JP2004265373A - ノイズ低減装置、ノイズ低減方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、制御対象の動作を考慮しつつ効率良くノイズを低減し得るノイズ低減装置、ノイズ低減方法及びプログラムを実現するものである。
【解決手段】制御対象の温度の検知結果に基づいて、制御対象の温度が所定の閾値より高いときに、制御対象の動作点を下げるように制御すると共に、当該検知結果に基づいて、制御対象の温度に応じてファンの回転を制御しながら、制御対象の温度の変動に伴うファンの回転の急激な変動を抑えるようにフィードバック制御するようにした。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はノイズ低減装置、ノイズ低減方法及びプログラムに関し、例えばパーソナルコンピュータに適用して好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、パーソナルコンピュータに搭載されるＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）は、その動作速度が年々高速化され、それに伴い、消費電力及び発熱量が増加している。かかるＣＰＵの温度上昇を抑えてＣＰＵを安全に動作させるために、パーソナルコンピュータにＣＰＵ冷却用のファン（以下、これを単にファンと呼ぶ）を取り付けてＣＰＵの放熱を制御するのが一般的である。
【０００３】
その際、ファンの動作時に発生する音響をユーザがノイズとして感じる場合があり、当該ノイズを低減する手法をユーザに提供するようにしてユーザビリティの向上を図るようになされている。
【０００４】
このノイズ低減の手法として、ＣＰＵの温度制御モードに応じてファンの制御モードを切り替えることにより、ファンの動作時に発生するノイズを低減させる手法が提案されている。
【０００５】
そして近年では、ＣＰＵの動作速度の低下と電動ファンの回転という２つの冷却機能を、ＣＰＵの動作性能を極力低下させずにＣＰＵの温度を低下させるモードと、ノイズ源となる電動ファンを極力使用せずにＣＰＵの温度を低下させるモードとを、ユーザの選択に応じて有効に組み合わせることにより、ＣＰＵの過熱を効果的に防止するようにしたものが提案されている。
（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−１１００８５号公報（第６頁、図１）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ＣＰＵは比熱比が低い素子の集合体であるため、負荷に応じて、ＣＰＵの温度が急激に変化する。また、最近のＣＰＵは、多段階の動作電圧に応じた動作速度（周波数）を持っているため、発熱量が急激に変化するため、ＣＰＵの温度変化が非常に大きなものになっている。これは、消費電力は、ＣＰＵの動作電圧の２乗と動作周波数と電流を乗算した値に比例し、発熱量はその消費電力に比例するためである。
【０００８】
また、ＣＰＵ冷却用ファンを駆動するとノイズが発生するが、そのファン制御として、例えば、ＣＰＵ温度に応じてファンの稼働率及び回転数を制御する方法を用いると、前述の通り、ＣＰＵの温度変化が激しいことから、ファンの稼働率が激しく変動してしまう。ファンの稼働率が短時間に変動すると、発生するノイズの周波数が変動する。ファンの発する定常的なノイズに対して、人は徐々に適応しノイズに対して鈍感になっていくが、ノイズの量的または質的変化に対しては敏感に反応する。すなわち、ノイズの量的または質的変化は、仮にその絶対的な音量が小さいとしても大音量の定常的なノイズと同様にノイズとして知覚されやすい。
【０００９】
また、昨今のＣＰＵの発熱量は非常に大きいため、それに応じて冷却用のファンが強力なものになっている。故に、ファン駆動時（特に高速回転時）のノイズが非常に大きくなるという課題がある。
【００１０】
ところが、ファンの動作時に発生するノイズを低減する手法をユーザに提供することはユーザビリティの向上に繋がるが、上述のような従来技術の手法では、かかる２種類のノイズを両方とも低減させるには実用上未だ不十分であった。
【００１１】
というのも、ＣＰＵの動作速度を高めるとＣＰＵが発熱し冷却のためファンを回さなければならず、逆にファンの回転による騒音を抑えるにはＣＰＵの発熱を抑制するためＣＰＵの動作速度を抑えなければならないというトレードオフの関係にあるが、ユーザが使用環境、使用用途等に応じてファンの騒音とＣＰＵのパフォーマンスとのトレードオフ関係を細かく選択する手法は、未だユーザに提供されていないのが課題であった。
【００１２】
また、最近のＣＰＵには動作周波数及び電圧を動的に切り替えることの出来るものがあるが、その最高及び最低周波数を除く中間周波数での動作はあまり積極的に使われていないのが現状である。
【００１３】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、制御対象の動作を考慮しつつ効率良くノイズを低減し得るノイズ低減装置、ノイズ低減方法及びプログラムを提案しようとするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため本発明においては、制御対象の温度を検知するセンサ手段と、制御対象を冷却するためのファンとを有するノイズ低減装置において、センサ手段から得られる検知結果に基づいて、制御対象の温度が所定の閾値より高いときに、制御対象の動作点を下げるように制御する第１の制御手段と、センサ手段から得られる検知結果に基づいて、制御対象の温度に応じてファンの回転を制御する第２の制御手段とを設け、第２の制御手段は、制御対象の温度の変動に伴うファンの回転の急激な変動を抑えるようにフィードバック制御するようにした。
【００１５】
この結果このノイズ低減装置では、制御対象の動作点制御により間接的にファンの回転速度の抑制を図ることができるためファンの高速回転に伴うノイズの抑制が可能である。またファンの高速回転時のノイズの抑制を可能にするのみではなく回転数の変化時に生じるノイズの低減も可能である。
【００１６】
また本発明においては、制御対象の温度を検知する第１のステップと、第１のステップの検知結果に基づいて、制御対象の温度が所定の閾値より高いときに、制御対象の動作点を下げるように制御する第２のステップと、第１のステップの検知結果に基づいて、制御対象の温度に応じてファンの回転を制御しながら、制御対象の温度変動に伴うファンの回転の急激な変動を抑えるようにフィードバック制御する第３のステップとを設けるようにした。
【００１７】
この結果このノイズ低減方法及びそのプログラムでは、制御対象の動作点制御により間接的にファンの回転速度の抑制を図ることができるためファンの高速回転に伴うノイズの抑制が可能である。またファンの高速回転時のノイズの抑制を可能にするのみではなく回転数の変化時に生じるノイズの低減も可能である。
【００１８】
さらに本発明においては、ユーザの操作により制御対象の放熱設計範囲内に閾値が設定されたとき、当該閾値を基準として制御対象の動作点を制御するようにした。
【００１９】
この結果このノイズ低減装置、ノイズ低減方法及びそのプログラムでは、ファンが高速回転することによって発生するノイズを抑制し、また制御対象の温度変動に伴うファンの回転速度の急激な変動によるノイズを抑制することで、従来技術の課題であったかかる２種類のノイズを抑制することができ、さらにファンの騒音とＣＰＵのパフォーマンスとのトレードオフの関係を細かく選択する手法をユーザに提供することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下図面について、本発明の一実施の形態を詳述する。
【００２１】
（１）第１の実施の形態
（１−１）パーソナルコンピュータの内部構成
図１において、１は全体としてパーソナルコンピュータの内部構成を示し、ＣＰＵ２と、チップセット（Ｃｈｉｐｓｅｔ）３と、組込み用コントローラ（Ｅｍｂｅｄｄｅｄ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）でなる放熱制御部４とを有する。
【００２２】
このＣＰＵ２の近傍には、当該ＣＰＵ２の温度を検知するサーマルセンサ５と、当該ＣＰＵ２を冷却するためのファン６とが設けられ、サーマルセンサ５の検知結果が放熱制御部４に与えられるようになされている。
【００２３】
チップセット３は、メモリやＰＣＩ（Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ）バス等を制御する部分（以下、これをノースブリッジと呼ぶ）３Ａと、ＩＳＡ（Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｓｔａｎｄａｒｄ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ ）バスや各種インターフェイス等を制御する部分（以下、これをサウスブリッジと呼ぶ）３Ｂとからなる。
【００２４】
このうちノースブリッジ３Ａには、ＣＰＵ２がバス７を介して接続されると共に、グラフィックコントローラ８がＡＧＰ（Ａｃｃｅｌｅｒａｔｅｄ Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｏｒｔ）からなるインタフェース９を介して接続され、さらに例えばＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）からなるメインメモリ１０がバス１１を介して接続されている。
【００２５】
またサウスブリッジ３Ｂには、放熱制御部４がＬＰＣ（Ｌｏｗ Ｐｉｎ Ｃｏｕｎｔ）１２を介して接続され、当該放熱制御部４は、サーマルセンサ５からの検知結果に基づいて、ファン６の回転制御（以下、これをアクティブクーリング（Ａｃｔｉｖｅ Ｃｏｏｌｉｎｇ）制御と呼ぶ）及びソフトウェア的なＣＰＵ２自体の制御（以下、これをパッシブクーリング（Ｐａｓｓｉｖｅ Ｃｏｏｌｉｎｇ）制御と呼ぶ）の一方又は双方を実行するようになされている。
【００２６】
ここでパーソナルコンピュータ用の電力制御インターフェースとして、ＡＣＰＩ（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｐｏｗｅｒ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）仕様が採用されている場合には、パーソナルコンピュータ内の各デバイスがＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）やＢＩＯＳ（Ｂａｓｉｃ Ｉｎｐｕｔ／Ｏｕｔｐｕｔ Ｓｙｓｔｅｍ）と連携をとって、当該各デバイスの消費電力を管理するようになされている。
【００２７】
このＡＣＰＩ仕様では、図２に示すように、ＡＭＬ（ＡＣＰＩ Ｍａｃｈｉｎｅ Ｌａｎｇｕａｇｅ）２０と呼ばれるデバイスの状態遷移に対応する実行内容を記述したコードを用いて、放熱制御部４から得られる通知をトリガとして、当該通知内容を間接的にＯＳ２１に働きかけるようになされている。
【００２８】
また放熱制御部４は、サーマルセンサ５の検知結果に基づいてＣＰＵ２の温度を監視しながら、当該温度がＣＰＵ２自体の制御が必要とされる所定温度（以下、これを閾値温度と呼ぶ）以上であるか否かを判断し、この判断結果に応じてＣＰＵ２の動作周波数及び動作電圧（以下、これを動作点と呼ぶ）の制御機構を働かせるようになされている。
【００２９】
具体的には放熱制御部４は、ＣＰＵ２の温度が閾値温度以上であると判断したとき、その旨をＡＭＬ２０へ通知するようにして、当該ＡＭＬ２０がかかる通知内容をさらにＯＳ２１へ通知する。この結果、ＯＳ２１は、ＡＭＬ２０からの通知内容に応じてＣＰＵ２の動作点を下げたり、より一層放熱が必要であると判断した場合には、サウスブリッジを介したクロック数の低減を図る等のパッシブクーリング制御を実行することにより、実質的にＣＰＵ２の動作周波数を下げるようになされている。
【００３０】
また放熱制御部４は、サーマルセンサ５の検知結果に基づいて、ＣＰＵ２の温度に応じたＣＰＵ冷却用のファン６の回転速度を計算しながら、アクティブクーリング制御を実行する。その際に、放熱制御部４はファン６の回転速度の履歴を保持し、ＬＰＦ（Ｌｏｗ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）を適用することで時間軸方向の高周波成分が除去されるようにファンの回転速度を制御するようになされている。
【００３１】
（１−２）パッシブクーリング制御処理手順
実際に放熱制御部４は、ＣＰＵ２の動作が開始されると、図３に示すようなパッシブクーリング制御処理手順ＲＴ１をステップＳＰ０から開始し、続くステップＳＰ１において、サーマルセンサ５からＣＰＵ２の温度の検知結果を取得した後、ステップＳＰ２に進んで、ＣＰＵ２の温度が閾値温度より低いか否かを判断する。
【００３２】
このステップＳＰ２において肯定結果を得ると、放熱制御部４は、ＣＰＵ２のパフォーマンスを下げる必要がないと判断して、ステップＳＰ３に進んで、ＡＭＬ２０に通知をした場合にセットされるフラグをクリアした後、再度ステップＳＰ１に戻る。
【００３３】
これに対してステップＳＰ２において否定結果を得ると、このことはＣＰＵ２の温度が閾値温度と同じ又は高いことを表しており、このとき放熱制御部４は、ステップＳＰ４に進んで、当該ＣＰＵ２の温度が閾値温度より高いか否かを判断する。
【００３４】
このステップＳＰ４において肯定結果を得ると、放熱制御部４は、ステップＳＰ５に進んで、フラグがクリアされているか否かを判断し、クリアされている場合のみ、ステップＳＰ６に進んで、ＡＭＬ２０にＣＰＵ２の温度が閾値温度を上回ったことを通知する。続いて放熱制御部４は、ステップＳＰ７に進んで、フラグをセットした後、再度ステップＳＰ１に戻る。
【００３５】
一方、ステップＳＰ５において否定結果が得られた場合、このことはフラグがセットされていることを表しており、放熱制御部４は、再度ステップＳＰ１に戻る。
【００３６】
また一方、上述したステップＳＰ４において否定結果が得られた場合には、放熱制御部４は、ＣＰＵ２の温度が閾値温度と同じであると判断して、そのままステップＳＰ１に戻る。
【００３７】
このように放熱制御部４は、サーマルセンサ５から得られるＣＰＵ２の温度に基づいて、当該ＣＰＵ２の温度が閾値温度より高い場合にはその旨をＡＭＬ２０に通知することにより、当該ＡＭＬ２０を通じてＯＳ２１にパッシブクーリング制御を行わせる。ＯＳ２１は、ＣＰＵ２の温度が閾値温度に近づくように、ＣＰＵ２のパフォーマンスを制御する。
【００３８】
なお放熱制御部４がフラグのセット又はクリアを行うのは、ＡＭＬ２０への通知が重複するのを未然に防止するためである。
【００３９】
またＯＳ２１は、放熱制御部４からＡＭＬ２０を介してＣＰＵ２の温度が閾値温度より高い旨の通知を受けると、ＡＭＬ２０を介して放熱制御部４に制御対象の温度を取得し、ＣＰＵ２の温度が閾値温度を下回るまで、ＣＰＵ２のパフォーマンスを制限する。
【００４０】
また放熱制御部４は、ＣＰＵ２の温度が閾値温度より高い旨の通知をＡＭＬ２０を介してＯＳ２１に通知する場合に限らず、ユーザの指定等により閾値温度が変更された場合にも、その閾値温度の更新通知をＡＭＬ２０を介してＯＳ２１に通知するようになされている。これにより複数レベルでの閾値温度の切替えが可能である。
【００４１】
実際にＯＳ２１の上位層であるユーティリティ（アプリケーションソフトウェア）は、ユーザの操作を直接反映させるソフトウェアであり、システムの熱設計値である閾値温度の上限及び下限を放熱制御部４から取得する処理を実行するようになされている。この上限及び下限の間に分布する多段階の閾値温度の選択肢よりユーザが選択した閾値温度を基準として、パッシブクーリング制御を働かせるようになされている。アプリケーションソフトウェアのユーザインターフェースは多段階の閾値温度に対応したものであれば、実際の閾値温度の提示に限るものではない。たとえば１、２、３、４、５のような数値を表示し、これに多段階の閾値温度の選択肢を対応させたり、その効果を表す表記を提示し多段階の閾値温度の選択肢を対応させてもよい。
【００４２】
その際、ユーザに提示する多段階の閾値温度の選択肢は、上限及び下限の間を等分割して決定するのみならず、これより一層人間の感覚に近づけるように、上限及び下限の間を指数関数的に分割して決定することなども可能である。
【００４３】
アプリケーションソフトウェアは、ユーザに対して上述した多段階の閾値温度を提示し、ユーザの選択した温度をパッシブクーリングの閾値温度として放熱制御部４に対して通知し、変更要求する処理を実行するようになされている。
【００４４】
実際に放熱制御部４とアプリケーションソフトウェアとは、図４に示すようなタイミングチャートで相互にやり取りしながら、多段階で閾値温度を変更可能にするためのインターフェースをユーザに提供するようになされている。
【００４５】
まずアプリケーションソフトウェアが閾値温度の下限取得要求を放熱制御部４に送出すると、当該下限取得要求を受け取った放熱制御部４は、ファン６の回転開始温度にオフセットを持たせた値をアプリケーションソフトウェアに通知することにより、当該通知を受けたアプリケーションソフトウェアは、ファン６の回転開始温度にオフセットを持たせた値を閾値温度の下限として取得することができる。
【００４６】
またアプリケーションソフトウェアが閾値温度の上限取得要求を放熱制御部４に送出すると、当該上限取得要求を受け取った放熱制御部４は、閾値温度の熱設計値をアプリケーションソフトウェアに通知することにより、当該通知を受けたアプリケーションソフトウェアは、熱設計値を閾値温度の上限として取得することができる。
【００４７】
さらにアプリケーションソフトウェアは、ユーザにより選択された閾値温度を放熱制御部４に送出する。放熱制御部４は、アプリケーションソフトウェアから通知された閾値温度を設定値として受信した後、当該設定値が放熱設計範囲内にあるか否かを確認して、放熱設計範囲内にある場合のみ当該閾値温度を設定することができる。
【００４８】
ここで図５において、横軸にＣＰＵ２の温度をとり、縦軸にファン６の駆動率（ｄｕｔｙ）をとったグラフを示す。このグラフでは、ＣＰＵ２の温度ｔｅｍｐに対するファン６の駆動率ｙは、次式
【００４９】
【数１】

【００５０】
で表される比例関数として得られる。このファン６の駆動率ｙにおいて、ｄはファン６を駆動するＣＰＵ２の最低温度を表し、ａは比例関係を決定する勾配ａを表す。ＣＰＵ２の放熱設計範囲は、最低温度ｄより少し高い温度ｄ１からファン６の駆動率１００〔％〕に対応する飽和温度ｄｍ未満の温度ｄ２までの範囲で設定されるようになされている。
【００５１】
また放熱制御部４は、閾値温度の更新要求をする旨の通知をＡＭＬ２０を介してＯＳ２１に送出することにより、当該ＯＳ２１において閾値温度の更新要求を受信させることができる。
【００５２】
閾値温度の更新要求を受けるとＯＳ２１は、閾値温度の取得要求をする旨の通知をＡＭＬ２０を介して放熱制御部４に送出することにより、ＯＳ２１は閾値温度を取得することができる。
【００５３】
このようにパーソナルコンピュータ１では、サーマルセンサ５から得られるＣＰＵ２の温度に基づいて、パッシブクーリング制御及びアクティブクーリング制御を組み合わせてＣＰＵ２の温度を制御する。またパッシブクーリング制御は、ユーザの選択した閾値温度が、制御対象およびシステムの放熱設計範囲内である場合にこの温度を有効な閾値として制御を行う。パッシブクーリングの閾値温度を多段階の選択肢の中から設定するユーザインターフェースを提供することにより、ファン６の騒音とＣＰＵ２のパフォーマンスの関係を細かく選択する手法をユーザに提供することができる。
【００５４】
（１−３）アクティブクーリング制御処理手順
実際に放熱制御部４は、ＣＰＵ２の動作が開始されると、図６に示すようなアクティブクーリング制御処理手順ＲＴ２をステップＳＰ１０から開始し、続くステップＳＰ１１において、サーマルセンサ５からＣＰＵ２の温度の検知結果を取得した後、ステップＳＰ１２に進んで、当該ＣＰＵ２の温度に応じたＣＰＵ冷却用のファン６の回転速度を計算する。
【００５５】
続いて放熱制御部４は、ステップＳＰ１３に進んで、ＦＩＦＯ（Ｆｉｒｓｔ Ｉｎ Ｆｉｒｓｔ Ｏｕｔ）方式のバッファに所定時間（例えば１秒）単位でファン６の回転速度の値を逐次保存（緩衝記憶）させる。
【００５６】
そして放熱制御部４は、ステップＳＰ１４に進んで、過去の所定時間分（例えば４秒間分）のファン６の回転速度の値に対する平均値をとることにより、当該平均値を現在駆動しようとするファン６の回転速度とする。
【００５７】
このように放熱制御部４は、ファン６の回転速度履歴に基づいて現在駆動しようとするファン６の回転速度を算出するようなローパスフィルタ（ＬＰＦ）処理を実行することにより、ＣＰＵ２の動作点を積極的に制御して当該ＣＰＵ２の発熱量を制御する際に温度が閾値付近で上がったり下がったりを繰り返すという事態が起きたときでも、ＣＰＵ２の温度の変動に伴うファン６の回転の急激な変動部分を滑らかに抑えることができる。
【００５８】
実験上、ローパスフィルタ処理を使用する前におけるＣＰＵ２の温度Ｆ１とファン６の駆動率（ｄｕｔｙ）Ｆ２との時間的な遷移を図７（Ａ）に示す。この図７（Ａ）においてローパスフィルタ処理を使用すると、図７（Ｂ）のよう、ＣＰＵ２の温度Ｆ１´で温度変動が激しいにもかかわらず、ファン６の駆動率Ｆ２´では、変動率が滑らかに抑えられていることがわかる。
【００５９】
具体的なローパスフィルタのアルゴリズムについて、過去の時間的な度合いをｎとしたときの任意の時点ｉ（ｉ：０、１、…、ｎ−１）（現在を０とする）でのファン６の回転速度をｄｕｔｙ〔ｉ〕とすると、ファン６の回転速度にローパスフィルタ（ＬＰＦ）をかけた値ＤＵＴＹは、次式
【００６０】
【数２】

【００６１】
のように表すことができる。かかるファン６の平均値をとる方法によるローパスフィルタ処理を用いることにより、一般的な高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を用いた高周波成分の除去方法よりも演算量を低減することができる。
【００６２】
この後、放熱制御部４は、ステップＳＰ１５において、上述のような回転速度履歴に基づくローパスフィルタ処理によって算出された回転速度でファン６を駆動させながら、再度ステップＳＰ１１に戻る。
【００６３】
このように放熱制御部４は、サーマルセンサ５の検知結果に基づいて、ＣＰＵ２の温度に応じたＣＰＵ冷却用のファン６の回転速度を計算してアクティブクーリング制御を実行すると共に、回転速度履歴に基づくローパスフィルタ処理を常時実行しながらＣＰＵ２の温度の変動に伴うファン６の回転の急激な変動を抑えるようにフィードバック制御を実行する。
【００６４】
（１−４）第１の実施の形態による動作及び効果
以上の構成において、パーソナルコンピュータ１では、サーマルセンサ５から得られるＣＰＵ２の温度に基づいて、当該ＣＰＵ２の温度が閾値温度より高い場合にはＣＰＵ２自体のパフォーマンスをソフトウェア的に制御するパッシブクーリング制御を行うことにより、ＣＰＵ２の温度（発熱量）を低減させることができる。
【００６５】
これに加えてパーソナルコンピュータ１では、サーマルセンサ５から得られるＣＰＵ２の温度に基づいてＣＰＵ冷却用のファン６の回転速度を制御するアクティブクーリング制御を実行しながら、ファン６の回転速度履歴に基づくローパスフィルタ処理を常時実行して、ファン６の回転数を制御するようにしたことにより、ＣＰＵ２の温度の変動に伴って、ファン６の回転速度の急激な変動をすることにより発生するノイズを抑制することができる。
【００６６】
以上の構成によれば、パーソナルコンピュータ１において、パッシブクーリング制御及びアクティブクーリング制御を組み合わせてＣＰＵ２の温度を制御することにより、当該ＣＰＵ２のパフォーマンスを考慮したファン６の回転速度の低減を図ることが可能である。またファン６の回転速度履歴に基づくローパスフィルタ処理を常時実行してファン６の回転速度制御を行うことによりＣＰＵ２の温度変動に伴うファン６の回転速度の急激の変動を抑制することが可能である。この結果、ファン６の高速回転時のみならず回転数の変化時に生じるノイズを低減させることができる。
【００６７】
（２）第２の実施の形態
第２の実施の形態においては、上述した第１の実施の形態とは、パーソナルコンピュータ１の内部構成は同一であるが、パッシブクーリング制御処理について異なる。
【００６８】
複数の動作点をサポートするＣＰＵ２において、ＯＳ２１がその動作点を制御する場合、ＯＳ２１には遷移させることが可能なＣＰＵ２の動作点のリスト（以下、これをＣＰＵ周波数遷移リストと呼ぶ）が保持されている。
【００６９】
そこで複数レベルの閾値温度をＣＰＵ周波数遷移リストに対応させるようにすれば、多段階でＣＰＵ２の動作点を制御するようにして当該ＣＰＵ２の温度を制御することができる。
【００７０】
具体的なＣＰＵ２の動作点の制御としては、複数のＣＰＵ２の動作点を選択可能な場合には、ＣＰＵ２の温度が所定レベルの閾値温度を下回るまで徐々に消費電量の少ない動作点（ＣＰＵ２の発熱量が少なく、かつＣＰＵ２のパフォーマンスが低い）へ下げていく手法が挙げられる。
【００７１】
この他にも、選択可能なＣＰＵ２の動作点のうち最も消費電力の少ない動作点へ遷移することによりできるだけ早くＣＰＵ２の温度を下げさせる手法もある。また段階的にヒステリシスを持たせて、ＣＰＵ２の温度の変化履歴によって遷移させる動作点を制御する手法もある。さらに筐体の放熱特性からＣＰＵ２の温度や時間をパラメータとする動作点を制御する演算式を生成し、当該演算式を用いて遷移させる動作点を決定する手法もある。
【００７２】
このように第２の実施の形態では、複数レベルの閾値温度を基準として、ＣＰＵ２の温度が別の所定レベルの閾値温度よりも下回ったときにも、放熱制御部４がＡＭＬ２０を介してその旨をＯＳ２１に通知するようにしたことにより、各レベルの閾値温度を用いた段階的なＣＰＵ２の温度制御を行なわせることができる。
【００７３】
以上の構成において、パーソナルコンピュータ１では、サーマルセンサ５から得られるＣＰＵ２の温度に基づいて、パッシブクーリング制御及びアクティブクーリング制御を組み合わせてＣＰＵ２の温度を制御することに加えて、当該パッシブクーリング制御の際に、ユーザの操作により複数レベルの閾値温度が設定されたとき、当該閾値温度の上限及び下限がＣＰＵ２の放熱設計範囲内である場合にのみ、これら複数レベルの閾値温度を有効な設定値とする。
【００７４】
そして複数レベルの閾値温度をＣＰＵ周波数遷移リストに対応させることにより、当該複数レベルの閾値温度を基準として多段階でＣＰＵ２の動作点を制御するようにして当該ＣＰＵ２の温度を制御することができる。この結果、ファン６の回転速度をＣＰＵ２の処理速度に応じた多段階で制御し得る分、ファン６の回転数の変化を滑らかにすることでファン６の高速回転時のみならず回転数の変化時に生じるノイズをもより一層低減させることができる。
【００７５】
以上の構成によれば、パーソナルコンピュータ１において、パッシブクーリング制御の際に、ユーザにより設定された複数レベルの閾値温度をＣＰＵ周波数遷移リストに対応させて、当該複数レベルの閾値温度を基準として多段階でＣＰＵ２の動作点を制御するようにして当該ＣＰＵ２の温度を制御するようにしたことにより、ファン６の回転速度をＣＰＵ２の処理速度に応じた多段階で制御し得る分、ファン６の回転数の変化を滑らかにすることでファン６の高速回転時のみならず回転数の変化時に生じるノイズをもより一層低減させることができ、かくしてファン６の騒音とＣＰＵ２のパフォーマンスとのトレードオフの関係を細かく選択する手法をユーザに提供することができる。
【００７６】
（３）他の実施の形態
なお上述のように第１及び第２の実施の形態においては、ＣＰＵ（制御対象）２の温度を検知するサーマルサンサ（センサ手段）５と、ＣＰＵ（制御対象）２を冷却するためのＣＰＵ冷却用のファン６とを有するノイズ低減装置を、図１に示すパーソナルコンピュータ１の内部構成のように構成した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、この他種々の構成からなるノイズ低減装置に広く適用するようにしても良い。
【００７７】
また上述のように第１及び第２の実施の形態においては、サーマルセンサ（センサ手段）５から得られる検知結果に基づいて、ＣＰＵ（制御対象）２の温度が所定の閾値より高いときに、ＣＰＵ（制御対象）２の動作点を下げるように制御する第１の制御手段として、放熱制御部４及びＯＳ２１を適用するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、組込みコントローラである放熱制御部４がない場合には、当該放熱制御部４に代えて制御対象であるＣＰＵ２自身が同様の役割を果たすようにしても良い。また第１の制御手段は、ＣＰＵ２の輻射熱による周辺デバイスの温度上昇を抑えるためにＣＰＵ２の動作点を制御するようにしても良い。
【００７８】
また図２に示すようなＯＳ２１がない場合には、図２との対応部分に同一符号を付して示す図８のように、ＯＳ２１に代えて制御対象であるＣＰＵ２自身が同様の役割を果たすようにしても良い。この場合、ＣＰＵ２には、ＭＳＲ（Ｍｏｄｅｌ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｒｅｇｉｓｔｅｒ）からなるレジスタ２Ａを用いて情報を一時的に記憶させながら上述したパッシブクーリング制御を実行させるようにすれば良い。
【００７９】
さらに上述のように第１及び第２の実施の形態においては、サーマルセンサ（センサ手段）５から得られる検知結果に基づいて、ＣＰＵ（制御対象）２の温度に応じてファン６の回転を制御する第２の制御手段として、放熱制御部４を適用するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、組込みコントローラである放熱制御部４がない場合には、当該放熱制御部４に代えて制御対象であるＣＰＵ２自身が同様の役割を果たすようにしても良い。
【００８０】
かかる第２の制御手段としての放熱制御部４は、ＣＰＵ（制御対象）２の温度の変動に伴うファン６の回転の急激な変動を抑えるようにフィードバック制御する場合において、ファン６の回転速度履歴に基づくローパスフィルタ処理を適用するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、要はファン６の回転を変動の前後で滑らかになるようにすれば、この他種々の方法を広く適用するようにしても良い。
【００８１】
実際に第１の実施の形態では、第２の制御手段としての放熱制御部４は、ファン６の回転速度履歴に基づくローパスフィルタ処理として、所定時間分（例えば４秒間分）のファン６の回転速度の値の平均値を算出する手法を用いるようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、ファン６の回転速度履歴である所定時間分のファン６の回転速度の値にそれぞれ所定の重み付けをしながら平均値を算出するようにしても良い。
【００８２】
この場合、具体的なローパスフィルタのアルゴリズムについて、過去の時間的な度合いをｎ（例えば４秒前）としたときの任意の時点ｉ（ｉ：０、１、…、ｎ−１）（現在を０とする）でのファン６の回転速度をｄｕｔｙ〔ｉ〕とすると、ファン６の回転速度にＬＰＦをかけた値ＤＵＴＹは、現在の計算値であるｄｕｔｙ〔０〕を重みとして付けたとき、次式
【００８３】
【数３】

【００８４】
のように表すことができる。重みａ〔ｉ〕について、例えば、ａ〔ｉ〕＝２、ａ〔１…ｎ−１〕＝１とすれば、現在の計算値ｄｕｔｙ（＝ｄｕｔｙ〔０〕）の重みを強くすることによって、上述した第１の実施の形態のような通常の平均値のみを求める場合と比較して、よりファン６の回転数ｄｕｔｙの変化に一層追従し易くなり、また少ない演算量で処理が可能となる。
【００８５】
例えば５秒前の回転速度よりも１秒前の回転速度の方を重視し、現在により近い回転速度の値に重み付けをして現在駆動しようとするファン６の回転速度を決定することにより、ファン６の回転速度の変動量を調整するのが目的である。
【００８６】
さらに上述の第１及び第２の実施の形態において、第２の制御手段としての放熱制御部４では、ＣＰＵ（制御対象）２の温度変動に伴うファン６の回転速度の急激な変動を抑える手法として、上述のようなローパスフィルタ処理によるファンノイズの軽減方法を適用した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、
ＣＰＵ（制御対象）２の温度の変動が激しい領域では、ファン６の回転速度（駆動率）を一定にし、又は当該変動幅の少ない上昇率で比例させるようにして、当該ファン６を回転駆動させる手法を用いるようにしても良い。
【００８７】
具体的には図５との対応部分に同一の符号を付して示す図９において、ＣＰＵ２の温度がｄ〜ｄｘの範囲が温度変動が激しい場合に、当該範囲内ではファン６の駆動率を一定の値に保つようにし、ＣＰＵ２の温度がｄｘ以上では上述した式（１）の比例関数でファン６の駆動率をＣＰＵ２の温度に比例させるようにすれば、変動の激しい温度範囲ｄ〜ｄｘにおけるファン６のノイズを抑制させることができる。またＣＰＵ２の温度範囲ｄ〜ｄｘを式（１）よりも格段と小さい勾配（図８の点線）で比例させるようにしても、ファン６のノイズを軽減させることができる。
【００８８】
さらに上述のように第２の実施の形態においては、第１の制御手段としての放熱制御部４及びＯＳ２１は、ユーザの操作により複数レベルの閾値が設定されたとき、当該各閾値の上限及び下限がＣＰＵ（制御対象）２の放熱設計範囲内である場合にのみ、複数レベルの閾値を有効な設定値とし、複数レベルの閾値を基準として多段階でＣＰＵ（制御対象）２の動作点を制御するようにした場合について述べたが、要は、ユーザの操作により制御対象の放熱設計範囲内に閾値が設定されたとき、当該閾値を基準として制御対象の動作点を制御するようにして、ファンの回転を制御対象の動作に応じた多段階で制御することができれば、この他種々の制御方法にも広く適用するようにしても良い。
【００８９】
さらに上述のように第１及び第２の実施の形態においては、第１の制御手段としての放熱制御部４及びＯＳ２１は、上述のようにパッシブクーリング制御を行うようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、ＣＰＵ（制御対象）２の冷却開始点を低く設定して早期に冷却を開始し、当該ＣＰＵ（制御対象）２の温度を下げて当該ＣＰＵ（制御対象）２の発熱を抑制するようにして、より一層効率良くＣＰＵ（制御対象）２の冷却を行っても良い。
【００９０】
さらには、第１の制御手段としての放熱制御部４及びＯＳ２１によるパッシブクーリング制御と、第２の制御手段としての放熱制御部４によるアクティブクーリング制御とによりＣＰＵ（制御対象）２の温度制御を行う際に、当該各制御の調整をユーザの選択により可能として所望の動作環境を提供するようにしても良い。
【００９１】
さらに上述のように第１及び第２の実施の形態においては、制御対象としてＣＰＵ２を適用するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、その他のプロセッサ等のパッシブクーリング制御が可能な種々のデバイスに広く適用することができる。特にプロセッサを制御対象とした場合には、第１の制御手段としての放熱制御部４及びＯＳ２１は、当該プロセッサの周波数、電圧又は消費電力の少なくとも１以上を低減させるように制御対象の動作点を制御すれば良い。また図２において、ＣＰＵ（制御対象）２とノースブリッジ３Ａとを分けて構成にした場合について述べたが、ＣＰＵ２及びノースブリッジ３Ａが一体形成されたものを適用しても良い。
【００９２】
さらに上述のように第１及び第２の実施の形態においては、ＣＰＵ（制御対象）２の温度を検知する第１のステップと、当該第１のステップの検知結果に基づいて、ＣＰＵ（制御対象）２の温度が所定の閾値より高いときに、ＣＰＵ（制御対象）２の動作点を下げるように制御する第２のステップと、第１のステップの検知結果に基づいて、ＣＰＵ（制御対象）２の温度に応じてファン６の回転を制御しながら、ＣＰＵ（制御対象）２の温度変動に伴うファン６の回転の急激な変動を抑えるようにフィードバック制御する第３のステップとをコンピュータに実行させるためのプログラムを生成するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、当該プログラムを記録したコンピュータに読み取り可能な種々の記録媒体にも適用することができる。
【００９３】
【発明の効果】
上述のように本発明によれば、制御対象の温度を検知するセンサ手段と、制御対象を冷却するためのファンとを有するノイズ低減装置において、センサ手段から得られる検知結果に基づいて、制御対象の温度が所定の閾値より高いときに、制御対象の動作点を下げるように制御する第１の制御手段と、センサ手段から得られる検知結果に基づいて、制御対象の温度に応じてファンの回転を制御する第２の制御手段とを設け、第２の制御手段は、制御対象の温度の変動に伴うファンの回転の急激な変動を抑えるようにフィードバック制御するようにしたことにより、制御対象の動作を考慮したファンの回転速度の低減を図ることでファンの高速回転時のみならず回転数の変化時に生じるノイズを低減させることができ、かくして制御対象の動作を考慮しつつ効率良くノイズを低減し得るノイズ低減装置を実現できる。
【００９４】
また本発明によれば、電子機器のノイズ低減方法において、制御対象の温度を検知する第１のステップと、第１のステップの検知結果に基づいて、制御対象の温度が所定の閾値より高いときに、制御対象の動作点を下げるように制御する第２のステップと、第１のステップの検知結果に基づいて、制御対象の温度に応じてファンの回転を制御しながら、制御対象の温度変動に伴うファンの回転の急激な変動を抑えるようにフィードバック制御する第３のステップとを設けるようにしたことにより、制御対象の動作を考慮したファンの回転速度の低減を図ることでファンの高速回転時のみならず回転数の変化時に生じるノイズを低減させることができ、かくして制御対象の動作を考慮しつつ効率良くノイズを低減し得るノイズ低減方法及びそのプログラムを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるパーソナルコンピュータの内部構成を示す略線的なブロック図である。
【図２】図１に示すパーソナルコンピュータの階層的な内部構成を示す略線図である。
【図３】パッシブクーリング制御処理手順の説明に供するフローチャートである。
【図４】ユーザに対してインターフェースを提供するための説明に供するタイミングチャートである。
【図５】ＣＰＵの放熱設計範囲の説明に供するグラフである。
【図６】アクティブクーリング制御処理手順の説明に供するフローチャートである。
【図７】ＬＰＦ使用によるファンの駆動率の変動抑制の説明に供するグラフである。
【図８】他の実施の形態によるパーソナルコンピュータの階層的な内部構成を示す略線図である。
【図９】ＣＰＵ温度の変動除去方法の説明に供するグラフである。
【符号の説明】
１……パーソナルコンピュータ、２……ＣＰＵ、３……チップセット、４……放熱制御部、５……サーマルセンサ、６……ファン、ＲＴ１……パッシブクーリング制御処理手順、ＲＴ２……アクティブクーリング制御処理手順。

Claims (25)

1. 制御対象の温度を検知するセンサ手段と、上記制御対象を冷却するためのファンとを有するノイズ低減装置において、
   上記センサ手段から得られる検知結果に基づいて、上記制御対象の温度が所定の閾値より高いときに、上記制御対象の動作点を下げるように制御する第１の制御手段と、
   上記センサ手段から得られる検知結果に基づいて、上記制御対象の温度に応じて上記ファンの回転を制御する第２の制御手段と
   を具え、上記第２の制御手段は、上記制御対象の温度の変動に伴う上記ファンの回転の急激な変動を抑えるようにフィードバック制御する
   ことを特徴とするノイズ低減装置。
2. 上記第２の制御手段は、ローパスフィルタを用いることで上記ファンの回転速度の高周波成分を除去する
   ことを特徴とする請求項１に記載のノイズ低減装置。
3. 上記ローパスフィルタは、上記ファンの回転速度履歴に基づいて上記ファンの回転速度を算出する
   ことを特徴とする請求項２に記載のノイズ低減装置。
4. 上記第２の制御手段は、上記制御対象の温度の変動が激しい領域では、上記ファンの回転速度を一定にし、又は当該変動幅の少ない上昇率で比例させる
   ことを特徴とする請求項１に記載のノイズ低減装置。
5. 上記第１の制御手段は、
   ユーザの操作により上記制御対象の放熱設計範囲内に上記閾値が設定されたとき、当該閾値を基準として上記制御対象の動作点を制御する
   ことを特徴とする請求項１に記載のノイズ低減装置。
6. 上記第１の制御手段は、
   上記制御対象の放熱設計範囲内の冷却開始点を低く設定して早期に冷却を開始し、当該制御対象の温度を下げて当該制御対象の発熱を抑制する
   ことを特徴とする請求項５に記載のノイズ低減装置。
7. 上記第１の制御手段は、
   上記制御対象の温度を制御して間接的に上記ファンの回転を制御することにより、上記第２の制御手段による冷却を抑制する
   ことを特徴とする請求項１に記載のノイズ低減装置。
8. 上記第１及び第２の制御手段は、
   各上記制御により上記制御対象の温度制御を行う際に、当該各制御の調整をユーザの選択により可能として所望の動作環境を提供する
   ことを特徴とする請求項１に記載のノイズ低減装置。
9. 上記制御対象はプロセッサであり、
   上記第１の制御手段は、上記プロセッサの周波数、電圧又は消費電力の少なくとも１以上を低減させるように上記制御対象の動作点を制御する
   ことを特徴とする請求項１に記載のノイズ低減装置。
10. 電子機器のノイズ低減方法において、
    制御対象の温度を検知する第１のステップと、
    上記第１のステップの検知結果に基づいて、上記制御対象の温度が所定の閾値より高いときに、上記制御対象の動作点を下げるように制御する第２のステップと、
    上記第１のステップの検知結果に基づいて、上記制御対象の温度に応じて上記ファンの回転を制御しながら、上記制御対象の温度変動に伴う上記ファンの回転の急激な変動を抑えるようにフィードバック制御する第３のステップと
    を具えることを特徴とするノイズ低減方法。
11. 上記第３のステップでは、ローパスフィルタを用いることで上記ファンの回転速度の変動の高周波成分を除去する
    ことを特徴とする請求項１０に記載のノイズ低減方法。
12. 上記ローパスフィルタは、上記ファンの回転速度履歴に基づいて上記ファンの回転速度を算出する
    ことを特徴とする請求項１１に記載のノイズ低減方法。
13. 上記第２の制御手段は、上記制御対象の温度の変動が激しい領域では、上記ファンの回転速度を一定にし、又は当該変動幅の少ない上昇率で比例させる
    ことを特徴とする請求項１０に記載のノイズ低減方法。
14. 上記第２のステップでは、
    ユーザの操作により上記制御対象の放熱設計範囲内に上記閾値が設定されたとき、当該閾値を基準として上記制御対象の動作点を制御する
    ことを特徴とする請求項１０に記載のノイズ低減方法。
15. 上記第２のステップでは、
    上記制御対象の放熱設計範囲内の冷却開始点を低く設定して早期に冷却を開始し、当該制御対象の温度を下げて当該制御対象の発熱を抑制する
    ことを特徴とする請求項１４に記載のノイズ低減方法。
16. 上記第２のステップでは、
    上記制御対象の温度を制御して間接的に上記ファンの回転を制御することにより、上記第３のステップによる冷却を抑制する
    ことを特徴とする請求項１０に記載のノイズ低減方法。
17. 上記第２及び第３のステップでは、
    各上記制御により上記制御対象の温度制御を行う際に、当該各制御の調整をユーザの選択により可能として所望の動作環境を提供する
    ことを特徴とする請求項１０に記載のノイズ低減方法。
18. 制御対象の温度を検知する第１のステップと、
    上記第１のステップの検知結果に基づいて、上記制御対象の温度が所定の閾値より高いときに、上記制御対象の動作点を下げるように制御する第２のステップと、
    上記第１のステップの検知結果に基づいて、上記制御対象の温度に応じて上記ファンの回転を制御しながら、上記制御対象の温度変動に伴う上記ファンの回転の急激な変動を抑えるようにフィードバック制御する第３のステップと
    をコンピュータに実行させるためのプログラム。
19. 上記第３のステップでは、ローパスフィルタを用いることで上記ファンの回転速度の変動の高周波成分を除去する
    ことを特徴とする請求項１８に記載のプログラム。
20. 上記ローパスフィルタは、上記ファンの回転速度履歴に基づいて上記ファンの回転速度を算出する
    ことを特徴とする請求項１９に記載のプログラム。
21. 上記第２の制御手段は、上記制御対象の温度の変動が激しい領域では、上記ファンの回転速度を一定にし、又は当該変動幅の少ない上昇率で比例させる
    ことを特徴とする請求項１８に記載のプログラム。
22. 上記第２のステップでは、
    ユーザの操作により上記制御対象の放熱設計範囲内に上記閾値が設定されたとき、当該閾値を基準として上記制御対象の動作点を制御する
    ことを特徴とする請求項１８に記載のプログラム。
23. 上記第２のステップでは、
    上記制御対象の放熱設計範囲内の冷却開始点を低く設定して早期に冷却を開始し、当該制御対象の温度を下げて当該制御対象の発熱を抑制する
    ことを特徴とする請求項２２に記載のプログラム。
24. 上記第２のステップでは、
    上記制御対象の温度を制御して上記ファンの回転を制御することにより、間接的に上記第３のステップによる冷却の制御を行う
    ことを特徴とする請求項１８に記載のプログラム。
25. 上記第２及び第３のステップでは、
    各上記制御により上記制御対象の温度制御を行う際に、当該各制御の調整をユーザの選択により可能として所望の動作環境を提供する
    ことを特徴とする請求項１８に記載のプログラム。

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