CN1534436A - 基于智能芯片的计算机系统降噪方法 - Google Patents
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Abstract
一种基于智能芯片的计算机系统降噪方法，利用硬件电路监控计算机系统内热点的温度，进而控制风扇转速的降低或升高，从而达到系统降噪的作用。控制程序内置于温控芯片内部。利用系统稳定工作时的最低温度Tmin、系统工作在最大负载前的温度范围Trange和一个低于Tmin的假设温度Thys对风扇进行控制，其过程为：在高于Tmin+Trange的温度区间，风扇保持最高速运转，在低于Thys的温度区间，风扇不运转，温度上升到Thys后并不立即启动风扇，只有温度达到Tmin才启动风扇，在Tmin和Tmin+Trange之间，风扇转速和温度成正比升降，温度降到Tmin与Thys之间时，风扇保持最低速运转，温度从Tmin降到Thys后，关掉风扇，从而避免风扇可能出现的在低温范围内时转时停的现象。
Description
技术领域
本发明涉及一种计算机系统的降噪方法，特别是涉及一种基于智能芯片的计算机系统降噪方法。
背景技术
计算机系统噪音的高低是一个计算机系统的重要的内在品质之一。既满足系统散热的需求，又获得低噪音的系统，是计算机系统设计的一个两难问题。由于实际用户在使用计算机系统时，在90％以上的时间里系统的负载不到50％，而且，在大部分的使用环境下，空气的温度和湿度并没有达到计算机系统最高的设计指标。因此，降低计算机系统的噪音，可通过如下温控技术方法实现：实时监控计算机系统的工作负载和使用环境，进而使得计算机系统中的风扇工作在较低的转速下。目前的温控技术主要有以下两种方法：
一是基于软件和硬件结合，一旦软件感知到系统处于低负载的情况下就启动硬件控制设备，降低风扇的转速。这种方式的最大缺点是会长期占用系统的资源，而且一旦软件发生故障，如感染病毒或系统死机就无法监控。而且软件和硬件结合温控技术还存在准确度较低、反映速度慢和控制策略不够灵活等缺点。
二是基于温控风扇的技术。通过在风扇上加温控组件来实现降低噪音的目的。这种方法最大的缺点是温控风扇的测温点一般都是风扇附近的空气的温度，此温度的变化非常缓慢，不能及时反映系统实际的负载变化，从而无法给系统提供及时可靠的保护。
由此可见，上述现有的计算机系统降噪方法仍存在有诸多的缺陷，而亟待加以改进。
有鉴于上述现有的计算机系统降噪方法存在的缺陷，本设计人基于丰富的实务经验及专业知识，积极加以研究创新，经过不断的研究、设计，并经反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。
发明内容
本发明所要解决的主要技术问题在于，克服现有的计算机系统降噪方法存在的缺陷，而提供一种基于智能芯片的计算机系统降噪方法，使其能够有效地控制风扇的转速从而达到降低计算机系统噪音的目的。
本发明解决其主要技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的方法，解决以下三方面的问题：
1、智能感知计算机系统的工作负载和工作环境
选择CPU核心温度、显卡周围空气温度和内存条周围的空气温度来代表计算机系统的内部热状态，就基本上可以估算出当前计算机系统的典型使用模式。因为这三点的温度随计算机硬件的配置以及实际工作状态负载的大小差别非常大。通过半导体感温元件和CPU的核心温度输出管脚检测这三点的温度，并将信息传递到专用的温控芯片，来解决这个问题。
2、自动风扇转速控制方法
使风扇的转速满足散热的需求，同时达到最佳的噪音效果。如图2所示，本发明的方法是让系统自动获得系统稳定工作时的最低温度Tmin，然后根据系统的设计要求，给出一个系统工作在最大负载前的温度范围Trange，让风扇转速在Tmin和Tmin+Trange之间与温度成正比升降。为了解决有可能带来的风扇在Tmin附近时停时转的现象，我们给出了一个低于Tmin的假设温度区间，在此区间里，温度从Tmin降到Thys(温度区间的最低点)后，就说明此计算机系统目前所处的环境不需要风扇辅助就可以达到系统散热需求，于是就关掉风扇。在此区间，温度上升到Thys后并不立即启动风扇，因为这在这个温度下，风扇转动可能很不稳定，只有当监控的温度达到Tmin才启动风扇，一方面保证有足够的启动动力，另一方面大大改善噪音。
3、选择智能芯片
为保证系统监控得到的温度和输出的控制参数的精度足以达到最佳的系统降噪效果，本发明采用的所有算法都内置在温控芯片中，因此需要选用智能型温度控制芯片。在需要获得更好的静音效果时，可以打开温控芯片内置的增强降噪模式，在此模式下，控制风扇速度增减的变化率更小。此外，这类智能型温度控制芯片高速的接近连续的模数转换器允许对所有监控通道的及时采样，以保证对超过限值的数据的及时中断响应。
本发明所采用的技术方案是：利用硬件电路监控计算机系统内热点的温度，进而控制风扇转速的降低或升高；控制程序内置于温控芯片内部；利用系统稳定工作时的最低温度Tmin、系统工作在最大负载前的温度范围Trange和一个低于Tmin的假设温度Thys对风扇进行控制，其过程为：在高于Tmin+Trange的温度区间，风扇保持最高转速，在低于Thys的温度区间，风扇不运转，温度上升到Thys后并不立即启动风扇，只有温度达到Tmin才启动风扇，在Tmin和Tmin+Trange之间，风扇转速和温度成正比升降，温度降到Tmin与Thys之间时，风扇保持最低速运转，温度从Tmin降到Thys后，关掉风扇。
本发明进一步采用以下技术措施：方案所述的利用硬件电路监控计算机系统内热点的温度，进而控制风扇转速的降低或升高，是利用特定的半导体元件监控计算机系统内热点的温度，把此温度数值传给智能温度控制芯片ADM1027，并和ADM1027设定的数值相比较，进而控制风扇转速的降低或升高。
本发明进一步采用以下技术措施：上述的智能温度控制芯片，也可以采用与ADM1027类似的智能温度控制芯片，例如：ADM1031、ADT7463、LM85。
本发明进一步采用以下技术措施：方案所述的计算机系统内热点是三个，一个是显卡附近，另一个是内存附近，第三个是CPU芯片。
本发明进一步采用以下技术措施：上述的智能温度控制芯片，被安装在系统内除CPU芯片外的一个热点的附近。
本发明进一步采用以下技术措施：方案所述的系统稳定工作时的最低温度Tmin，根据经验在20℃～25℃范围内确定，并在智能芯片初始化时写入芯片内存；系统工作在最大负载前的温度范围Trange，根据系统的设计要求确定。
本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。由以上技术方案可知，本发明提出的计算机降噪方法，可以大大降低计算机系统散热设计的难度。在计算机平时典型的应用模式下，在保持整个系统噪音指标良好时，采用本发明的计算机系统比普通的计算机系统所允许的功率发热可以高30％，从而大大延长了计算机系统的使用寿命。
综上所述，本发明基于智能芯片的计算机系统降噪方法，其在技术发展空间有限的领域中，在技术上有较大的进步，并产生了好用及实用的效果，诚为一新颖、进步、实用的新设计。
本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。
附图说明
图1是本发明的电路原理图。
图2是本发明的控制过程图。
具体实施方式
以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的基于智能芯片的计算机系统降噪方法其具体实施方式、电路原理及其功效，详细说明如后。
请参阅图1所示，本发明基于智能芯片的计算机系统降噪方法，其主要包括：智能温控芯片、测试显卡周围空气温度或内存周围空气温度的电路。其主要由集成电路ADM1027、三极管、电容和电阻所组成。
图1所示为本发明基于智能芯片的计算机系统降噪方法所提出的电路原理。VCCP_IN、2.5V、5V和3.3SBY四个管脚是温控芯片本身的供电电路：分别连接系统电源的VCCP、V_1P5_CORE、VCC3和+12V，VCCP_IN同时经过电容C2接地，5V管脚同时经过电阻R6连接系统电源的V_3P3_STBY。SDA管脚与SMB总线的SMB_DATA_MAIN连接后，系统和上层的软件通过此管脚初始化温控芯片或显示温控芯片的状态。SDL是时钟信号管脚，与SMB总线的SMB_CLK_MAIN连接。REMOTE1+和REMOTE1-两个管脚分别经过电阻R2和R3与一个公知的放大、稳流电路的H_TEMP_RET和H_TEMP_SRC信号输出端连接(此公知电路将CPU管脚输出的CPU核心温度信号经过放大和稳流后输出)。REMOTE2+和REMOTE2-两个管脚以及Q1和C1组成了测试显卡周围空气温度的电路：REMOTE2+连接三极管Q1的基极、集电极和电容C1的一端，电容C1的另一端和三极管Q1的发射极同时连接REMOTE2-。温控芯片安装在内存附近，利用其自身的感温功能作为内存周围空气温度的监控点。TACH1-TACH4是四个速度测试电路管脚，只使用其中三个测试风扇的速度信号：TACH1连接CPU风扇的CPU_FAN_TACH，TACH2连接后风扇的REAR_FAN_TACH，TACH3连接前风扇的FNT_FAN_TACH。TACH4通过电阻R4接地。PWM1-PWM3输出三个风扇的PWM信号：PWM1经过电阻R1连接CPU风扇的CPU_FAN_CTRL端，PWM2在连接后风扇的REAR_FAN_CTRL端的同时经过电阻R5连接SMB总线的SMB_ALERT*，PWM3连接前风扇的FNT_FAN_CTRL。智能芯片ADM1027的GND管脚接地。三极管Q1和电容C1安装在显卡附近。
请参阅图2所示，本发明基于智能芯片的计算机系统降噪方法的控制过程是：在高于Tmin+Trange的温度区间，风扇保持最高转速，在低于Thys的温度区间，风扇不运转，温度上升到Thys后并不立即启动风扇，只有温度达到Tmin才启动风扇，在Tmin和Tmin+Trange之间，风扇转速和温度成正比升降，温度降到Tmin与Thys之间时，风扇保持最低速运转，温度从Tmin降到Thys后，关掉风扇。其中，Tmin是系统自动获得的系统稳定工作时的最低温度，Trange是系统工作在最大负载前的温度范围，Thys是一个为保证风扇在最低速时能避免时转时停而设定的温度值。
Tmin可设置为22℃，Trange可设置为50℃。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，例如，本发明所提出的电路中，温控芯片的型号可是任何一厂家的温控芯片，只要该芯片能够适合上述工作要求。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (6)
1、一种基于智能芯片的计算机系统降噪方法，其特征在于：利用硬件电路监控计算机系统内热点的温度，进而控制风扇转速的降低或升高；控制程序内置于温控芯片内部；利用系统稳定工作时的最低温度Tmin、系统工作在最大负载前的温度范围Trange和一个低于Tmin的假设温度Thys对风扇进行控制，其过程为：在高于Tmin+Trange的温度区间，风扇保持最高转速，在低于Thys的温度区间，风扇不运转，温度上升到Thys后并不立即启动风扇，只有温度达到Tmin才启动风扇，在Tmin和Tmin+Trange之间，风扇转速和温度成正比升降，温度降到Tmin与Thys之间时，风扇保持最低速运转，温度从Tmin降到Thys后，关掉风扇。
2、根据权利要求1所述的基于智能芯片的计算机系统降噪方法，其特征在于其中所述的利用硬件电路监控计算机系统内热点的温度，进而控制风扇转速的降低或升高，是利用特定的半导体元件监控计算机系统内热点的温度，把此温度数值传给智能温度控制芯片ADM1027，并和ADM1027设定的数值相比较，进而控制风扇转速的降低或升高。
3、根据权利要求2所述的基于智能芯片的计算机系统降噪方法，其特征在于其中所述的智能温度控制芯片，也可以采用与ADM1027类似的智能温度控制芯片，例如：ADM1031、ADT7463、LM85。
4、根据权利要求1所述的基于智能芯片的计算机系统降噪方法，其特征在于其中所述的计算机系统内热点是三个，一个是显卡附近，另一个是内存附近，第三个是CPU芯片。
5、根据权利要求2所述的基于智能芯片的计算机系统降噪方法，其特征在于其中所述的智能温度控制芯片，被安装在系统内除CPU芯片外的一个热点的附近。
6、根据权利要求1所述的基于智能芯片的计算机系统降噪方法，其特征在于其中所述的系统稳定工作时的最低温度Tmin，根据经验在20℃～25℃范围内确定，并在智能芯片初始化时写入芯片内存；系统工作在最大负载前的温度范围Trange，根据系统的设计要求确定。
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