CN1570902A - 静音笔记本型计算机及其系统操作状态控制方法 - Google Patents

Abstract

一种静音笔记本型计算机具有一风扇模块以及一内建的判断逻辑数据库，该数据库具有多组系统操作状态，包括设定的系统效能与风扇驱动电压，以及对应的元件温度与系统噪音声压值；该笔记本型计算机通过一麦克风接收外界的环境噪音，并以一频谱分析模块取得一环境噪音声压值；一控制模块具有一预设元件温度，其中控制模块依据预设元件温度及环境噪音声压值设定元件温度及系统噪音声压值的上限，并选定一系统操作状态，进而决定一对应的系统效能及风扇驱动电压，使该笔记本型计算机在较低的系统噪音下有较高的系统效能。

Description

静音笔记本型计算机及其系统 操作状态控制方法

技术领域

本发明涉及一种低噪音笔记本型计算机，特别涉及一种利用所检测的环境噪音来决定风扇驱动电压及运作系统效能的笔记本型计算机。

背景技术

由于笔记本型计算机中央处理器、显示芯片及存储器的速度越来越快，使得各芯片的能量密度越来越高，因此系统的散热问题，一直是设计或制造笔记本型计算机的重要课题之一。

图1为已知笔记本型计算机风扇控制的流程图，如图1所示，在计算机启动后(S101)，散热风扇即以一既定速度运转，对系统进行散热(S102)，而在运作期间，已知的笔记本型计算机会不断检测中央处理器(CPU)的工作温度(S103)，并检测CPU温度是否高于一既定的温度上限(S104)；当CPU温度高于一既定的温度上限时，则提高散热风扇的转速(S105)，以增加空气流量，加速散热。在持续一既定时间后，系统会再检测CPU温度，检测CPU温度是否已下降，并低于温度上限(S106)；当CPU温度并未低于温度上限时，则风扇仍维持高速运转，当CPU温度低于温度上限时，则降低风扇速度，并以此控制流程持续下去。

对同一个风扇而言，欲使系统中的元件温度降低，则需增加空气流量。要增加空气的流量则需增加风扇的转速，而要增加风扇的转速则需增加风扇的外加电压。然而，风扇转速增加也连带使得风扇噪音值增加。所以当元件发热量增加、温度升高，基于系统散热的需求，势必要增加风扇电压、提高风扇转速，以获得较大的空气流量来满足散热的需求，但此举也将造成系统噪音值提高。请参阅图2A、2B、2C及2D，其为风扇电压分别与风扇转速、风扇噪音、空气流量、元件温度的关系图。

如以上所述的风扇控制方法，当系统发热量增加后，因为系统散热的需求，系统必须提高风扇驱动电压、加快风扇转速、提高空气流量，以降低系统温度，使其符合散热的需求；但是风扇转速增加亦会使风扇噪音值增加，因而也增加了使用者的不舒适感。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是在不影响系统稳定度的状态下，降低笔记本型计算机的风扇噪音，并将风扇的噪音控制在使用者可接受的范围内，避免风扇噪音对使用者产生干扰。

为实现上述目的，本发明提供一种静音笔记本型计算机，该笔记本型计算机具有一风扇模块以及一内建的判断逻辑数据库，该数据库具有多组系统操作状态，包括设定的系统效能与风扇驱动电压，以及对应的元件温度与系统噪音声压值；该笔记本型计算机通过一麦克风接收外界的环境噪音，并以一频谱分析模块取得一环境噪音声压值；一控制模块具有一预设元件温度，其中控制模块依据预设元件温度及环境噪音声压值设定元件温度及系统噪音声压值的上限，并选定一系统操作状态，进而决定一对应的系统效能及风扇驱动电压，使该笔记本型计算机在较低的系统噪音下有较高系统效能。

在一较佳实施例中，频谱分析模块及判断逻辑数据库是内建于基本输入/输出系统中。

在一较佳实施例中，上述系统效能是代表静音笔记本型计算机中央处理器的工作频率，而元件温度是为中央处理器的工作温度。

在一较佳实施例中，静音笔记本型计算机还包括一温度感测模块，用于感测该中央处理器及外界环境的温度，而该温度感测模块包括多个热感应二极管(Thermal Diode)。

另外，在判断逻辑数据库中的系统操作状态还包括外界环境温度；控制模块先根据温度感测模块所测得的一外界环境温度，决定待选择的系统操作状态，再以预设元件温度及环境噪音声压值作进一步选择。

本发明还提供一种笔记本型计算机的系统操作状态控制方法，包括：提供一判断逻辑数据库，该数据库具有多组系统操作状态，所述系统操作状态包括设定的一系统效能与一风扇驱动电压，以及对应的一元件温度与一系统噪音声压值；再设定一预设元件温度；接着在各系统操作状态中，以预设元件温度为元件温度的上限，决定容许的多系统操作状态；再检测一环境噪音声压值；接着在容许的系统操作状态中，以环境噪音声压值为系统噪音声压值上限，选定一系统操作状态；最后，根据判断逻辑数据库，以选定的系统操作状态，决定对应的系统效能及风扇驱动电压。

在一较佳实施例中，上述选定的系统操作状态为容许的系统操作状态中，具有更高系统效能及最低元件温度者。

在一较佳实施例中，本发明的系统操作状态控制方法还包括下列步骤：取得一外界环境温度；以及根据外界环境温度，决定待选择的多组系统操作状态。

在一较佳实施例中，本发明的系统操作状态控制方法还包括下列步骤：取得笔记本型计算机的系统工作温度；以及当系统工作温度高于预设元件上限温度时，降低笔记本型计算机的系统效能。另外，在一既定时间后，当笔记本型计算机的系统工作温度低于对应的元件温度下限时，提升笔记本型计算机的系统效能。

附图说明

为了使本发明的上述和其他目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并结合附图详细说明如下。

图1为已知笔记本型计算机风扇控制的流程图；

图2A为风扇电压与风扇转速关系图；

图2B为风扇电压与风扇噪音关系图；

图2C为风扇电压与空气流量关系图；

图2D为风扇电压与元件温度关系图；

图3为风扇风压的频谱分析图；

图4为本发明静音笔记本型计算机的方块图；

图5A～5B为本发明静音笔记本型计算机的系统操作状态控制方法的流程图；和

图6A～6B为本发明静音笔记本型计算机的系统操作状态控制方法的另一流程图。

附图符号说明

20～静音笔记本型计算机

21～控制模块

22～温度感测模块

221～第一热感应二极管

222～第二热感应二极管

23～散热模块

231～风扇模块

24～麦克风

25～基本输入/输出系统(BIOS)

251～频谱分析模块

252～判断逻辑数据库

26～中央处理器(CPU)

具体实施方式

人类的听觉范围一般介于20～20000Hz之间，所以在音响学中通常仅针对这段频带的噪音作分析，请参阅图3，其为由麦克风所录下的风扇噪音频谱分析图，其中横轴为声音的频带，而纵轴为其噪音值。在一般状况下，人耳可以察觉的音量变化必须大于3～5dB，若笔记本型计算机的散热风扇所产生的系统噪音小于环境背景声压，或是小于环境背景声压加上一调整值(0～5dB)，对使用者来说，散热风扇所产生的噪音与背景噪音强度相当，而使用者也较不易受到风扇噪音的干扰。因此，本发明主要是利用动态回授控制，使笔记本型计算机所产生的噪音小于使用环境的背景噪音，让使用者不致感受到笔记本型计算机所产生的系统噪音。

图4为本发明静音笔记本型计算机的方块图，如图4所示，本发明的静音笔记本型计算机20包括一中央处理器(CPU)26、一散热模块23、一温度感测模块22、一麦克风24、一基本输入/输出系统(BIOS)25及一控制模块21。

散热模块23包括多个散热片及一风扇模块231。基于系统散热的需求，风扇模块231可以由数个配置于系统内部不同位置的风扇所组成，用以将系统内部所产生的热量传送至外部。而风扇模块231转动及散热空气流动会产生一噪音，这就是一般笔记本型计算机的主要噪音来源，亦是本发明要改善的重点。

温度感测模块22包括第一及第二热感应二极管221，222，分别用于感测CPU 26及外界环境的温度，而第一、第二热感应二极管亦可以其他温度量测元件(如：温度计、热电偶Thermal Couple)取代。

麦克风24用于接收外界的环境噪音，其中为了避免系统所产生的风扇噪音干扰，此麦克风24设置在系统距离风扇模块231最远的位置，并可使用隔音材料(如：吸音棉)以阻绝系统内部产生的噪音，进行音响隔绝。

在BIOS 25中，除一般的输出/输入程序码外，还具有一频谱分析模块251及一内建的判断逻辑数据库252，频谱分析模块251用于分析麦克风24所接收的环境噪音，并以积分方式获得一环境噪音声压值；在内建的判断逻辑数据库252中，具有多组经实验所取得的系统操作状态，而各系统操作状态包括：在不同的外界环境温度状态下，以不同的系统效能与风扇驱动电压，所对应的元件温度与系统噪音声压值(如表1)，其中上述系统效能为CPU 26的工作时钟，元件温度则是在特定系统效能及特定风扇驱动电压下的CPU 26的工作温度，而系统噪音声压值则为在特定风扇驱动电压下，风扇模块231所产生的声压值。风扇模块231可以由数个配置于系统内部不同位置的风扇所组成，在本实施例中，是以风扇模块231整体的风扇驱动电压及系统噪音声压值进行说明。

下表1为外界环境温度摄氏25度时所测得的实验数据：

控制模块21中具有一可设定的预设元件温度，此预设元件温度代表笔记本型计算机20的CPU 26所允许的最大工作温度，若CPU温度大于此最大工作温度，系统会不稳定，进而导致笔记本型计算机20死机。其次，控制模块21以预设元件温度及环境噪音声压值为依据以设定上述元件温度及系统噪音声压值的上限，例如以预设元件温度及环境噪音声压值分别作为元件温度与系统噪音声压值的上限。并由内建于BIOS 25的判断逻辑数据库252中选定一系统操作状态，再决定对应的系统效能及风扇驱动电压，如此使笔记本型计算机20同时具有较低的系统噪音以及最高的系统效能。

此外，本发明的静音笔记本型计算机20的控制模块21可以如图2所示独立于BIOS 25之外，由主机板上的一特定单芯片，或是将控制模块21整合进BIOS 25中，使BIOS 25具有完整的系统操作状态控制的功能。

图5A～5B为本发明静音笔记本型计算机的系统操作状态控制方法的流程图。请参考图4及图5A～5B，为了使本发明的静音笔记本型计算机20具有较低的系统噪音，笔记本型计算机20出厂时，在BIOS 25中就已内建一判断逻辑数据库252，而在此数据库252中具有多组系统操作状态，各系统操作状态均包括在不同的外界环境温度下，设定的系统效能与风扇驱动电压，以及对应的一元件温度与一系统噪音声压值(S501)。在控制模块21中亦可设定一预设元件温度(S502)，如：摄氏72度，这个预设元件温度可以是出厂时的内定值，或是在使用者开机时可通过BIOS 25更改的CPU工作温度上限值。接着，控制模块21通过第一热感应二极管221取得一外界环境温度(S503)，控制模块21即可根据外界环境温度，决定待选择的系统操作状态(S504)，例如：外界环境温度在摄氏25度时，即在判断逻辑数据库252中选出如表1的数据表，提供控制模块21作为控制系统操作状态的依据。

如图5A所示，在系统决定待选择的系统操作状态后，控制模块21接着在上述待选择的系统操作状态中，以预设元件温度为元件温度的上限，决定多组系统操作容许状态(S505)，换言之，控制模块21根据预设元件温度删除表1中元件温度大于72℃的系统操作状态，形成如下表2的数据表：

在决定表2中的元件温度上限后，麦克风24开始接收外界的环境噪音，并由BIOS 25中的频谱分析模块251分析由麦克风24所接收的环境噪音，取得一环境噪音声压值(S506)，其中环境噪音声压值例如是由环境噪音的背景声压值再加上人耳可分辩的声压差异值；接着，控制模块21以上述环境噪音声压值设定为系统噪音声压值上限(S507)，并设定对应的风扇驱动电压上限。再以系统操作容许状态中具有低于元件温度上限的元件温度、且系统效能最高者为选定的系统操作设定状态(S508)，最后依选定的系统操作设定状态，决定对应的系统效能(CPU工作效率)及风扇驱动电压(S509)，并以此完成初步系统操作状态的设定。

为使本发明的系统操作状态控制方法更为清楚，以下以不同的环境噪音声压值提出说明：

若麦克风所测得的环境噪音声压值远低于系统最小噪音值28.5dB，则依上述表2及系统操作状态的控制逻辑，在不影响笔记本型计算机稳定度的状态下，系统只能采用系统效能50％、风扇驱动电压为3V的控制状态，使风扇模块所产生的噪音降到最小，避免对使用者造成影响。

若麦克风所测得的环境噪音声压值为29dB，依上述表2及系统操作状态的控制逻辑，系统只能采用系统效能50％、风扇驱动电压为3V的操作状态。

若麦克风所测得的环境噪音声压值为33dB，则依上述表2及系统操作状态的控制逻辑，系统必须采用系统效能75％、风扇驱动电压为3.5V的操作状态。

若麦克风所测得的环境噪音声压值为36dB，系统则可采用系统效能100％、风扇驱动电压为4.0V的操作状态，虽然在此状态下，风扇驱动电压较大，风扇转速较快，而系统噪音声压值也较大，但因为系统噪音声压值与环境噪音声压值约略相当，因此，风扇模块所产生的噪音较不会造成使用者的干扰。

如图4及图5B所示，当控制模块21完成上述系统操作状态的设定后，控制模块21会藉由第二温度感测二极管222取得CPU的工作温度(S510)，并持续检测CPU的工作温度是否高于预设元件温度(S511)；此时，若CPU的工作温度高于预设元件温度时(72℃)，控制系统21降低系统效能，使CPU的工作时钟下降(S512)，并于持续一既定时间之后再次检测CPU的温度(S510)，持续进行温度判断。

若CPU的工作温度低于上述预设元件温度时(72℃)，控制系统21会再判断CPU的工作温度是否低于元件温度下限(S513)，亦即判断CPU的工作温度是否低于目前系统效能对应的元件温度，若CPU的工作温度高于目前系统效能对应的元件温度，控制模块21则持续监控CPU的工作温度(S510)；若CPU的工作温度低于元件温度下限，亦即CPU的工作温度低于目前系统效能对应的元件温度或是依据系统效能对应的元件温度所设定的元件温度下限，则表示现在系统散热状况良好，可再进一步提升CPU时钟，以获得较佳的系统效能(S514)，并于延迟一既定时间后，再重新检测CPU的工作温度(S510)。例如：当系统采用系统效能75％、风扇驱动电压为3.5V的操作状态时，若CPU的工作温度为60℃，而操作状态所对应的工作温度为70.7℃，元件温度下限为68℃，故此时可提高CPU的时钟，以获取系统效能。

图6A～图6B为本发明的另一实施例，一种静音笔记本型计算机的系统操作状态控制方法的流程图。如前所述，为了使本发明的静音笔记本型计算机出厂时，已内建一判断逻辑数据库，其中具有多组系统操作状态，各系统操作状态均包括在不同的外界环境温度下，设定的系统效能与风扇驱动电压，以及对应的元件温度与系统噪音声压值，并有预设的元件温度上限。元件温度上限可以是出厂时的内定值，或是可更改的CPU工作温度上限值。当静音笔记本型计算机启动(S601)之后，系统内的风扇模块即以预设的转速运转(S602)。

其次，以麦克风接收外界的环境噪音，并由频谱分析模块将其转换以取得环境噪音声压值(S603)，再依据环境噪音声压值设定对应的风扇驱动电压上限(S604)，使风扇模块所产生的系统噪音声压值保持低于环境噪音声压值。然而，此处亦可以省略检测环境噪音的步骤(S603)，由使用者直接设定风扇驱动电压上限(S604)，例如：使用者可以在开机时，经由BIOS 25更改风扇模块的驱动电压的上限。

在完成风扇驱动电压上限的设定(S604)后，接着，藉由温度感测模块取得CPU的工作温度(S605)，并检测CPU的工作温度是否高于预设的元件温度上限(S606)。当CPU的工作温度不高于预设的元件温度上限，则表示现在系统散热状况良好，可于延迟一既定时间后，再重新检测CPU的工作温度(S605)；若CPU的工作温度高于预设的元件温度上限，则需考虑由控制系统将提高风扇模块的驱动电压、增加其转速，以提高空气流量及散热效果，因此先检查风扇模块的驱动电压是否已经达到预设的驱动电压上限(S607)。

此时，若风扇驱动电压未达驱动电压上限，则可提高风扇驱动电压(S608)，并于延迟一既定时间后，再重新检测CPU的工作温度(S605)；若风扇驱动电压已达驱动电压上限，则降低系统的效能(S609)，以减少系统所产生的热量。

当风扇驱动电压已达驱动电压上限，在降低系统效能(S609)之后，于延迟一既定时间，再重新检测CPU的工作温度(S610)，接着检测CPU的工作温度是否高于预设的元件温度上限(S611)；此时，若CPU的工作温度高于预设的元件温度上限，则表示散热效果不足，需要进一步降低系统效能(S609)；若CPU的工作温度不高于预设的元件温度上限，则需判断CPU的工作温度是否低于该系统效能对应的该元件温度(S612)，亦即判断CPU的工作温度是否低于温度下限。

此时，若CPU的工作温度低于温度下限，亦即CPU的工作温度低于该系统效能对应的该元件温度或是依据系统效能对应的元件温度所设定的元件温度下限，则表示现在系统散热状况良好，可再进一步提升CPU时钟，以获得较佳的系统效能(S613)，并于延迟一既定时间后，再重新检测CPU的工作温度(S610)；若CPU的工作温度不低于该系统效能对应的该元件温度，则表示系统处于低噪音、高效能的运作状态，并于延迟一既定时间后，再重新检测CPU的工作温度(S605)，以持续进行系统操作状态的控制，使得笔记本型计算机在较低的系统噪音下具有较高的系统效能。

此外，本发明的系统操作状态控制方法在上述监控过程中，控制模块21通过系统的中断功能，可随时由频谱分析模块251取得新的环境噪音声压值，重新设定系统噪音声压值的上限，因此，本发明的静音笔记本型计算机20可随时保持在低系统噪音声压值且有最大效能的状态。

其次，系统噪音声压值的上限可以是环境背景声压加上一调整值，此调整值介于0～5dB之间，使用者亦可依据不同的使用时机，通过笔记本型计算机的BIOS自行设定此调整值。

本发明主要是利用动态回授控制的方式，在不影响系统稳定度的状态下，将风扇模块的噪音控制在使用者可接受的范围内，避免风扇噪音对使用者产生干扰。

虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然其并非用以限定本发明，本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，可作若干的更动与润饰，因此本发明的保护范围视后附的权利要求为准。

Claims (20)

1.一种静音笔记本型计算机，包括：

一散热模块，具有一风扇模块，其中该风扇模块对应产生一系统噪音声压值；

一麦克风，用于接收外界的环境噪音，且与该风扇模块音响隔绝；

一频谱分析模块，与该麦克风连接，以分析该麦克风所接收的环境噪音，而取得一环境噪音声压值；以及

一控制模块，分别与该散热模块、该频谱分析模块连接，具有一预设元件温度，其中该控制模块以该预设元件温度及该环境噪音声压值为该元件温度及该系统噪音声压值的上限，由多组系统操作状态中选定一系统操作设定状态，进而决定一对应的系统效能及风扇驱动电压。

2.如权利要求1所述的静电笔记本型计算机，其还包括一内建的判断逻辑数据库，具有所述系统操作状态，并与该控制控制模块连接，且所述系统操作状态包括设定的系统效能与风扇驱动电压，以及对应的元件温度与系统噪音声压值。

3.如权利要求2所述的静电笔记本型计算机，其中该频谱分析模块及该判断逻辑数据库内建于一基本输入/输出系统内。

4.如权利要求2所述的静电笔记本型计算机，其还包括一中央处理器，与该控制模块连接，其中所述系统效能为该中央处理器的多种工作频率，所述工作温度为该中央处理器的工作温度。

5.如权利要求4所述的静电笔记本型计算机，其还包括一温度感测模块，与该控制模块连接，用于感测该中央处理器的温度。

6.如权利要求5所述的静电笔记本型计算机，其中该温度感测模块，与该控制模块连接，可用于感测外界环境的温度。

7.如权利要求5所述的静电笔记本型计算机，其中该温度感测模块包括热感应二极管。

8.如权利要求5所述的静电笔记本型计算机，其中该判断逻辑数据库的所述系统操作状态还包括外界环境温度，且该控制模块根据该温度感测模块所测得的一外界环境温度，由所述系统操作状态中决定待选择的多组系统操作容许状态。

9.如权利要求1所述的静电笔记本型计算机，其中该风扇模块包括多个风扇。

10.一种笔记本型计算机的系统操作状态控制方法，包括下列步骤：

提供一判断逻辑数据库，具有多组系统操作状态，所述系统操作状态包括设定的一系统效能与一风扇驱动电压，以及对应的一元件温度与一系统噪音声压值；

设定一预设元件温度；

在所述系统操作状态中，以该预设元件温度为该元件温度的上限，并决定多组系统操作容许状态；

检测一环境噪音声压值；

在所述系统操作容许状态中，以该环境噪音声压值为该系统噪音声压值上限，选定一系统操作设定状态；以及

根据该判断逻辑数据库，以该系统操作设定状态，决定对应的该系统效能及该风扇驱动电压。

11.如权利要求10所述的系统操作状态控制方法，其中该系统操作设定状态为所述系统操作容许状态中具有最高系统效能。

12.如权利要求10所述的系统操作状态控制方法，其还包括下列步骤：

取得一外界环境温度；以及

根据该外界环境温度，决定待选择的所述系统操作状态。

13.如权利要求10所述的系统操作状态控制方法，其还包括下列步骤：

取得一元件工作温度；以及

当该元件工作温度高于该预设元件温度时，降低该系统效能。

14.如权利要求13所述的系统操作状态控制方法，其还包括下列步骤：

当该元件工作温度低于该系统效能对应的该元件温度时，提升该系统效能。

15.一种笔记本型计算机的系统操作状态控制方法，包括下列步骤：

提供一判断逻辑数据库，具有多组系统操作容许状态，所述系统操作容许状态包括设定的一工作温度上限、一工作温度下限、一系统效能与一风扇驱动电压，以及对应的一元件温度与一系统噪音声压值；

设定一驱动电压上限；

检测一元件工作温度；以及

根据所述系统操作容许状态、该元件工作温度与该工作温度上限、该风扇驱动电压与该驱动电压上限，调整对应的该系统效能及该风扇驱动电压。

16.如权利要求15所述的系统操作状态控制方法，其中设定该驱动电压上限还包括下列步骤：

检测一环境噪音声压值；以及

根据该判断逻辑数据库，在所述系统操作容许状态中，以该环境噪音声压值为该系统噪音声压值上限，并设定该驱动电压上限。

17.如权利要求15所述的系统操作状态控制方法，其中在取得该元件工作温度之后，还包括下列步骤：

当该元件工作温度高于该元件温度上限，且该风扇驱动电压未达该驱动电压上限时，提高该风扇驱动电压。

18.如权利要求15所述的系统操作状态控制方法，其中在取得该元件工作温度之后，还包括下列步骤：

当该元件工作温度高于该元件温度上限，且该风扇驱动电压已达该驱动电压上限时，降低该系统效能。

19.如权利要求18所述的系统操作状态控制方法，其中在降低该系统效能之后，还包括下列步骤：

检测该元件工作温度；以及

当该元件工作温度高于该元件温度上限时，降低该系统效能。

20.如权利要求19所述的系统操作状态控制方法，其还包括下列步骤：

当该元件工作温度低于该系统效能对应的该元件温度下限时，提升该系统效能。

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