CN105629052B - 芯片功耗实时检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种芯片功耗实时检测方法，包括：设立测试电路，所述测试电路包括：依次串联的保险丝、电源电路和电子负载，连接在保险丝两端的用于测量保险丝两端的电压值的电压测量装置，与电压测量装置连接的模数转换装置，以及与模数转换装置连接的计算装置；设置电子负载为不同功耗值，利用测试电路测量流经保险丝的输入电流值；利用电子负载实际功耗值和输入电流值拟合出曲线公式，其中曲线公式以输入电流值为自变量，以功耗值为因变量；基于曲线公式，根据被测芯片的输入电流值推算出被测芯片的实际功耗值。

Description

芯片功耗实时检测方法
技术领域
本发明涉及芯片功耗测量领域，更具体地说，本发明涉及一种芯片功耗实时检测方法。
背景技术
计算机设备运行时，整机功耗的测量比较容易实现，但重要部件如CPU芯片、显卡芯片等，其功耗无法用常规方式直接测量。功耗参数的评测一般以主板整体功耗为基准进行横向对比，测量时会将电源转换效率，其它元器件电量损失统统计入测量目标的功耗值中，芯片工作状态不能确切地被体现。而且，像CPU芯片及显卡芯片等，在运行不同的软件，不同的时间点，其功耗往往是不同的。如何实时确切地测量芯片功耗值，是准确评测一个芯片功耗性能所必须解决的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在上述缺陷，提供一种能够实时确切地测量芯片功耗值的芯片功耗实时检测方法。
为了实现上述技术目的，根据本发明，提供了一种芯片功耗实时检测方法，包括：
第一步骤：设立测试电路，所述测试电路包括：依次串联的保险丝、电源电路和电子负载，连接在保险丝两端的用于测量保险丝两端的电压值的电压测量装置，与电压测量装置连接的模数转换装置，以及与模数转换装置连接的计算装置；
第二步骤：设置电子负载为不同功耗值，利用测试电路测量流经保险丝的输入电流值；
第三步骤：利用电子负载实际功耗值和输入电流值拟合出曲线公式，其中曲线公式以输入电流值为自变量，以功耗值为因变量；
第四步骤：基于曲线公式，根据被测芯片的输入电流值推算出被测芯片的实际功耗值。
优选地，所述电源电路是被测芯片将被安装的设备所采用的对被测芯片进行供电的电源电路。
优选地，所述保险丝是被测芯片将被安装的设备所采用的对被测芯片进行供电的电源电路的前端布置的保险丝。
优选地，在测试电路中，经由保险丝向电源电路供电，从而经由电源电路对电子负载供电。
优选地，在测试电路中，利用电压测量装置测量保险丝两端的电压值；利用模数转换装置将测量到的保险丝两端的电压值转换为数字信号，而且将所述数字信号传递给计算装置；计算装置根据从模数转换装置接收到的所述数字信号计算出保险丝两端的电压值，进而得到电源电路的输入电流。
优选地，被测芯片是直接焊接在印制板上的芯片。
优选地，被测芯片是CPU芯片、内存芯片或存储器芯片。
本发明的功耗检测方式既解决了设备中安装的芯片功耗无法直接测量的问题，又规避了电源转换效率及其他元器件电量损失对芯片实际功耗值测量的影响；而且，本发明的功耗检测方式的测量误差小于1.0％，是芯片功耗实时测量行之有效的解决方式。
附图说明
结合附图，并通过参考下面的详细描述，将会更容易地对本发明有更完整的理解并且更容易地理解其伴随的优点和特征，其中：
图1示意性地示出了根据本发明优选实施例的芯片功耗实时检测方法的示意图。
图2示意性地示出了根据本发明优选实施例的芯片功耗实时检测方法得到的功耗与输入电流关系曲线的示例。
图3示意性地示出了根据本发明优选实施例的芯片功耗实时检测方法的流程图。
需要说明的是，附图用于说明本发明，而非限制本发明。注意，表示结构的附图可能并非按比例绘制。并且，附图中，相同或者类似的元件标有相同或者类似的标号。
具体实施方式
为了使本发明的内容更加清楚和易懂，下面结合具体实施例和附图对本发明的内容进行详细描述。
负载(CPU芯片)是被测芯片。测量普通负载时可分别测得电压值和电流值，两者相乘便得功耗，但是CPU芯片之类的芯片是特殊的负载，一般直接焊接在印制板上，电流是无法直接测量的。
可以根据下述公式来求解被测芯片的功耗Po：
Po＝η*Pi＝η*Ui*Ii
根据能量守恒，输入的电量等于输出的电量，上述公式中“Po”代表输出功率，“Pi”代表输入功率，“η”代表转换效率，；功率为电压与电流的乘积，即Pi＝Ui*Ii(其中，Ui表示输入电压，Ii表示输入电流)。
由此，首先，本发明提出了图1所示的测试电路。
为保护电源及芯片安全，电源电路设计时前端放置保险丝，当有电流流过保险丝时，由于保险丝本身固有的内阻，在保险丝两端会产生很小的压降。为提高测量精度，将压降放大相应倍数后再经模数转换，由I＝U/R得出电流值，如图1所示。
在图1的电路中，PIC(Peripheral Interface Controller)单片机用于执行模数转换，用于将测得的保险丝两端的模拟电压变量转换为数字电压变量，并且将数字电压变量传递给计算机进行计算处理。计算机用于对从PIC单片机接收到的数字电压变量进行计算以得到流经保险丝电流值，而且可以将计算出来的电流值在显示器上显示出来。
由上述公式Po＝η*Pi＝η*Ui*Ii可知，在电源输入电压固定不变条件下，功耗与输入电流及转换效率成正相关。由于不同负载条件下转换效率不同，功耗与输入电流呈非线性关系，但功耗与输入电流值一一对应。在相同电源条件下，以电子负载代替被测芯片，分别测量记录不同负载条件下输入电流的大小，得出功耗与输入电流对应关系，如图2所示。
基于上述分析，下面将描述本发明的具体实施例。
图3示意性地示出了根据本发明优选实施例的芯片功耗实时检测方法的流程图。
如图3所示，根据本发明优选实施例的芯片功耗实时检测方法包括：
第一步骤S1：设立测试电路，所述测试电路包括：依次串联的保险丝、电源电路和电子负载，连接在保险丝两端的用于测量保险丝两端的电压值的电压测量装置，与电压测量装置连接的模数转换装置，以及与模数转换装置连接的计算装置；
所述电源电路是被测芯片将被安装的设备所采用的对被测芯片进行供电的电源电路。而且，优选地，所述保险丝是被测芯片将被安装的设备所采用的对被测芯片进行供电的电源电路的前端布置的保险丝。
其中，经由保险丝向电源电路供电，从而经由电源电路对电子负载供电。
在测试电路中，利用电压测量装置测量保险丝两端的电压值(例如如图1所示，采用放大器测量保险丝两端的电压值)；利用模数转换装置将测量到的保险丝两端的电压值转换为数字信号，而且将所述数字信号传递给计算装置(例如如图1所示，模数转换装置是PIC单片机，计算装置是计算机)；计算装置根据从模数转换装置接收到的所述数字信号计算出保险丝两端的电压值，进而得到电源电路的输入电流。
测试电路实际上模拟出了被测芯片的应用环境。
第二步骤S2：设置电子负载为不同功耗值，利用测试电路测量流经保险丝的输入电流值；
第三步骤S3：利用电子负载实际功耗值和输入电流拟合出曲线公式，其中曲线公式以输入电流为自变量，以功耗值为因变量；例如，如图2中所示的曲线公式y＝-0.0475x2+11.937x-11.153，其中x代表输入电流，y代表功耗。
第四步骤S4：基于曲线公式，根据被测芯片的输入电流值推算出被测芯片的实际功耗值。
例如，被测芯片是直接焊接在印制板上的芯片，例如安装在主板上的CPU芯片、内存芯片、存储器芯片等。例如，
本发明的功耗检测方式既解决了设备中安装的芯片功耗无法直接测量的问题，又规避了电源转换效率及其他元器件电量损失对芯片实际功耗值测量的影响；而且，本发明的功耗检测方式的测量误差小于1.0％，是芯片功耗实时测量行之有效的解决方式。
此外，需要说明的是，除非特别说明或者指出，否则说明书中的术语“第一”、“第二”、“第三”等描述仅仅用于区分说明书中的各个组件、元素、步骤等，而不是用于表示各个组件、元素、步骤之间的逻辑关系或者顺序关系等。
可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (6)

1.一种芯片功耗实时检测方法，其特征在于包括：
第一步骤：设立测试电路，所述测试电路包括：依次串联的保险丝、电源电路和电子负载，连接在保险丝两端的用于测量保险丝两端的电压值的电压测量装置，与电压测量装置连接的模数转换装置，以及与模数转换装置连接的计算装置；
第二步骤：设置电子负载为不同功耗值，利用测试电路测量流经保险丝的输入电流值；
第三步骤：利用电子负载实际功耗值和输入电流值拟合出曲线公式，其中曲线公式以输入电流值为自变量，以功耗值为因变量；
第四步骤：基于曲线公式，根据被测芯片的输入电流值推算出被测芯片的实际功耗值。
2.根据权利要求1所述的芯片功耗实时检测方法，其特征在于，所述电源电路是被测芯片将被安装的设备所采用的对被测芯片进行供电的电源电路。
3.根据权利要求1或2所述的芯片功耗实时检测方法，其特征在于，所述保险丝是被测芯片将被安装的设备所采用的对被测芯片进行供电的电源电路的前端布置的保险丝。
4.根据权利要求1或2所述的芯片功耗实时检测方法，其特征在于，在测试电路中，经由保险丝向电源电路供电，从而经由电源电路对电子负载供电。
5.根据权利要求1或2所述的芯片功耗实时检测方法，其特征在于，在测试电路中，利用电压测量装置测量保险丝两端的电压值；利用模数转换装置将测量到的保险丝两端的电压值转换为数字信号，而且将所述数字信号传递给计算装置；计算装置根据从模数转换装置接收到的所述数字信号计算出保险丝两端的电压值，进而得到电源电路的输入电流。
6.根据权利要求1或2所述的芯片功耗实时检测方法，其特征在于，被测芯片是直接焊接在印制板上的芯片。
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