CN108037820A - 一种动态控制频率的国产处理器及方法 - Google Patents

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CN108037820A CN201810002387.2A CN201810002387A CN108037820A CN 108037820 A CN108037820 A CN 108037820A CN 201810002387 A CN201810002387 A CN 201810002387A CN 108037820 A CN108037820 A CN 108037820A
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唐明鹏
赵瑞东
陈天宝
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Shandong Chaoyue CNC Electronics Co Ltd
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Shandong Chaoyue CNC Electronics Co Ltd
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Abstract

本发明涉及一种动态控制频率的国产处理器及方法，包括：中央处理器、电流传感器、热传感器、虚拟现实设备、时钟发生器、逻辑控制电路，中央处理器分别连接的电流传感器、热传感器、虚拟现实设备、时钟发生器，电流传感器、热传感器分别连接逻辑控制电路；本发明通过对处理器使用率的实时监控，判断处理器下一时间点的工作量，再调节处理器的工作电压与工作频率，实现特定时间内的高性能计算；同时，对处理器温度以及电流加权值的时时侦测，来限制处理器工作于稳定状态，在确保性能提升的同时，又保证了系统的稳定性。

Description

一种动态控制频率的国产处理器及方法
技术领域
本发明涉及一种动态控制频率的国产处理器及方法，属于国产CPU计算机技术领域。
背景技术
处理器在运行的时候并非全部时间都在处理高运算量的数据信息，因此进行CPU频率动态控制，从而发挥CPU不同主频下的性能，使之与数据量处理相匹配，不仅保证性能的满足性，而且会降低功耗，提升系统稳定性，延长处理器和整机寿命。
中国专利文献CN101241392A公开了一种根据工作温度的变化来动态改变功耗的微处理器及方法，此微处理器包括：一核心逻辑电路，根据一工作核心时钟工作以执行程序指令；一热传感器，用来监测核心逻辑电路的工作温度；一时钟产生电路，用于产生工作核心时钟以提供给核心逻辑电路；以及一控制电路，连接于热传感器以监测核心逻辑电路的工作温度，并包含了微处理器可以稳定工作在一第一温度的多个第一工作点，每一个第一工作点都有其各自对应的工作电压和工作频率；该控制电路使核心逻辑电路在多个第一工作点间转换运行。但是，该专利中，温度侦测受环境影响较大，不够准确；另外，在温度比较高而电流比较小的时候需要对处理器进行调频，性能降低了很多。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种动态控制频率的国产处理器；
本发明还提供了一种动态控制频率的方法；
本发明用于在特定的情况下提高处理器性能，和降低处理器功耗。
本发明的技术方案为：
一种动态控制频率的国产处理器，包括：中央处理器、电流传感器、热传感器、虚拟现实设备、时钟发生器、逻辑控制电路，所述中央处理器分别连接所述电流传感器、所述热传感器、所述虚拟现实设备、所述时钟发生器，所述电流传感器、所述热传感器分别连接所述逻辑控制电路；
中央处理器是主机板的中央处理单元，是一个系统的核心。
电流传感器用于实时监测中央处理器的工作电流值；
热传感器用于实时检测中央处理器的工作温度；
所述时钟发生器用于为所述中央处理器、所述电流传感器、所述热传感器、所述虚拟现实设备、所述时钟发生器、所述逻辑控制电路提供同步时钟和工作频率；
所述逻辑控制电路用于上电逻辑与控制逻辑；用于主机板上电过程和保护逻辑；逻辑控制在本发明中主要指通过电流与热传感器回传的电流与温度信息进行分析后，再对即时工作情况进行分析，从而针对CPU进行电压与频率的控制。让CPU在特定的工作环境下发挥最大性能与最大节能。
一种动态控制频率的方法，将中央处理器的使用率分为三个档，包括a％、b％、c％，0＜a％＜50％f，b％为f，c％为1.1f，f为中央处理器的标称频率，包括：
(1)实时测量当前中央处理器的温度T与电流值I；通过电流传感器与热传感器来侦测，传感器信息传到逻辑控制电路，再由逻辑控制电路进行分析与处理检测到；
(2)判断温度T与温度预设值Tmax的大小关系，以及电流值I与电流预设值Imax的大小关系，Tmax是指中央处理器的最大额定工作温度，即中央处理器工作的最大温度；Imax是指中央处理器的最大额定工作电流，即中央处理器工作的最大电流；如果T＜Tmax且I＜Ima，进入步骤(3)，否则，设定中央处理器运行频率Fcup为0-50％f；
(3)判断中央处理器占用率U(通过操作系统可以直接侦测)与a％、b％、c％的关系，当U＜a％时，则设定中央处理器运行频率Fcup为0-50％f；当a％≤U＜b％时，则设定中央处理器运行频率Fcup为f；当b％≤U＜c％时，则设定中央处理器运行频率Fcup为1.1f；当U＞c％，则设定中央处理器运行频率Fcup为1.2f。
根据本发明优选的，通过热传感器实时测量当前中央处理器的温度T，通过电流传感器实时测量当前中央处理器的电流值I。
根据本发明优选的，Tmax的取值范围为70°-90°。
进一步优选的，Tmax＝80°。
本发明通过对处理器使用率的实时监控，判断处理器下一时间点的工作量，再调节处理器的工作电压与工作频率，实现特定时间内的高性能计算；同时，对处理器温度以及电流加权值的时时侦测，来限制处理器工作于稳定状态，在确保性能提升的同时，又保证了系统的稳定性。
本发明的有益效果为：
由于温度侦测受环境影响太大，如果仅仅考虑温度，侦测结果不准确，本发明结合温度、电流侦测，更加直接和准确。在一些使用环境下，例如本发明针对温度很高、电流很小的状况，可以不对处理器采取调频，从而避免性能的降低。
附图说明
图1为本发明动态控制频率的国产处理器的结构框图；
图2为本发明动态控制频率流程框图；
图3为本发明中央处理器功耗分别与电流、温度变化矢量的关系示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图和实施例对本发明作进一步限定，但不限于此。
实施例1
一种动态控制频率的国产处理器，如图1所示，包括：中央处理器、电流传感器、热传感器、虚拟现实设备、时钟发生器、逻辑控制电路，中央处理器分别连接电流传感器、热传感器、虚拟现实设备、时钟发生器，电流传感器、热传感器分别连接逻辑控制电路；
中央处理器是主机板的中央处理单元，是一个系统的核心。电流传感器用于实时监测中央处理器的工作电流值；热传感器用于实时检测中央处理器的工作温度；时钟发生器用于为中央处理器、电流传感器、热传感器、虚拟现实设备、时钟发生器、逻辑控制电路提供同步时钟和工作频率；逻辑控制电路用于上电逻辑与控制逻辑；用于主机板上电过程和保护逻辑；逻辑控制在本发明中主要指通过电流与热传感器回传的电流与温度信息进行分析后，再对即时工作情况进行分析，从而针对CPU进行电压与频率的控制。让CPU在特定的工作环境下发挥最大性能与最大节能。
实施例2
一种动态控制频率的方法，如图2所示，将中央处理器的使用率分为三个档，包括a％、b％、c％，0＜a％＜50％f，b％为f，c％为1.1f，f为中央处理器的标称频率，包括：
(1)通过热传感器实时测量当前中央处理器的温度T，通过电流传感器实时测量当前中央处理器的电流值I；热传感器、电流传感器信息传到逻辑控制电路，再由逻辑控制电路进行分析与处理检测到；
(2)判断温度T与温度预设值Tmax的大小关系，以及电流值I与电流预设值Imax的大小关系，Tmax是指中央处理器的最大额定工作温度，即中央处理器工作的最大温度，Tmax＝80°；Imax是指中央处理器的最大额定工作电流，即中央处理器工作的最大电流；如果T＜Tmax且I＜Ima，进入步骤(3)，否则，设定中央处理器运行频率Fcup为1.0GHz；
(3)判断中央处理器占用率U(通过操作系统可以直接侦测)与a％、b％、c％的关系，当U＜a％时，则设定中央处理器运行频率Fcup为1.0GHz；当a％≤U＜b％时，则设定中央处理器运行频率Fcup为1.5GHz；当b％≤U＜c％时，则设定中央处理器运行频率Fcup为2.0GHz；当U＞c％，则设定中央处理器运行频率Fcup为2.5GHz。
图3为本发明中央处理器功耗分别与电流、温度变化矢量的关系示意图。横轴代表中央处理器功耗，纵轴代表电流与温度的变化矢量。S1线条代表电流，电流的变化与功耗的增加是呈线性比例的。S2线条代表温度，温度的变化与功耗的增加并不是线性比例。所以，对处理器在合理温度范围内通过侦测处理器电流的变化，会更直接和快速的对处理器工作状态进行判断。
便携式PC设备，如笔记本，平板等产品。用户最为关心的并不是处理器温度，而是设备表壳温度带来的用户体验。处理器散热控制中，最大温度设定(一般80度)与处理器允许工作的最大保护温度(一般105度)一般还有很大裕量。当处理器工作于环境温度不高，但处理器温度达到设定温度的时候，如果不侦测处理器电流，判断处理器真正的工作状态，便对其进行锁频或降频的话，会大大降低处理器性能，用户体验较差。
本发明通过对处理器使用率的实时监控，判断处理器下一时间点的工作量，再调节处理器的工作电压与工作频率，实现特定时间内的高性能计算；同时，对处理器温度以及电流加权值的时时侦测，来限制处理器工作于稳定状态，在确保性能提升的同时，又保证了系统的稳定性。

Claims (5)

1.一种动态控制频率的国产处理器，其特征在于，包括：中央处理器、电流传感器、热传感器、虚拟现实设备、时钟发生器、逻辑控制电路，所述中央处理器分别连接所述电流传感器、所述热传感器、所述虚拟现实设备、所述时钟发生器，所述电流传感器、所述热传感器分别连接所述逻辑控制电路；
所述电流传感器用于实时监测中央处理器的工作电流值；所述热传感器用于实时检测中央处理器的工作温度；所述时钟发生器用于为所述中央处理器、所述电流传感器、所述热传感器、所述虚拟现实设备、所述时钟发生器、所述逻辑控制电路提供同步时钟和工作频率；所述逻辑控制电路用于上电逻辑与控制逻辑。
2.一种动态控制频率的方法，其特征在于，将中央处理器的使用率分为三个档，包括a％、b％、c％，0＜a％＜50％f，b％为f，c％为1.1f，f为中央处理器的标称频率，包括：
(1)实时测量当前中央处理器的温度T与电流值I；
(2)判断温度T与温度预设值Tmax的大小关系，以及电流值I与电流预设值Imax的大小关系，Tmax是指中央处理器的最大额定工作温度，即中央处理器工作的最大温度；Imax是指中央处理器的最大额定工作电流，即中央处理器工作的最大电流；如果T＜Tmax且I＜Ima，进入步骤(3)，否则，设定中央处理器运行频率Fcup为0-50％f；
(3)判断中央处理器占用率U与a％、b％、c％的关系，当U＜a％时，则设定中央处理器运行频率Fcup为0-50％f；当a％≤U＜b％时，则设定中央处理器运行频率Fcup为f；当b％≤U＜c％时，则设定中央处理器运行频率Fcup为1.1f；当U＞c％，则设定中央处理器运行频率Fcup为1.2f。
3.根据权利要求2所述的一种动态控制频率的方法，其特征在于，通过热传感器实时测量当前中央处理器的温度T，通过电流传感器实时测量当前中央处理器的电流值I。
4.根据权利要求2所述的一种动态控制频率的方法，其特征在于，Tmax的取值范围为70°-90°。
5.根据权利要求2所述的一种动态控制频率的方法，其特征在于，Tmax＝80°。
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