CN105242763A - 一种节能的计算机风扇调控策略 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种节能的计算机风扇调控策略，所述控制策略首先通过调节风扇转速，通过维持芯片工作在最优的功耗温度点来控制各芯片时刻工作在最佳性能位置，确保各芯片的工作性能处于最佳位置的同时，建立系统功耗监控平台，用于检测计算机系统在总电源输入端的系统功耗，通过平台，实时监测计算机系统的功耗情况，分析并调节风扇转速使系统功耗达到最优，保证系统消耗的功耗利用最佳化。本发明可以通过风扇调控策略实现系统最佳功耗状态，有效的控制芯片温度保持在安全温度以内，且保持风扇转速时刻处于低转速状态，实现了节能降噪的目的，而传统的调控策略仅注重系统的安全性，强调将芯片的温度控制在允许范围内，忽略计算机系统的功耗最优化调节。

Description

一种节能的计算机风扇调控策略

技术领域

本发明涉及软硬件调节与控制散热技术领域，具体涉及一种节能的计算机风扇调控策略,主要针对计算机系统如何根据硬件功耗最优的原则合理有效进行风扇调控，在确保计算机性能最佳且能够实现长期稳定工作的基础上，保持最优系统功耗，同步实现节能降噪的目的。

背景技术

硬件技术的飞跃，催生了高密度、大功耗芯片的发展，使得计算机系统不得不面对计算机的发热问题，如何对计算机进行必要而有效的散热成为越来越重要的话题。

以往计算机的散热根据系统内部芯片的温度来调节风扇转速，散热系统能够确保系统芯片温度控制在正常范围以内，缺点是无法保证芯片功耗处在较低水平；风扇在计算机中的功耗往往能够占到20%~50%，所以风扇的节能也是不可忽视的，目前的调控技术还无法对风扇功耗进行有效的控制。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种节能的计算机风扇调控策略。

本发明所采用的技术方案为：

一种节能的计算机风扇调控策略，所述控制策略首先通过调节风扇转速，通过维持芯片工作在最优的功耗温度点来控制各芯片时刻工作在最佳性能位置，确保各芯片的工作性能处于最佳位置的同时，建立系统功耗监控平台，用于检测计算机系统在总电源输入端的实时耗电量，即系统功耗，该功耗可通过输入电压与供电电流计算得到；通过平台，实时监测计算机系统的功耗情况，分析并调节风扇转速使系统功耗达到最优，保证系统消耗的功耗利用最佳化。

所述调控策略包括两个部分：芯片功耗最优调控策略和系统功耗最优调控策略，其中芯片功耗最优调控策略的作用是通过风扇转速的调节，确保芯片工作在芯片的最优功耗温度点a点，使芯片的最佳性能，同时芯片的功耗利用处在最优工作点；

系统功耗最优调控策略的作用是降低或提高风扇转速使芯片温度在芯片最优性能工作的温度区间c区间变化，确保芯片温度不超过芯片的最大允许工作温度b点，通过系统功耗监控平台确定系统功耗最优点，并最终将风扇转速保持在相应转速上，完成最终的调控。

芯片的最优功耗温度点a点，通过单体或系统级性能测试提前获得，并设定在计算机系统内部。

计算机系统运行过程中，通过PID（pid是控制系统中的重要参数，指控制方式，指输出与输入之间的响应方式）或者合理的风扇转速调节步长设置，改变风扇转速，不断将芯片温度稳定到a点；多芯片的计算机系统通过不同区域风扇的分别调节使得芯片达到各自的a点。

所述策略操作过程中，系统功耗最优调控策略处在芯片功耗最优调控策略之后，并提前对芯片设定c温度区间，该区间的中点设置在a点，设置c的温度区间等于1/2*（b-a）；该策略中首先将风扇转速降低，使芯片温度提升至a+1/4*（b-a）的位置；接着风扇转速以固定步长提速，每次提速需确保系统功耗监控平台获得稳定的系统功耗，直到芯片温度a-1/4*（b-a）后，将获得的功耗序列进行比较，选择功耗最低值所对应的风扇转速，驱动风扇进行工作，完成风扇调控。

本发明的有益效果为：

传统的调控策略仅注重系统的安全性，强调将芯片的温度控制在允许范围内，忽略计算机系统的功耗最优化调节，本发明可以通过风扇调控策略实现系统最佳功耗状态，有效的控制芯片温度保持在安全温度以内，且保持风扇转速时刻处于低转速状态，实现了节能降噪的目的，而传统的调控策略仅注重系统的安全性，强调将芯片的温度控制在允许范围内，忽略计算机系统的功耗最优化调节，优点如下：

1、节能的计算机风扇调控策略可以调节系统处于最佳功耗状态，有效的控制芯片温度保持在安全温度以内，且保持风扇转速时刻处于低转速状态，实现了节能降噪的目的，该策略包括芯片功耗最优调控策略以及系统功耗最优调控策略组成；

2、芯片功耗最优调控策略能够确保系统性能最优的前提下，有效调节系统发热芯片的温度，有效控制芯片的功耗最优；

3、系统功耗最优调控策略通过调节芯片温度，适当控制芯片漏电流功耗，平衡风扇功耗与芯片功耗，确保系统功耗在性能最优条件下的深化调节。

附图说明

图1为系统性能与芯片温度间的关系示意图，其中a代表芯片的最优功耗温度点，b代表芯片的最大允许工作温度，c则代表芯片最优性能工作的温度区间；

图2为节能的风扇调控策略拓扑示意图。

具体实施方式

下面根据说明书附图，结合具体实施方式对本发明进一步说明：

实施例1：

一种节能的计算机风扇调控策略，所述控制策略首先通过调节风扇转速，通过维持芯片工作在最优的功耗温度点来控制各芯片时刻工作在最佳性能位置，确保各芯片的工作性能处于最佳位置的同时，建立系统功耗监控平台，用于检测计算机系统在总电源输入端的实时耗电量，即系统功耗，该功耗可通过输入电压与供电电流计算得到；通过平台，实时监测计算机系统的功耗情况，分析并调节风扇转速使系统功耗达到最优，保证系统消耗的功耗利用最佳化。

根据芯片温度与其功耗研究，通常随着功耗的增加芯片的温度也会随之升高，芯片的性能也随之提高；而当芯片性能达到最佳后，即使芯片功耗再增加，其性能不在提升反而会降低。

由于计算机往往存在多颗芯片，且芯片的发热在计算机系统总功耗占用比是最高的，所以芯片的功耗最优是计算机系统节能的关键问题之一。

更深入的研究发现芯片工作产生的功耗由有用功耗与漏电流功耗等两部分组成：有用功耗是芯片进行常规的数值计算产生，对于芯片的性能提升是有益的；

漏电流功耗是芯片中的三极管工作特性所致，对于芯片的计算没有帮助，计算机的节能需要尽量避免该部分功耗的产生，通常漏电流功耗随着芯片温度的增加而增加。

而调节芯片温度主要是通过改变风扇转速来完成的，风扇转速提高，芯片温度降低，随之漏电流功耗会下降。提高风扇转速可以减少的漏电流功耗，但同时风扇转速提高也会带来一定功耗的消耗，两者相互制约。

实施例2：

如图1、2所示，在实施例1的基础上，本实施例所述调控策略包括两个部分：芯片功耗最优调控策略和系统功耗最优调控策略，其中芯片功耗最优调控策略的作用是通过风扇转速的调节，确保芯片工作在芯片的最优功耗温度点a点，使芯片的最佳性能，同时芯片的功耗利用处在最优工作点；

系统功耗最优调控策略的作用是降低或提高风扇转速使芯片温度在芯片最优性能工作的温度区间c区间变化（确保芯片温度不超过芯片的最大允许工作温度b点），通过系统功耗监控平台确定系统功耗最优点，并最终将风扇转速保持在相应转速上，完成最终的调控。

实施例3：

在实施例2的基础上，本实施例芯片的最优功耗温度点a点，通过单体或系统级性能测试提前获得，并设定在计算机系统内部。

实施例4：

在实施例2或3的基础上，本实施例计算机系统运行过程中，通过PID（pid是控制系统中的重要参数，指控制方式，指输出与输入之间的响应方式）或者合理的风扇转速调节步长设置，改变风扇转速，不断将芯片温度稳定到a点；多芯片的计算机系统通过不同区域风扇的分别调节使得芯片达到各自的a点。

实施例5：

在实施例2或3的基础上，本实施例所述策略操作过程中，系统功耗最优调控策略处在芯片功耗最优调控策略之后，并提前对芯片设定c温度区间，该区间的中点设置在a点，通常可设置c的温度区间等于1/2*（b-a）；该策略中首先将风扇转速降低，使芯片温度提升至a+1/4*（b-a）的位置；接着风扇转速以固定步长提速，每次提速需确保系统功耗监控平台获得稳定的系统功耗，直到芯片温度a-1/4*（b-a）后，将获得的功耗序列进行比较，选择功耗最低值所对应的风扇转速，驱动风扇进行工作，完成风扇调控。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (5)

1.一种节能的计算机风扇调控策略，其特征在于：所述控制策略首先通过调节风扇转速，通过维持芯片工作在最优的功耗温度点来控制各芯片时刻工作在最佳性能位置，确保各芯片的工作性能处于最佳位置的同时，建立系统功耗监控平台，用于检测计算机系统在总电源输入端的系统功耗，通过平台，实时监测计算机系统的功耗情况，分析并调节风扇转速使系统功耗达到最优，保证系统消耗的功耗利用最佳化。

2.根据权利要求1所述的一种节能的计算机风扇调控策略，其特征在于：所述调控策略包括两个部分：芯片功耗最优调控策略和系统功耗最优调控策略，其中芯片功耗最优调控策略的作用是通过风扇转速的调节，确保芯片工作在芯片的最优功耗温度点a点，使芯片的最佳性能，同时芯片的功耗利用处在最优工作点；

系统功耗最优调控策略的作用是降低或提高风扇转速使芯片温度在芯片最优性能工作的温度区间c区间变化，确保芯片温度不超过芯片的最大允许工作温度b点，通过系统功耗监控平台确定系统功耗最优点，并最终将风扇转速保持在相应转速上，完成最终的调控。

3.根据权利要求2所述的一种节能的计算机风扇调控策略，其特征在于：芯片的最优功耗温度点a点，通过单体或系统级性能测试提前获得，并设定在计算机系统内部。

4.根据权利要求2或3任一所述的一种节能的计算机风扇调控策略，其特征在于：计算机系统运行过程中，通过PID或者合理的风扇转速调节步长设置，改变风扇转速，不断将芯片温度稳定到a点；多芯片的计算机系统通过不同区域风扇的分别调节使得芯片达到各自的a点。

5.根据权利要求2或3任一所述的一种节能的计算机风扇调控策略，其特征在于：所述策略操作过程中，系统功耗最优调控策略处在芯片功耗最优调控策略之后，并提前对芯片设定c温度区间，该区间的中点设置在a点，设置c的温度区间等于1/2*（b-a）；该策略中首先将风扇转速降低，使芯片温度提升至a+1/4*（b-a）的位置；接着风扇转速以固定步长提速，每次提速需确保系统功耗监控平台获得稳定的系统功耗，直到芯片温度a-1/4*（b-a）后，将获得的功耗序列进行比较，选择功耗最低值所对应的风扇转速，驱动风扇进行工作，完成风扇调控。