JP2009025950A - Cpu搭載電子装置のcpu冷却方法および該cpu搭載電子装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】ヒートシンクや冷却ファンを用いずにCPUを効率的に冷却可能とするCPU冷却方法を提供する。
【解決手段】本CPU搭載電子装置のCPU冷却方法は、CPU温度検出手段を設けると共に、このCPU温度検出手段の出力に基づくCPU監視温度が所定温度に上昇すると、現在起動中の他のソフトウエアのうちで終了処理可能またはCPUにアイドル時間提供可能なソフトウエアに警告メッセージを出力するCPU温度監視ソフトウエアを常駐させる。
【選択図】図2
【解決手段】本CPU搭載電子装置のCPU冷却方法は、CPU温度検出手段を設けると共に、このCPU温度検出手段の出力に基づくCPU監視温度が所定温度に上昇すると、現在起動中の他のソフトウエアのうちで終了処理可能またはCPUにアイドル時間提供可能なソフトウエアに警告メッセージを出力するCPU温度監視ソフトウエアを常駐させる。
【選択図】図2
Description
本発明は、パネルコンピュータ等のCPU(セントラル・プロセッシング・ユニット)搭載電子装置(CPU搭載電子機器を含む)のCPU冷却方法および該CPU搭載電子装置に関するものである。
パネルコンピュータ等のCPU搭載電子装置は、操作盤内で苛酷な温度環境で使用される場合が多いが、このようなCPU搭載電子装置での主たる発熱源はそれに搭載されるCPUである。
しかしながら、特許文献1等にも開示されているごとく、CPUはその温度が規定動作温度範囲を超えて上昇した場合、熱暴走したりして機器への障害発生を起こす。
そこでCPU実装基板への、ヒートシンク等の受動的な冷却装置装着や冷却ファンやペルチェ素子等の冷却動作の作動、停止を動的制御可能な冷却装置の設置でCPUの発熱による温度上昇を抑制しCPUの温度が規定動作温度範囲内に収まるようにしている。
しかしながら、長期使用されるパネルコンピュータでは冷却ファンではその寿命が短いものとなり、また、冷却ファンやヒートシンクではCPUの温度変化に追随し難く急峻なCPU負荷率上昇によるCPU温度上昇には追従しにくい。特にパネルコンピュータ等のCPU搭載電子装置では近年、CPUの高速化により消費電力が増大しており、その発熱量も増加して、そのようなヒートシンク等の受動的な冷却装置や冷却ファン等の能動な冷却装置等ではCPUの発熱量増大に対応しにくくなってきている。
一方、CPUの動作が必要でない場合、CPUを停止または省電力状態に移行させて、消費電力と発熱とを低下させることも一般化している。例えば特許文献2ではCPUの動作状態を推定しより適切な温度を閾値として冷却装置を作動または停止させることで、冷却装置の無駄な作動を抑制しCPU温度が限界温度に上昇することを抑制している。また、特許文献3では、ヒートシンクや冷却ファン等の冷却効果の発現までの遅れ時間でCPUが発熱で損傷するのを抑制するためCPU等の温度を監視し、動作温度上昇による異常時に対応して発熱を複数段階で抑制制御している。
しかしながら、上記冷却方法では発熱量増大に伴いヒートシンクや冷却ファン等も大型化しパネルコンピュータの小型化にはそれらを設置するスペースも余裕がとり難いという課題もある。
特開2007−041739号公報
特開平11−167434号公報
特開平10−312316号公報
本発明により解決すべき課題は、従来のヒートシンクや冷却ファンやその他によるCPU冷却方法とは異なってCPUを効率的に冷却可能とした新規なCPU冷却方法を提供することである。
本出願人はCPUの温度上昇の要因について種々検討した。CPUの発熱要因の一つにはクロックのオンオフに同期してCPU内論理回路がオンオフする際の発熱がある。OSの中にはアイドル状態でHLT命令(halt:CPUの動作を停止させ休止状態にする命令)を実行しCPUを休止状態にする機能を有するものがある。本発明ではこのようなOS上で動作するソフトウエアにおいてCPU温度が例えば使用温度範囲内上限に近づくとき、アイドル時間を増やす処理であるソフトウエアの終了処理あるいはウエイトを入れ上記CPUにアイドル時間を提供する処理を実行することにより当該CPU温度を低下させてCPU冷却を行うようにしている。
すなわち本発明第1によるCPU搭載電子装置のCPU冷却方法は、CPU搭載電子装置のCPU冷却方法において、CPU温度検出手段を設けると共に、このCPU温度検出手段の出力に基づくCPU監視温度が使用温度範囲内の高温側に上昇すると、現在起動中の他のソフトウエアのうちで終了処理可能またはCPUにアイドル時間提供可能なソフトウエアに警告メッセージを出力するCPU温度監視ソフトウエアを常駐させる、ことを特徴とするものである。
本発明第1のCPU冷却方法では、CPU監視温度が使用温度範囲内の高温側である例えば上限に上昇した場合、終了処理や負荷軽減可能ソフトウエアに警告メッセージを発行するので、終了処理や負荷軽減可能ソフトウエアは、自身の判断により、終了可能ソフトウエアであれば終了処理、負荷軽減可能ソフトウエアであればウエイトを入れることで、CPU負荷を軽減することができ、これによってCPU冷却が可能となる。すなわち、本発明第1のCPU冷却方法では、ファン等のハードウェアを用いずに、ソフトウエア上でCPU冷却を行うことができ、ファン等のハードウェアの使用寿命にCPU搭載電子装置の寿命が依存しなくなる。特に本発明第1のCPU冷却方法ではヒートシンクや冷却ファン等の冷却装置の設置に依存しないから、それらを収納するスペースを考慮する必要が少なくなり、それら冷却装置と併用するとしてもパネルコンピュータ等のCPU搭載電子装置の小型化に対応することができるようになる。
本発明第1で好ましい態様の1つは、上記終了処理可能なソフトウエアが、警告メッセージにより自身を終了処理することである。
本発明第1で好ましい態様の1つは、上記CPUにアイドル時間提供可能なソフトウエアが、警告メッセージによりウエイトを入れ、上記CPUにアイドル時間を提供する処理をすることである。
本発明第1で好ましい態様の1つは、上記CPU温度監視ソフトウエアは、CPU温度が使用温度範囲内の常温側に下降すると警告解除メッセージをCPUにアイドル時間提供可能な上記ソフトウエアに発行することにより、CPUにアイドル時間提供可能な上記ソフトウエアはウエイトを解除することを可能とし、また終了した上記ソフトウェアを再起動することを可能とすることである。
本発明第2によるCPU搭載電子装置のCPU冷却方法は、CPU搭載電子装置のCPU冷却方法において、CPU温度検出手段を設けると共に、このCPU温度検出手段の出力に基づくCPU監視温度が使用温度範囲内の高温側に上昇すると、現在起動中の他のソフトウエアのうちで終了処理可能なソフトウエアを終了処理させるCPU温度監視ソフトウエアを常駐させることを特徴とするものである。
本発明第3によるCPU搭載電子装置のCPU冷却方法は、CPU搭載電子装置のCPU冷却方法において、CPU温度検出手段を設けると共に、このCPU温度検出手段の出力に基づくCPU監視温度が使用温度範囲内の高温側に上昇すると、現在起動中の他のソフトウエアのうちでCPUにアイドル時間提供可能なソフトウエアにウエイトを入れて動作するように指示を出し、CPUにアイドル時間を提供するCPU温度監視ソフトウエアを常駐させることを特徴とするものである。
本発明のCPU冷却方法によれば、ヒートシンクや冷却ファンを用いずにCPUを効率的に冷却することができる。
以下、添付した図面を参照して、本発明の実施の形態に係るCPU搭載電子装置のCPU冷却方法を説明する。実施の形態ではCPU搭載電子装置としてパネルコンピュータに適用する。図1は、パネルコンピュータの内部回路図を示す。パネルコンピュータ10は、パネルコンピュータ制御手段であるCPU12、RAM、ROM、フラッシュROM、VRAMなどのメモリ14、バックライト点灯電源を含む電源を管理する電源管理部16、表示手段を構成する液晶ディスプレイ18、操作ないし入力手段を構成するタッチパネル20、他の電子機器と通信を制御する通信IF22を有している。
なお、CPU12とは別に、CPU12の負担を軽くして処理速度を高める等により、上記タッチパネル20を制御するタッチパネルコントローラ、液晶ディスプレイ18の表示を制御するディスプレイコントローラ、を設けてもよい。
CPU12は、作画ツールで作成された画面に基づいてVRAMなどのメモリ14を用いて液晶ディスプレイ18の画面上にボタン等各種表示を行うことができる。この表示画面上においては、ユーザ操作されるボタン等の表示部品が視覚化されている。液晶ディスプレイ18における表示画面は、作画ツールで作成されてメモリ14にダウンロードすることができる。CPU12はタッチパネル20から該タッチパネル20の操作位置信号を入力し、その信号に対応して表示画面を制御することができるようになっている。
タッチパネル20は、液晶ディスプレイ18の表示画面上でのタッチ位置(入力位置)を入力するために設けられており、アナログ抵抗膜式タッチパネルなどが好適である。CPU12は、タッチパネル20の出力電圧を入力位置情報に変換してタッチ位置を認識することができる。
CPU12は、メモリ14に格納されている制御用プログラムに従い、ハードウェアの制御処理、あるいは、液晶ディスプレイ18の表示画面上での文字や図形の表示処理やタッチパネル20への操作入力を受け付ける処理などを行う。液晶ディスプレイ18は、表示データに応答して表示画面を表示すると共にその背部からバックライトで照明されるようになっている。
タッチパネル20は液晶ディスプレイ18の上に配置されて、ペン先や指先で圧力を加える(タッチする)ことにより、その押圧点直下の座標値に応じた信号をCPU12に伝送するようになっている。
以上の構成を備えたパネルコンピュータ10においては、CPU12の温度を検出することができるCPU温度検出部24を備える。このCPU温度検出部24は、CPU温度検出手段の一例としてサーマルダイオードで構成されている。CPU12はこのCPU温度検出部24によるCPU温度データを、バス26を経由して入力することによりCPU12の温度を監視することができるようになっている。CPU温度検出手段はサーマルダイオードに限定されず、例えばCPU12用のサーミスタセンサ等の他のCPU温度検出手段でもよい。また、メモリ14は、パネルコンピュータ用OS(パネルコンピュータ10全体を管理する基本ソフトウエア:Windows(登録商標)、Linux、μITRON、等)、各種ソフトウエア、データ等の格納に用いると共に、CPU12の作業用メモリ、その他に用いる。
以下に上記CPU12の温度が使用温度範囲内上限にまで上昇したときの当該CPU12の冷却方法を説明する。
パネルコンピュータ10はCPU温度監視ソフトウエアを常駐させている。常駐ソフトウエアとはOSと同時に起動しそのまま常に起動しているソフトウエアのことである。このCPU温度監視ソフトウエアは、CPU12の使用温度範囲内の高温側である例えば上限や、パネルコンピュータ10に組み込まれる他のソフトウエア名、等を知っている。
他のソフトウエアには、例えば、画面作成ソフトウエア、表示制御ソフトウエア、数値解析ソフトウエア、等がある。これらは、メモリ14に記憶格納されている。
CPU温度監視ソフトウエアは、CPU温度検出部24のCPU温度データからCPU温度が使用温度範囲内上限に上昇したか否かを監視すると共に、CPU温度が使用温度範囲内上限に上昇したと判定すると、警告メッセージを他のソフトウエアに発行し、CPU温度が使用温度範囲内の常温側に下降すると、その警告を解除する警告解除メッセージを他のソフトウエアに発行する。
なお、これら他のソフトウエアには、警告メッセージの発行を受けると、終了処理してもよい終了可能ソフトウエアや、CPU12にアイドル(CPU12が起動しているが作業を一時的に中断している状態)時間を提供することが可能な負荷軽減可能ソフトウエアがある。このようにソフトウエアが終了したりウエイトしたりすると、CPU12には動作電流が流れなくなり、あるいは動作電流が低減する結果、発熱が抑制される。
図2の状態遷移図に従って、CPU12が起動すると、状態遷移ブロックaで示すように、その起動直後はCPU12のCPU温度監視ソフトウエアが常駐し、また、他の一般ソフトウエアが起動する。
CPU12は、CPU温度検出部24の検出出力からCPU温度が使用温度範囲内上限のCPU高温状態にまで上昇したか否かを監視している。CPU12は、CPU温度が使用温度範囲内上限のCPU高温状態にまで上昇したと判定すると、状態遷移ブロックbで示すように、他のソフトウエアのうち、終了処理してもよい終了可能ソフトウエアに対しては、その終了可能ソフトウエアを終了処理させるための終了指令を含む警告メッセージを出力し、CPU12にアイドル(CPU12が起動しているが作業を一時的に中断している状態)時間提供可能な負荷軽減可能ソフトウエアに対しては該負荷軽減可能ソフトウエアをウエイト有効にしてCPU12を負荷軽減する負荷軽減指令を含む警告メッセージを出力する。
終了可能ソフトウエアは、警報メッセージの発行を受けて終了処理をして自身を終了し、負荷軽減可能ソフトウエアは警告メッセージの発行を受けてウエイト(CPU12を待機状態、つまりアイドル状態にする)を有効にしてCPU12にアイドル時間を提供する処理を行う。
終了可能ソフトウエアは、警告メッセージの発行を受けると自身で終了処理することができる作りになっている。終了可能ソフトウエアは、警告解除状態のときCPU温度監視ソフトウエアにより、再起動することができる作りになっている。
また、負荷軽減可能ソフトウエアも、警告メッセージの発行を受けると、通常の計算処理、通常の通信処理、通常の描画処理の間にウエイトを置けるような作りになっている。負荷軽減可能ソフトウエアは、警告解除メッセージの発行を受けると、ウエイトを解除することができるような作りになっている。
CPU温度が下降して使用温度範囲内でのCPU常温状態になると、状態遷移ブロックcで示すように、警告解除メッセージにより通常負荷指令を発行して終了可能ソフトウエアに対しては再起動し、負荷軽減可能ソフトウエアに対してはウエイト解除する。また、CPU温度が使用温度範囲内の高温側に上昇すると、状態遷移ブロックbに遷移する。
図3のシーケンス図に従って、CPU12は各種処理を実行している過程で、CPU温度が使用温度範囲内上限であるCPU高温状態になると、CPU温度監視ソフトウエアが終了可能ソフトウエアに対しては警告メッセージにより終了指令を出して該終了可能ソフトウエアを終了処理させ、負荷軽減可能ソフトウエアに対しては警告メッセージにより負荷軽減指令を出して該負荷軽減可能ソフトウエアをウエイト状態にしてCPU12の負荷を軽減させる。この負荷の軽減中であることを図中のハッチングで示す。また、CPU12は各種処理を実行している過程で、CPU温度が下降して使用温度範囲内のCPU常温状態になると、CPU温度監視ソフトウエアが終了可能ソフトウエアに対しては警告解除メッセージとして再起動指令を出して該終了可能ソフトウエアを再起動し、負荷軽減可能ソフトウエアに対しては警告解除メッセージにより通常負荷指令を出して該負荷軽減可能ソフトウエアをウエイト解除の状態にする。
図4を参照して終了処理可能ソフトウエアの終了処理によるCPU12の発熱抑制を説明すると、図4(a)はCPU12のプロセスAとプロセスBのアイドル状態と動作状態とを示す。図4(b)は図4(a)のプロセスAによるCPU12のアイドル状態と動作状態とを示す。図4(c)は図4(a)のプロセスBによるCPU12のアイドル状態と動作状態とを示す。ここでプロセスBは緊急時に終了処理してもよい終了可能ソフトウエアによるプロセスである。上記で図4(a)から図4(b)で示すように終了可能ソフトウエアによるプロセスBを終了させてプロセスAのみが動作する状態にした場合では、CPU12のアイドル時間が、プロセスBが無くなる分だけ長くなるので、CPU12の休止状態の時間が長くなり、CPU12の発熱量を抑制することができる。逆に、プロセスAが緊急時に終了処理してもよい終了可能ソフトウエアによるプロセスであれば、上記で図4(a)から図4(c)で示すように終了可能ソフトウエアによるプロセスAを終了させてプロセスBのみが動作する状態にした場合では、CPU12のアイドル時間が、プロセスAが無くなる分だけ長くなるので、CPU12の休止状態の時間が長くなり、CPU12の発熱量を抑制することができる。
図5を参照して負荷軽減可能ソフトウエアのウエイトによるCPU12の発熱抑制を説明すると、図5(a)はウエイト(Wait)なしでCPU12のアイドル状態と動作状態とを示す。図5(b)はウエイト(Wait)ありで負荷軽減可能ソフトウエアによるCPU12の動作時間とアイドル時間とを示す。図5(a)のウエイトなしから図5(b)で示すようにウエイトを入れることで単位時間t内におけるCPU12のアイドル状態の時間(図中矢印で示すWait位置)、つまり、CPU12の休止状態の時間が長くなり、CPU12の発熱量を抑制することができる。つまり、例えばプロセスCはウエイトを入れることでプロセスC1,C2となるが、プロセスCとプロセスC1,C2の合計時間は同一でも、プロセスC1とプロセスC2との間のウエイトによりCPU12の発熱を抑制することができる。
以上説明したように本実施の形態では、CPU温度検出手段の検出出力で当該CPU温度を監視するCPU温度監視ソフトウエアを常駐させ、上記CPU温度監視ソフトウエアは、CPU監視温度が使用温度範囲内上限に上昇すると、終了可能ソフトウエアや負荷軽減可能ソフトウエアにCPU負荷軽減指令を出力して終了可能ソフトウエアを終了処理し負荷軽減可能ソフトウエアのウエイトを有効にするので、CPU負荷を軽減することができ、これによって従来のCPU冷却方法によらずに、CPU冷却することが可能となり、パネルコンピュータの寿命が長くなる。換言すると、長期使用されるパネルコンピュータのCPUを寿命が短い冷却ファンで冷却しないのでパネルコンピュータそのものの使用寿命を向上することができ、また、冷却ファンやヒートシンク等のCPUの温度変化に追随し難い従来の冷却装置とは異なり、急峻なCPU温度上昇に容易に追従することができ、近年のパネルコンピュータ内のCPUの高速化による当該CPUの発熱量増大化にも対応することができる。
10 パネルコンピュータ(CPU搭載電子装置)
12 CPU
14 メモリ
24 CPU温度検出部(CPU温度検出手段)
12 CPU
14 メモリ
24 CPU温度検出部(CPU温度検出手段)
Claims (8)
- CPU搭載電子装置のCPU冷却方法において、
CPU温度検出手段を設けると共に、このCPU温度検出手段の出力に基づくCPU監視温度が使用温度範囲内の高温側に上昇すると、現在起動中の他のソフトウエアのうちで終了処理可能またはCPUにアイドル時間提供可能なソフトウエアに警告メッセージを出力するCPU温度監視ソフトウエアを常駐させる、ことを特徴とするCPU搭載電子装置のCPU冷却方法。 - 上記終了処理可能なソフトウエアは、警告メッセージにより自身を終了処理する、ことを特徴とする請求項1に記載のCPU搭載電子装置のCPU冷却方法。
- 上記CPUにアイドル時間提供可能なソフトウエアは、警告メッセージによりウエイトを入れ、上記CPUにアイドル時間を提供する処理をする、ことを特徴とする請求項1に記載のCPU搭載電子装置のCPU冷却方法。
- 上記CPU温度監視ソフトウエアは、CPU温度が使用温度範囲内の常温側に下降すると警告解除メッセージをCPUにアイドル時間提供可能な上記ソフトウエアに発行することにより、CPUにアイドル時間提供可能な上記ソフトウエアはウエイトを解除することを可能とし、また終了した上記ソフトウエアを再起動することを可能とした、ことを特徴とする請求項3に記載のCPU搭載電子装置のCPU冷却方法。
- CPU搭載電子装置のCPU冷却方法において、
CPU温度検出手段を設けると共に、このCPU温度検出手段の出力に基づくCPU監視温度が使用温度範囲内の高温側に上昇すると、現在起動中の他のソフトウエアのうちで終了処理可能なソフトウエアを終了処理させるCPU温度監視ソフトウエアを常駐させる、ことを特徴とするCPU搭載電子装置のCPU冷却方法。 - CPU搭載電子装置のCPU冷却方法において、
CPU温度検出手段を設けると共に、このCPU温度検出手段の出力に基づくCPU監視温度が使用温度範囲内の高温側に上昇すると、現在起動中の他のソフトウエアのうちでCPUにアイドル時間提供可能なソフトウエアにウエイトを入れて動作するように指示を出し、CPUにアイドル時間を提供するCPU温度監視ソフトウエアを常駐させる、ことを特徴とするCPU搭載電子装置のCPU冷却方法。 - CPU搭載電子装置において、
CPU温度検出手段を備えると共に該CPU温度検出手段の検出出力で当該CPU温度を監視すると共に、CPU監視温度が使用温度範囲内の高温側に上昇すると、現在起動中の他のソフトウエアのうちで終了処理可能またはCPUにアイドル時間提供可能なソフトウエアに警告メッセージを出力するCPU温度監視ソフトウエアが常駐している、ことを特徴とするCPU搭載電子装置。 - 上記CPU温度監視ソフトウエアは、CPU温度が使用温度範囲内の常温側に下降すると警告解除メッセージをCPUにアイドル時間提供可能な上記ソフトウエアに発行する、また終了した上記ソフトウエアを再起動する、ことを特徴とする請求項7に記載のCPU搭載電子装置。
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