JPH0619585A - コンピュータ冷却装置および方法 - Google Patents

コンピュータ冷却装置および方法

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JPH0619585A
JPH0619585A JP5077808A JP7780893A JPH0619585A JP H0619585 A JPH0619585 A JP H0619585A JP 5077808 A JP5077808 A JP 5077808A JP 7780893 A JP7780893 A JP 7780893A JP H0619585 A JPH0619585 A JP H0619585A
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    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10S236/09—Fan control

Abstract

(57)【要約】 【目的】 コンピュータ・システムの冷却に使用するフ
ァンの速度を自動的に制御すること。 【構成】 コンピュータ・システムは少なくとも１つの
冷却ファン１、２を有し、システム構成に基づいて、使
用構成要素の冷却要件を設定し、この冷却要件にしたが
って最適ファン速度を４ビット・レジスタ３２０、３２
５にセットすることにより、ファン１、２を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、コンピュータ・システ
ムの冷却に関し、より詳細には、コンピュータ・システ
ムの冷却用に使用するファンの自動速度制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】コンピュータ・システムは、使用時に熱
を発生する電子装置を備えている。発生する熱の量は、
使用する装置の種類に応じて変わる。たとえば、高速グ
ラフィックス・アダプタでは大量の熱が発生するのに対
し、低速モデムでは少量の熱しか発生しない。この熱を
コンピュータ内部に蓄めておくと、電子装置にエラーが
発生し、電子装置の寿命が大幅に短くなるおそれがあ
る。そのため、コンピュータ・システムでは、１つまた
は複数のファンを使用して電子装置を冷却することが多
い。多くの場合、これらのファンは、一定量の冷却を行
うように、工場で所定の速度に事前設定されている。
【０００３】しかし、ファンからは、望ましくない大量
の騒音が発生し、装置を使用するユーザや、作業環境内
にいる他の人々の効率を下げるおそれがある。そのた
め、現在では可変速度ファンを備えたコンピュータ・シ
ステムが多い。ファンから発生する騒音を最低限に抑
え、かつ電子装置に十分な冷却が提供されるように、フ
ァンの速度を変えている。
【０００４】当技術分野では各種の可変速度ファン・シ
ステムが使用されている。１つの一般的手法は、ファン
・ハードウェア内でサーミスタ温度計を使用して、コン
ピュータ内部の気温の変化を検出し、その変化に応じて
ファン速度を変化させるものである。その例は、"Varia
ble Air Cooling for Computer And/Or Electronic Equ
ipment", IBM Technical Disclosure Bulletin, Vol.3
2, No.10A（1990年3月）に出ている。サーミスタ温度計
を使用する際の問題点は、サーミスタ温度計の位置が温
度の読取り精度に影響を及ぼすことがあること、サーミ
スタ温度計では、温度上昇が実際の温度上昇の後しばら
くしてから検出されること、および時間の経過とともに
性能が低下する傾向があることである。
【０００５】ファンの速度を変えるために広く使用され
ているもう１つの手法は、コンピュータ電源から取り込
む電流の量に基づいて速度を変えるものである。電源か
ら取り込む電流の量が多いほど、コンピュータ・システ
ムから発生する熱の量が増え、必要になる冷却の度合い
も大きくなる。しかし、この手法には欠点がいくつかあ
る。グラフィックス・アダプタなど特に高温になる構成
要素がシステム内にある場合、可変速度の実現はきわめ
てコスト高になるし、その特定の構成要素を低温に保つ
のに大規模な冷却が必要になることがある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ファン速度を変えるた
めの従来技術の手法は、複数のファンを使用する際には
十分でなくなってきている。また、コンピュータ・シス
テムの複雑化およびモジュール化が進むにつれ、コンピ
ュータ・システム内の各種領域にある高温点で、様々な
ファンで冷却されるものが増えていくと思われる。本発
明はこれらの技術要求に応えるのに適したコンピュータ
冷却装置および方法を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、少なくとも１
つの構成要素の冷却要件を得る段階と、得られた冷却要
件に基づいて少なくとも１つの冷却装置の速度を変える
段階とを含む、複数の構成要素と少なくとも１つの可変
速度冷却装置とを有するコンピュータを冷却する方法を
包含している。本発明は、また、少なくとも１つの可変
速度冷却装置と、少なくとも１つの構成要素の冷却要件
を得るための装置と、得られた冷却要件に基づいて少な
くとも１つの冷却装置の速度を変えるための装置とを備
えた、複数の構成要素を有するコンピュータを冷却する
ための装置を包含している。
【０００８】
【実施例】図１は、本発明の好ましい実施例で使用され
る典型的なディジタル・コンピュータ１００のブロック
図である。本発明を利用できるコンピュータの１つにＩ
ＢＭ ＲＩＳＣシステム／６０００（International Bu
siness Machines Corporationの商標）がある。ディジ
タル・コンピュータ１００は、主記憶装置１２０に結合
された主演算処理装置または中央演算処理装置（ＣＰ
Ｕ）１１０を囲むコンピュータ・ボックス１０５を備え
ている。主演算処理装置１１０は、コンピュータ・ボッ
クス１０５の外部にある入力装置１３０および出力装置
１４０と通信できる。主演算処理装置１１０は、単一ま
たは複数の処理装置を含むことができる。主記憶装置１
２０は一般に、メモリ・カードを増設すれば拡張可能で
ある。入力装置１３０には、キーボード、マウス、タブ
レット、またはその他の種類の入力装置を含むことがで
きる。出力装置１４０には、テキスト・モニタ、プロッ
タ、またはその他の種類の出力装置を含むことができ
る。
【０００９】主演算処理装置１１０はまた、コンピュー
タ・ボックス１０５内で、バス１５０を介して複数の入
出力（Ｉ／Ｏ）スロット１６０Ａ、１６０Ｂ、１６０
Ｃ、１６０Ｄに結合できる。バス１５０は、マイクロ・
チャネル（Micro Channel、International Business Ma
chines Corporationの商標）などの標準バスでよい。コ
ンピュータ・システムに応じて、入出力スロットの数を
増減することができる。複数の入出力スロットを設ける
と、各種のオプション・カードをコンピュータ・システ
ムに挿入することが可能になり、オプション・カードは
バス１５０を介して主演算処理装置１１０と通信する。
【００１０】入出力スロットに挿入するオプション・カ
ードの例には、グラフィックス・ディスプレイやプロッ
タ２１０などのグラフィックス出力装置に接続されるグ
ラフィックス・アダプタ２００がある。このように接続
すると、グラフィックス・アダプタ２００は、バス１５
０を介して主演算処理装置１１０からグラフィックスに
関する命令を受け取る。次いで、グラフィックス・アダ
プタ２００はそれらの命令を実行し、結果をグラフィッ
クス出力装置２１０に送ることにより、主演算処理装置
１１０から所望のグラフィックス出力を生成させる。
【００１１】入出力スロットに挿入するオプション・カ
ードの別の例には、電話回線などの通信回線２６０に接
続されるモデム２５０がある。このように接続すると、
モデム２５０は、通信回線２６０を介して主演算処理装
置１１０から同様な構成のコンピュータ・システムとの
通信開始を命じる命令を受け取る。その後、モデム２５
０は所望の通信リンクを確立し、主演算処理装置１１０
から他方のコンピュータ・システムへの通信、ならびに
他方のシステムから主演算処理装置１１０への通信を実
現する。モデム２５０はまた、通信回線２６０を介して
他のコンピュータ・システムから、主演算処理装置１１
０との通信開始を求める要求を受け取ることができる。
【００１２】入出力スロット１６０Ａ〜１６０Ｄでは、
ハード・ディスク２５５やメモリ・カードなど他の多く
の種類のオプション・カードが使用できる。ハード・デ
ィスク２５５とは、入出力スロットに挿入されるハード
・ディスク・アダプタと、該アダプタの隣に位置するハ
ード・ディスク・ドライブとを指す。一般に、どんなオ
プション・カードを利用可能などの入出力スロットに挿
入することもできる。また、オプション・カードによっ
て温度の差があり、コンピュータ・システムの当該領域
に必要な冷却の度合いが大きくなることがある。一般に
は、コンピュータ・ボックス１０５に格納されるすべて
の電子装置に冷却が必要である。
【００１３】図２は、図１のコンピュータ・システムの
詳細なブロック図であり、コンピュータ・システムの冷
却に使用する冷却システムを示している。この図では、
コンピュータ・ボックス１０５は２つのベイ、すなわち
開放領域１０５Ａおよび１０５Ｂを備えている。この例
では、ベイ間で熱が伝導しないようになっているため、
冷却には別々のファンが必要である。ベイ１０５Ａはフ
ァン１を、ベイ１０５Ｂはファン２を備えており、各フ
ァンはそのベイに格納される構成要素に必要な冷却を行
う。ファン１は、主演算処理装置１１０、主記憶装置１
２０、ＮＶＲＡＭ（一般に、コンピュータがオフになっ
たときバッテリから電源を取る非揮発性ＲＡＭ）３０
０、ＲＯＭ ３１０、グラフィックス・アダプタ２００
を備えた入出力スロット１６０Ａ、および入出力スロッ
ト１６０Ｂに挿入される任意の構成要素を冷却する。フ
ァン２は、レジスタ３２０および３２５、Ｄ／Ａ（ディ
ジタル・アナログ）変換器３３０、電源３４０、モデム
２５０を備えた入出力スロット１６０Ｃ、およびハード
・ディスク２５５を備えた入出力スロット１６０Ｄを冷
却する。
【００１４】各ファンの速度は、電源からファンに供給
される電力に基づいて変わる。すなわち、ファン１の速
度は電力線３５０Ａ上の電力によって制御され、ファン
２の速度は電力線３５０Ｂ上の電力で制御される。たと
えば、あるファンは、電圧がＤＣ１６Ｖのときは最高速
度で動作するが、電圧がＤＣ８Ｖのときは半速度で動作
する。好ましい実施例では、各ファンの速度をレジスタ
３２０および３２５に記憶する。各レジスタは、それぞ
れのファンの速度を指定する、速度値と呼ばれる４ビッ
トの数を格納する。別の実施例では、速度値を指定する
のに使うビットの数をこれより増減することができる。
各レジスタに格納された速度値は、アナログ値に変換さ
れて電源３４０に入力される。次いで、電源は当該の各
ファンに指定量の電圧を供給することにより、そのファ
ンで実施される冷却の度合いを制御する。
【００１５】図３は、好ましい実施例で各ファンの速度
値がどのように決定されるかを示すフローチャートであ
る。図３については、都合上図２を参照して説明する。
コンピュータ・システムをユーザがブートまたはパワー
・アップすると、ＲＯＭ（読取り専用メモリ）３１０に
格納された初期プログラム・ロード（ＩＰＬ）プログラ
ムによってコンピュータの処理が開始される。好ましい
実施例では、ＲＯＭ３１０上に格納されたＩＰＬＲＯＳ
（初期プログラム・ロード読取り専用記憶域）によって
コンピュータ・システムがブートされる。ＩＰＬＲＯＳ
は、今日多数のパーソナル・コンピュータで使用されて
いるＢＩＯＳと類似している。好ましい実施例では、コ
ンピュータ・ブート中に各ファンの速度値を決定するの
にもＩＰＬＲＯＳが使用される。これは、オプション・
カードが一般に、システムがオフの間に移動、追加、ま
たは取り外されるためである。
【００１６】ステップ４００で、ＩＰＬＲＯＳは入出力
スロットに照会して、該スロットにどのオプション・カ
ードがあるかを判定する。このポーリングの結果、オプ
ション・カードが入っている各入出力スロットについて
オプション・カード識別子が得られる。好ましい実施例
では、オプション・カード識別子は２バイト識別子であ
り、米国特許第５０３８３２０号で教示されているよう
にして獲得できる。オプション・カード識別子が獲得さ
れると、ステップ４１０で、ＮＶＲＡＭ ３００を照会
して、そこにコンピュータの直前の構成が記憶されてい
るかどうか判定する。記憶されていない場合は、後述の
ように、コンピュータ・システムをブートするのは多分
これが初めてであり、各ファンの速度値を決定する必要
がある。
【００１７】ステップ４２０で、熱テーブルを照会し
て、コンピュータ・システムの各ベイの基本冷却要件
と、各構成要素の冷却要件を決定する。好ましい実施例
では、熱テーブルは、コンピュータ・システムの製造時
にハード・ディスクに格納され、オペレーティング・シ
ステムなどの更新によって更新できる。別の実施例で
は、熱テーブルはＮＶＲＡＭ ３００またはＲＯＭ ３
１０に格納されており、オペレーティング・システムの
更新によって更新できる。熱テーブルに対する更新は、
ＮＶＲＡＭ ３００内またはハード・ディスク上に格納
できる。好ましい実施例では、熱テーブルは、主記憶装
置１２０および主演算処理装置１１０を備えた基本構成
システムの各ベイの最小冷却要件を表す４ビット値を提
供する。熱テーブルはまた、各オプション・カードの冷
却要件を表す４ビット値も提供する。さらに、それぞれ
のベイの熱要件とは無関係に、各ファンの最低速度を表
す４ビット値も提供する（ファンは一般に、最低起動速
度を有する）。ステップ４２０で熱テーブルにオプショ
ン・カード用の対応する項目がない場合、ＩＰＬＲＯＳ
は未知のオプション・カード用の省略時の値、好ましく
は最高速度を指定する。別の実施例では、ユーザが未知
のオプション・カードの速度値を指定できる。
【００１８】ステップ４３０で、各ファンの速度値を決
定する。好ましい実施例では、各ベイの基本冷却要件
と、ベイ中の各構成要素の冷却要件を累計して速度値を
得る。この一例について、後で図４を参照して説明す
る。速度値を求めた後、ステップ４４０で、オプション
・カードの位置を含むシステム構成と各ファンの速度値
を、将来の参照用にＮＶＲＡＭ ３００に格納する。次
にステップ４５０で、速度値を４ビット・レジスタに格
納し、この値をさらにディジタル・アナログ変換器によ
ってアナログ値に変換する。次に、このアナログ値を各
ファンの電源に提供することにより、そのファンの速度
が設定される。
【００１９】ステップ４１０でＮＶＲＡＭ ３００に直
前の構成が格納されている場合、ステップ４６０で、現
行の構成を、各種オプション・カードの位置を含めて直
前の構成と比較して、構成の変更の有無を判定する。構
成が変更されている場合、速度値を決定する必要があ
り、処理はステップ４２０に進む。構成に変更がない場
合は、前に求めた速度値が再使用でき、処理はステップ
４５０へと進む。
【００２０】図４は、ハード・ディスク上に格納された
熱テーブルの例である。この例では、Ｂ１およびＢ２を
使って、各ベイの基本冷却要件、すなわち速度値を表し
ている。このテーブルによると、Ｂ１すなわちベイ１で
は、主演算処理装置１１０および主記憶装置１２０を冷
却するのに少なくとも０１００の速度値が必要であり、
Ｂ２すなわちベイ２では、電源を冷却するのに少なくと
も００１１の速度値が必要である。また、Ｆ１およびＦ
２すなわちファン１およびファン２は最低速度が０１１
１である。
【００２１】好ましい実施例では、各ベイの速度値を求
める際、基本冷却要件または速度値を、各オプション・
カードの冷却要件または速度値と累計する。このテーブ
ルによると、ベイ１では基本ベイの速度値が０１００、
グラフィックス・アダプタ２００の速度値が０１１１で
あり、ファン１の合計速度値は１０１１となる。すなわ
ち、１６Ｖのファンでは約１１Ｖという結果になる。ベ
イ２では基本ベイの速度値が００１１、ハード・ディス
ク２５５の速度値が００１０、モデム２５０の速度値が
０００１であり、ファン２の合計速度値は０１１０とな
る。すなわち、１６Ｖのファンでは約６Ｖという結果に
なる。しかし、０１１０はファン２の最低速度（上述の
０１１１）より低いので、ファン２の速度値は０１１１
に設定される。すなわち、１６Ｖのファンでは約７Ｖに
設定される。
【００２２】２つのベイ間に熱の伝導がまったくないわ
けではない場合、各ベイの冷却要件の加重平均を使用
し、各ファンの速度値を求めることができる。また、あ
るベイの合計冷却要件がファンの能力を上回る場合、オ
プション・カードを適切な条件の場所に移動するようシ
ステムからユーザに、通知がある。
【００２３】特定の実施例に関して本発明について十分
に説明したが、当業者には他の実施例も明らかであろ
う。たとえば、ＣＰＵチップを交換する際の該チップな
ど、コンピュータ・システムにおける入出力スロット以
外の部分に照会して、それぞれのファンに適切な速度値
を決定することが可能である。また、本発明には、水冷
などの他の冷却技術も使用できる。これらの代替冷却技
術は、騒音を防ぐため、あるいは水ポンプなどの冷却シ
ステム構成要素の摩耗を減らすために、可変速度である
ことが好ましい。したがって、上記の説明が、頭記の特
許請求の範囲で定義される本発明の範囲を制限するもの
とみなしてはならない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好ましい実施例で使用される典型的な
ディジタル・コンピュータのブロック図である。
【図２】システムの冷却に使用する好ましい冷却システ
ムを示す、図１のコンピュータ・システムの詳細なブロ
ック図である。
【図３】各ファンについて速度値をどのように求めるか
を示すフローチャートである。
【図４】ハード・ディスク上に格納される熱テーブルの
例を示す図である。
【符号の説明】
１００ ディジタル・コンピュータ １０５ コンピュータ・ボックス １０５Ａ ベイ １１０ 主演算処理装置 １２０ 主記憶装置 １３０ 入力装置 １４０ 出力装置 １６０ 入出力スロット ３００ ＮＶ ＲＡＭ ３２０ ＲＯＭ ３３０ Ｄ／Ａ変換器 ３４０ 電源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ウィリアム・カール・ジョンソン アメリカ合衆国78750、テキサス州オース チン、リーフウッド・レーン 11001 (72)発明者 ジェームズ・マイケル・ピーターソン アメリカ合衆国78729、テキサス州オース チン、ビー・カホーン 12309

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】複数の構成要素と、少なくとも１つの可変
    速度冷却装置とを有するコンピュータを冷却する方法で
    あって、 ａ）少なくとも１つの前記構成要素の冷却要件を得る段
    階と、 ｂ）得られた冷却要件に基づいて少なくとも１つの前記
    冷却装置の速度を変える段階とを含むことを特徴とする
    方法。
  2. 【請求項２】冷却要件を得る段階が、 ａ）前記構成要素に照会して構成要素識別子を求める段
    階と、 ｂ）前記識別子を使って、前記構成要素の冷却要件を得
    る段階とを含むことを特徴とする、請求項１に記載の方
    法。
  3. 【請求項３】速度を変える前記段階が、 ａ）少なくとも１つの前記冷却装置について、前記冷却
    装置で冷却される構成要素の冷却要件を決定する段階
    と、 ｂ）決定された冷却要件に基づいて、少なくとも１つの
    前記冷却装置の速度を設定する段階とを含むことを特徴
    とする、請求項２に記載の方法。
  4. 【請求項４】複数の構成要素を有するコンピュータを冷
    却する装置にして、 ａ）少なくとも１つの可変速度冷却装置と、 ｂ）少なくとも１つの前記構成要素の冷却要件を得る手
    段と、 ｃ）得られた冷却要件に基づいて、少なくとも１つの前
    記冷却装置の速度を変える手段とを備えることを特徴と
    する、複数の構成要素を有するコンピュータを冷却する
    装置。
  5. 【請求項５】冷却要件を得る手段が、 ａ）前記構成要素を照会して構成要素識別子を求める手
    段と、 ｂ）前記識別子を使って、前記構成要素の冷却要件を得
    る手段とを含むことを特徴とする、請求項４に記載の装
    置。
  6. 【請求項６】前記速度を変える手段が、 ａ）少なくとも１つの前記冷却装置について、前記冷却
    装置で冷却される構成要素の冷却要件を決定する手段
    と、 ｂ）決定された冷却要件に基づいて、少なくとも１つの
    前記冷却装置の速度を設定する手段とを含むことを特徴
    とする、請求項５に記載の装置。
  7. 【請求項７】ａ）主演算処理装置および主記憶装置を含
    む複数の構成要素と、 ｂ）ｉ）少なくとも１つの可変速度冷却装置と、 ii）少なくとも１つの前記構成要素の冷却要件を得る手
    段と、 iii）得られた冷却要件に基づいて、少なくとも１つの
    前記冷却装置の速度を変える手段とを備えた、前記複数
    の構成要素を冷却するための冷却システムとを含むこと
    を特徴とするコンピュータ・システム。
  8. 【請求項８】冷却要件を得る手段が、 ａ）構成要素識別子を求めて前記構成要素を照会する手
    段と、 ｂ）前記識別子を使って、前記構成要素の冷却要件を得
    る手段とを含むことを特徴とする、請求項７に記載の装
    置。
  9. 【請求項９】前記速度を変える手段が、 ａ）少なくとも１つの前記冷却装置について、前記冷却
    装置で冷却される構成要素の冷却要件を決定する手段
    と、 ｂ）決定された冷却要件に基づいて、少なくとも１つの
    前記冷却装置の速度を設定する手段とを含むことを特徴
    とする、請求項８に記載の装置。
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