感测器104所监控的温度(T_processor)(步骤202)，来决定处理器102的操作温度。接着，判断处理器102的温度(T_processor)是否高于预定的温度临界值(T_control)(步骤204)。当处理器温度T_processor高于预定的温度临界值(T_control)时，控制器110依据高温控制架构选择性地决定风扇速度(步骤206)。在某些实施例中，高温控制架构是由处理器102的制造厂商所规定，且与现行处理器温度T_processor和现行周围温度T_ambient有关。然而，当处理器102的温度(T_processor)低于预定的温度临界值(T_control)时，控制器110基于一双重控制架构来决定风扇速度，且此双重控制架构如下所述。具体而言，控制器110基于温度感测器104所量测的处理器温度，来决定第一所需风扇速度(步骤212)。控制器110也针对达到时间上平稳的风扇操作，来决定第二所需风扇速度(步骤214)。之后，控制器110会选择第一与第二所需风扇速度值较低者，进而控制风扇112的旋转速度(步骤216)。

在另一实施例中，在步骤212，第一所需风扇速度是通过对多个不同系统规定参数作最佳化的控制演算法来决定，例如，将风扇112的速度降至最低速度但处理器温度仍保持低于预定温度临界值来决定第一所需风扇速度。在某些实施例中，第一所需风扇速度是通过比例积分微分(PID)演算法来决定。在另一实施例中，为了防止突然的风扇速度改变，比例积分微分演算法可搭配使用稍微低于温度临界值的目标温度。在本发明某些实施例中，为了简化起见，第一所需风扇速度是基于温度感测器104的读值而没有使用其他感测器的读值来决定。在另一实施例中，第一所需风扇速度可基于多笔的输入来决定，例如处理器温度和周围温度两者。

图3为依据本发明的一实施例绘示风扇速度与处理器温度间的关系曲线图，此图形有助于描绘图2中决定第二所需风扇速度的方法(步骤214)。第二所需风扇速度(由点308表示)的决定步骤(步骤214)选择性地包含在处理器温度介于一低温度334和温度临界值(T_control)302间所对应的数值区间318，定义一代表最大风扇速度的曲线350，其中在数值区间318的风扇控制是由双重控制架构所操纵。第二所需风扇速度的决定步骤(步骤214)选择性地包含在所定义的曲线350上决定对应于现行温度的风扇速度。

定义曲线350的步骤选择性地包含在温度数值区间318内选取起点与终点的风扇速度来定义曲线350。在图3中，起点与终点速度分别由点310和点306所代表。终点速度306选择性地经选取使用高温控制架构的方式(步骤206)的风扇速度，如此在温度数值区间318和温度数值区间326之间可得一稳定的转换点，其中风扇速度是由高温控制架构所控制。

终点速度306基本上可以是沿着线段307上的任一点，起点速度310基本上可以是沿着线段344上的任一点，在线段上不同的点与不同形式的参数有关。在某些实施例中，起点速度310及(或)终点速度306是基于现行周围温度、高度、湿度、空气密度、及(或)其他环境参数所决定。在本发明的某些实施例中，终点306是基于现行周围温度所选取，且起点310是基于在线段307上终点306的相对位置所选取。在本发明的其他实施例中，起点310是设定在一预定的风扇速度的数值，与环境参数的数值以及终点306的位置无关。

在本发明的某些实施例中，曲线350被定义为一连接起点310到终点306的线性线段。或者，曲线350可有不同的形状，例如一抛物线的形状或是其他凹面的形状。在另一实施例中，曲线350的风扇速度会随着温度从较低温度到较高温度而单调增加或不减少。在本发明的某些实施例中，风扇速度沿着曲线350从低温度334到高温度302大幅地增加，例如增加至少50％、至少100％、或甚至至少150％。需注意的是，在某些实施例中，曲线350可包含平坦区域，平坦区域的风扇速度在大幅的温度范围内不会改变，平坦区域可能超过数值区间318的5％、10％、或甚至20％。在另一实施例中，风扇速度在数值区间318的较高温度处保持定值。

在一实施例中，依据沿着线段307上终点306的位置，曲线350在一预定高曲线322和一预定低曲线324之间由内插法计算而得。在某些实施例中，如图形所示，高曲线322终止在沿着线段307上的最高风扇速度，低曲线324终止在沿着线段307上的最低风扇速度。除高曲线322和低曲线324外，终止在沿着线段307上其他点的预定曲线也可使用于内插法或外插法计算得之，所计算出的预定曲线也可取代高曲线322及(或)低曲线324。在本发明的某些实施例中，超过两条以上的预定曲线被提供给在沿着线段307上所对应不同的点及(或)沿着线段344上所对应不同的点，且一特定曲线350是基于一条或两条与现行状况最相近的曲线所决定。

需注意的是，点308是直接从预定的曲线中计算而得取代计算出整条曲线350后而求得的方式。

在另一实施例中，高曲线322和低曲线324是基于由电脑100及(或)控制器110的制造厂商操作的测试所决定，来达成最小化风扇功率消耗且防止突然的风扇速度改变的最佳运作。在某些实施例中，高曲线322及(或)低曲线324与电脑100的热槽特性、风扇种类、处理器102的中央处理单元的功率消耗、电脑100及其元件的热特性有关。高曲线322和低曲线324可由在曲线图上多个点经数值方式来定义，或可由适当的方程式经分析方式来定义。

其他实施方式

在本发明的某些实施例中，除接收温度读值外，控制器110也接收来自处理器102的功率消耗读值。功率消耗读值可用于选取起点310及(或)终点306。此外(或者)，风扇速度在双重控制架构下操纵，数值区间318的风扇速度和高温控制架构所操纵的数值区间326的风扇速度彼此之间的转换点是依据处理器温度操纵，并由图2中步骤204所决定，但除了上述方式也可使用由其他参数(如处理器的功率)来决定的转换点。

另外，在所决定的第一风扇速度和第二风扇速度中调整风扇112的速度为两者中较小者的步骤(步骤216)，亦可由其他方式来取代，亦即其他函数可取代此步骤应用于第一风扇速度和第二风扇速度来决定实际风扇速度。例如，在某些实施例中，所选取的风扇速度为第一风扇速度和第二风扇速度两者中较高者。在此实施例中，曲线350是关于相对低风扇速度来相应地定义。在又一实施例中，实际上使用的风扇速度是所决定的第一风扇速度和第二风扇速度的加权平均值。

虽然本发明已以实施方式揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求范围所界定者为准。

Claims (20)

1.一种处理器温度控制方法，其特征在于，包含：

监控所述处理器在一现行状态的至少一参数；

判断所述至少一参数位于多个数值区间中的何者；

使得当所述至少一参数位于一第一数值区间内时：

基于一处理器温度，使用一第一方法决定对应于一冷却参数的一第一所需数值；

基于所述处理器温度，使用一第二方法决定对应于所述冷却参数的一第二所需数值，其中所述冷却参数的数值从对应于一低处理器温度的一低数值增加到对应于一高处理器温度的一相对高数值而代表更多冷却；以及

由所述第一所需数值与所述第二所需数值组成的函数中选取所述冷却参数的数值；

而当所述至少一参数位于一第二数值区间内时，基于所述处理器的温度，使用一第三方法选取所述冷却参数的数值；

依据所选取的所述冷却参数的数值控制所述处理器的一冷却单元；以及

周期性地重复监控步骤、区间判断步骤、数值选取步骤以及控制步骤；

其中，决定所述第一所需数值的步骤包含使用一控制方法决定所述第一所需数值，且所述控制方法至少部分地基于所述处理器温度的未来趋势估计值或过去值。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述处理器在所述现行状态的所述至少一参数包含所述处理器温度。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述处理器在所述现行状态的所述至少一参数包含一处理器用电率。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述第一数值区间内的所述至少一参数的数值全部小于在所述第二数值区间内的所述至少一参数的数值。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，决定所述第二所需数值的步骤包含确定所述处理器的反应的温度为所述第一数值区间的最高温度的情况外，依据所述处理器温度以及所述处理器在所述现行状态下由所述第三方法所选取的所述冷却参数的数值决定所述第二所需数值。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，决定所述第二所需数值的步骤包含确定所述处理器的反应的温度为所述第一数值区间的最高温度的情况外，依据所述处理器温度、所述处理器在所述现行状态下由所述第三方法所选取的所述冷却参数的数值以及在所述处理器温度与所述冷却参数间的至少一预定关系决定所述第二所需数值，其中所述冷却参数从所述第一数值区间的一最低处理器温度所对应的一低数值逐渐增加到所述第一数值区间的一最高处理器温度所对应的一高数值。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述至少一预定关系中，所述冷却参数从所述第一数值区间的一最低处理器温度所对应的一低数值单调增加到所述第一数值区间的一最高处理器温度所对应的一高数值。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，决定所述第二所需数值的步骤包含依据一周围温度决定所述第二所需数值。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，决定所述第二所需数值的步骤包含依据所述处理器在所述现行状态下在所述第二数值区间内的最低温度时由所述第三方法所选取的所述冷却参数的数值决定所述第二所需数值。

10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，在所述第一数值区间与所述第二数值区间彼此间的一转换点对应的所述第二所需数值，与在所述转换点使用所述第三方法所得的数值相等。

11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述第一数值区间与所述第二数值区间彼此间的一转换点对应的所述第二所需数值，与在所述转换点使用所述第三方法所得的数值相近，且最高差距为20％。

12.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述冷却参数包含一风扇速度。

13.如权利要求1所述的方法，其特征在于，决定所述第一所需数值的步骤包含使用一比例积分微分控制方法决定所述第一所需数值。

14.如权利要求1所述的方法，其特征在于，决定所述第一所需数值的步骤包含使用一种只直接与所述处理器温度有关的方法决定所述第一所需数值。

15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，决定所述第一所需数值的步骤包含使用一种让所述处理器温度保持在一目标温度数值以下的控制方法决定所述第一所需数值。

16.如权利要求1所述的方法，其特征在于，使用所述第三方法选取所述处理器的所述冷却参数的数值的步骤包含依据所述处理器温度和一周围温度选取所述处理器的所述冷却参数的数值。

17.如权利要求1所述的方法，其特征在于，由所述第一所需数值与所述第二所需数值组成的函数中选取所述冷却参数的数值的步骤包含由所述第一所需数值和所述第二所需数值中选取相对低数值者为所述冷却参数的数值。

18.如权利要求1所述的方法，其特征在于，由所述第一所需数值与所述第二所需数值组成的函数中选取所述冷却参数的数值的步骤包含由所述第一所需数值和所述第二所需数值中选取相对高数值者为所述冷却参数的数值。

19.如权利要求1所述的方法，其特征在于，由所述第一所需数值与所述第二所需数值组成的函数中选取所述冷却参数的数值的步骤包含选取所述第一所需数值和所述第二所需数值两者的平均数值为所述冷却参数的数值。

20.一种处理器温度控制器，其特征在于，包含：

一输入接口，调适以接收一处理器的至少一参数，所述至少一参数包含一现行温度；

一控制单元，调适以周期性地判断所接收的所述至少一参数的一特定参数位于多个数值区间中的何者；

当所述至少一参数位于一第一数值区间内时：

所述控制单元基于一处理器温度使用一第一方法决定对应于一冷却参数的一第一所需数值；

所述控制单元基于所述处理器温度使用一第二方法决定对应于所述冷却参数的一第二所需数值，其中所述冷却参数的数值从对应于一低处理器温度的一低数值增加到对应于一高处理器温度的一相对高数值而代表更多冷却；以及

所述控制单元由所述第一所需数值与所述第二所需数值组成的函数中选取所述冷却参数的数值；

而当所述至少一参数位于一第二数值区间内时，所述控制单元基于所述处理器的温度使用一第三方法选取所述处理器的所述冷却参数的数值；以及

所述控制单元依据所选取的所述冷却参数的数值控制所述处理器的一冷却单元；

其中，决定所述第一所需数值的步骤包含使用一控制方法决定所述第一所需数值，且所述控制方法至少部分地基于所述处理器温度的未来趋势估计值或过去值。