JPH0744408A - 内部に温度検出機能を備えたマイクロプロセッサ - Google Patents

内部に温度検出機能を備えたマイクロプロセッサ

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JPH0744408A
JPH0744408A JP5184631A JP18463193A JPH0744408A JP H0744408 A JPH0744408 A JP H0744408A JP 5184631 A JP5184631 A JP 5184631A JP 18463193 A JP18463193 A JP 18463193A JP H0744408 A JPH0744408 A JP H0744408A
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JP
Japan
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mpu
temperature
operating frequency
microprocessor
detecting means
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JP5184631A
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Inventor
Yoshihisa Miyake
義久 三宅
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PFU Ltd
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PFU Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 MPUの最大ジャンクション温度ぎりぎりの
性能を引き出すことができ、使用中にMPUへの塵の堆
積、冷却ファンの性能の劣化等がでた場合であっても、
MPUのジャンクション温度を保証することができるよ
うにすること。 【構成】 MPU1の内部の温度が温度検出手段1aに
より検出され、比較手段1bはMPU1の内部温度が設
定値1cより高くなると出力を発生し、アラームを出力
したり、冷却ファン等の冷却機能を作動させる。また、
動作周波数選択手段1dはMPUの内部温度もしくはそ
の内部温度により推定された飽和温度に基づきMPUの
動作周波数を選択し、MPU1を選択された動作周波数
で動作させる。また、MPU1の動作が暇なときに動作
周波数を低下させ、動作が忙しくなったとき動作周波数
が高くなるように、動作周波数をMPUの繁忙度に応じ
て変化させることもできる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、内部に温度検出機能を
持つマイクロプロセッサ(以下MPUという)に関し、
特に本発明は、MPUの使用環境等が変化しても、MP
Uのジャンクション温度を保証して、MPUの最大性能
を引き出すことができるMPUに関するものである。
【0002】
【従来の技術】MPUの温度が上昇すると、MPUが誤
動作したり、最悪の場合にはMPUが破壊するなど、M
PUの信頼性が低下する。このため、従来から、MPU
を搭載したボード等に温度検出手段を設けてMPU周辺
の温度を検出し、温度が異常に上昇した場合にシステム
の動作を停止させる等の対策を講じていた。
【0003】図4は上記した従来例を示す図であり、同
図において、101はMPUを搭載したCPUボート、
102はMPU、103はインタフェースLSI等のL
SI、104は温度検出部である。同図において、周囲
温度の上昇、MPUへの塵の堆積、冷却ファンの停止な
どにより、CPUボードの温度が上昇すると、温度検出
部104が温度上昇を検出する。そして、温度が予め設
定された温度より上昇したとき、警報を出力したり、あ
るいはシステムの動作を停止させていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した従
来技術では、CPUボード101に温度検出手段104
を設けており直接MPU102の温度を検出していない
ため、MPUの正確な温度を把握することができなかつ
た。このため、温度検出部104の設定値に余分のマー
ジンを設ける必要があり、MPUの実際の温度が誤動作
する温度まで至っていないにもかかわらず、警報出力が
発生したり、システムが停止したりする場合があり、シ
ステムの信頼性を低下させていた。
【0005】本発明は上記した従来技術の問題点を解決
するためになされたものであって、MPUの最大ジャン
クション温度ぎりぎりの性能を引き出すことができ、ま
た、使用中にMPUへの塵の堆積、冷却ファンの性能の
劣化等がでた場合であっても、MPUのジャンクション
温度を保証することができるMPUを提供することを目
的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】図1は本発明の原理ブロ
ック図である。同図において、1はMPU、1aはMP
U内部の温度を検出する温度検出手段、1bは温度検出
手段1aの出力と設定値1cを比較する比較手段、1d
は温度検出手段1aにより検出された温度、もしくは、
その温度から推定した飽和温度からMPUの動作周波数
を選択する動作周波数選択手段、2はアラーム出力、3
はMPUが搭載されボード等を冷却するファンなどの冷
却機能である。
【0007】上記課題を解決するため、本発明の請求項
1の発明は、図1に示すように、MPUの内部に、温度
検出手段1aと、温度検出手段1aにより検出された温
度と所定の設定値1cとを比較する比較手段1bとを設
け、温度検出手段1aにより検出された温度が上記設定
値1cを越え、比較手段1bが出力を発生したときアラ
ーム信号2を発生させるように構成したものである。
【0008】本発明の請求項2の発明は、MPUの内部
に、温度検出手段1aと、温度検出手段1aにより検出
された温度と所定の設定値1cとを比較する比較手段1
bとを設け、温度検出手段1aにより検出された温度が
上記設定値1cを越え、比較手段1bが出力を発生した
ときファン等の冷却機能3を動作させるように構成した
ものである。
【0009】本発明の請求項3の発明は、MPUの内部
に、温度検出手段1aと、温度検出手段1aにより検出
された温度、もしくは、該温度より求めた飽和温度に基
づきMPUの動作周波数を選択する動作周波数選択手段
1dとを設け、動作周波数選択手段1dにより選択され
た動作周波数でMPUを動作させるように構成したもの
である。
【0010】本発明の請求項4の発明は、請求項3の発
明において、MPUの繁忙度に応じて動作周波数選択手
段1dにより選択されるMPUの動作周波数を変化させ
るように構成したものである。
【0011】
【作用】図1において、MPU1の内部の温度が温度検
出手段1aにより検出される。比較手段1bは温度検出
手段1aにより検出されたMPU内部温度と、設定値1
cを比較する。MPU1の内部温度が設定値1cより高
くなると、比較手段1bが出力を発生し、アラームを出
力したり、冷却ファン等の冷却機能を作動させる。ま
た、温度検出手段1aにより検出された温度、もしく
は、その温度より推定したMPU内部の飽和温度が動作
周波数選択手段1dに与えられ、動作周波数選択手段1
dは上記温度もしくは推定された飽和温度に基づきMP
Uの動作周波数を選択する。その結果、MPU1はその
内部温度もしくは飽和温度に応じた周波数で動作し、例
えば、MPUの温度が上昇した場合には、MPU1の動
作周波数が低くなり、MPU1の温度上昇を低下させ
る。
【0012】また、動作周波数選択手段1dにおいて、
MPU1の動作が暇なときに動作周波数を低下させ、動
作が忙しくなったとき動作周波数が高くなるように、動
作周波数をMPUの繁忙度に応じて変化させることもで
きる。本発明の請求項1および請求項2の発明において
は、上記のように、MPU内部に温度検出手段1aを設
け、温度検出手段1aにより検出された温度が上記設定
値1cを越え、比較手段1bが出力を発生したときアラ
ーム信号2を発生させたり、冷却ファン等の冷却機能を
作動させるように構成したので、MPU1の内部温度に
基づき、アラーム等を発生させることができ、従来例の
ように、設定値に余分のマージンを設ける必要がなく、
MPU1の最大性能を引き出すことが可能となる。
【0013】本発明の請求項3の発明においては、MP
U1の内部に設けた温度検出手段1aにより検出された
温度、もしくは、該温度より求めた飽和温度に基づきM
PUの動作周波数を選択し、選択された動作周波数でM
PUを動作させるように構成したので、請求項1、請求
項2の発明と同様、MPU1の最大性能を引き出すこと
が可能となるとともに、MPUの周囲環境、使用環境等
が変化した場合でも、MPUの動作を保証することがで
きる。
【0014】本発明の請求項3の発明においては、請求
項3の発明において、MPUの繁忙度に応じてMPUの
動作周波数を変化させるように構成したので、MPUの
処理が忙しいときに、MPUの使用可能温度の上限内
で、MPUの速度を最大限まで速くすることができ、M
PUの使用状態に応じたMPUの最大性能を引き出すこ
とが可能となる。
【0015】
【実施例】図2は本発明の実施例のMPU内部のブロッ
ク図を示す図である。同図は、本実施例の構成のみを示
したものであり、同図では、MPUが本来具備する演算
処理機能等は省略されている。同図において、R1は抵
抗、Rsは例えばサーミスタ、ダイオード等の温度に応
じて抵抗値の変化する温度検出素子であり、抵抗R1と
温度検出素子Rsの直列体の一端が電源ラインに接続さ
れ他端が接地側に接続されている。11aは、抵抗R1
と温度検出素子Rsの接続点のアナログ電圧をデジタル
量に変換するA/D変換器、11bは温度変換用テーブ
ルであり、温度変換用テーブル11bには、抵抗R1と
温度検出素子Rsの接続点の電位に対応した温度が記憶
されている。
【0016】11cは上記した温度変換用テーブル11
bを参照してMPU内部の温度を求める温度検出手段、
11dは温度検出手段11cにより求めた温度と予め設
定された設定値11eとを比較して警報出力等を発生す
る比較手段、11fは温度上昇推定処理手段であり、温
度上昇推定処理手段11fは温度検出手段11cにより
求めたMPUの内部温度をメモリ11gに記憶し、その
温度上昇カーブからMPUの飽和温度を推定する。
【0017】11hは最大動作周波数選択手段であり、
最大動作周波数選択手段11hは、温度とその温度に対
応したMPUのクロック周波数を記憶した周波数変換テ
ーブル11iを参照して、MPUのクロック周波数を求
める。また、11kはMPU11の割込みレベルの深さ
や処理ルーチンの部位等によりMPUの繁忙度を検出す
る繁忙度検出手段である。
【0018】12はクロック制御回路であり、クロック
制御回路12は最大動作周波数選択手段11hの出力に
応じた周波数のクロック信号を出力し、MPUのクロッ
ク端子11jに供給する。また、13は警報手段、14
はCPUボート等を冷却する冷却ファンである。図3は
本実施例のMPUにおける処理を示す図であり、同図を
参照して本実施例の動作を説明する。
【0019】MPU11は所定のサンプリング周期で、
あるいは、通常処理の空き時間等を利用して、抵抗R1
と温度検出素子Rsの接続点の温度を取り込んで、A/
D変換器11aによりデジタル信号に変換する(図3の
ステップS1,S2)。温度検出手段11cは温度変換
用テーブル11bを参照してA/D変換器11aにより
変換されたデジタル信号に基づきMPUの内部温度を算
出する(ステップS3)。
【0020】温度検出手段11cにより算出された温度
は、比較手段11dにおいて、温度設定値11eと比較
され、MPUの内部温度が設定値を越えると、比較手段
11dが出力を発生し、警報手段13により警報出力を
発生するとともに、冷却ファン14を起動して冷却す
る。また、冷却ファンが動作している場合には、その回
転数を多くしたり、あるいは、予備の冷却ファンを駆動
するなど、冷却風量を増加する(ステップS8、ステッ
プS9)。
【0021】また、温度検出手段11cにより算出され
たMPUの内部温度は、MPUが内部エラーを検出する
ために実行する障害検出ルーチンのデータとして使用す
ることができる。一方、温度検出手段11cの出力は温
度上昇推定処理手段11fに与えられ、温度上昇推定処
理手段11fはMPUの内部温度をメモリ11gに記憶
し、その温度上昇カーブから所定時間毎にMPU内部の
飽和温度を推定する(ステップS5)。
【0022】飽和温度を推定する手法としては、温度θ
は一般にθ=K(1−e-t/T)〔Tは時定数〕で上昇す
るので、例えば、温度上昇カーブより最小自乗法等によ
り上記式のパラメータを求め、求めたパラメータより飽
和温度を推定する等の手法を採ることができる。温度上
昇推定処理手段11fにより求めた推定温度は、最大動
作周波数選択手段11hに与えられ、最大動作周波数選
択手段11hは周波数変換テーブル11iを参照して、
飽和推定温度とMPUの使用可能温度との差と現在のM
PUの動作周波数からMPUの最大動作周波数を求める
(ステップS6)。
【0023】例えば、飽和推定温度とMPUの使用可能
温度との差が大きく、MPUの温度上昇が許容できる場
合には、MPUの動作周波数を現在の周波数より高く
し、飽和推定温度がMPUの使用可能温度より高くなっ
た場合には、MPUの動作周波数を現在の周波数より低
くする。また、飽和推定温度が異常に上昇した場合に
は、MPUの動作周波数を0として、MPUの動作を停
止させる。
【0024】さらに、MPUの繁忙度に応じて、MPU
の動作周波数を定めることもできる。すなわち、MPU
の割込みレベルの深さや処理ルーチンの部位からMPU
の繁忙度を求める手段11kを設け、MPUの動作が暇
なときには、MPUの動作周波数を低下させてMPUの
温度の低下を図り、MPUの動作が忙しくなったときに
は、MPUの動作周波数を上昇させ、MPUの処理速度
が速くなるようにすることができる。なお、この場合に
おいても、MPU内部の温度が上昇した場合には、動作
周波数を下げ、MPU自身の誤動作や信頼性の低下に至
らないようにする。
【0025】上記のように動作させることにより、MP
Uの動作が暇なときにMPUの内部温度を低下させるこ
とができるので、MPUの動作が忙しくなったとき、通
常の場合より一層MPUの動作周波数を上昇させること
ができる。その結果、MPUの動作が忙しくなったと
き、MPUの使用可能温度の上限内で、MPUの速度を
最大限まで速くすることができ、MPUの最大性能を引
き出すことが可能となる。
【0026】最大動作周波数選択手段11hにより求め
たMPUの動作周波数はクロック制御回路12に与えら
れ、クロック制御回路は最大動作周波数選択手段11h
により求められたクロック周波数でMPUを動作させる
(ステップS7)。以上の動作は、MPUのソフトウェ
アにより実行することもできるし、また、上記動作を行
うハードウェアをMPU内部に設けることもできる。
【0027】なお、上記実施例においては、温度上昇推
定処理手段11fを設けて、MPU内部の飽和温度を求
めているが、温度上昇推定処理手段11fを設けずに、
温度検出手段11cの出力により最大動作周波数を選択
するように構成することもできる。また、上記実施例に
おいては、テーブルを用いて温度を求めたり、MPUの
最大動作周波数を求めているが、テーブルを用いずに数
式により計算することも可能である。
【0028】さらに、上記実施例においては、警報手段
をMPUの外部に設けているが、警報動作をMPUのソ
フトウェアにより実行することもでき、また、MPUの
内部温度が設定値より上昇したとき、比較手段11dの
出力によりMPUの動作を停止させるようにすることも
できる。MPUの動作を停止させる手段としては、クロ
ック周波数を止める以外に、MPUにHALTを掛けた
り、あるいは、電源を遮断するなどの種々の手段を用い
ることができる。
【0029】
【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、MPUの内部に温度検出手段を設け、上記温度検出
手段により検出された温度に基づき、アラームを発生さ
せたり、冷却機能を動作させたり、あるいは、MPUの
動作周波数を低下させるように構成したので、従来例の
ように、設定値に余分のマージンを設ける必要がなく、
MPUの最大性能を引き出すことが可能となる。また、
MPUの周囲環境、使用環境等が変化した場合でも、M
PUの動作を保証することができ、MPUの信頼性の向
上を図ることができる。
【0030】さらに、MPUの繁忙度に応じてマイクロ
プロセッサの動作周波数を変化させることにより、MP
Uの使用可能温度の上限内で、MPUの速度を最大限ま
で速くすることができ、MPUの使用状態に対応したM
PUの最大性能を引き出すことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の原理ブロック図である。
【図2】本発明の実施例を示すブロック図である。
【図3】本発明の実施例のフローチャートである。
【図4】従来例を示す図である。
【符号の説明】
1 MPU 1a 温度検出手段 1b 比較手段 1d 動作周波数選択手
段 2 アラーム出力 3 冷却機能 11a A/D変換器 11b 温度変換用テーブ
ル 11c 温度検出手段 11d 比較手段 11f 温度上昇推定処理
手段 11g メモリ 11h 最大動作周波数選
択手段 11i 周波数変換デーブ
ル 11j MPUのクロック
端子 11k 繁忙度検出手段 12 クロック制御回路 13 警報手段 14 冷却ファン R1 抵抗 Rs 温度検出素子

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 マイクロプロセッサ機能を備えたLSI
    (1) の内部に、温度検出手段(1a)と、温度検出手段(1a)
    により検出された温度と所定の設定値(1c)とを比較する
    比較手段(1b)とを設け、 温度検出手段(1a)により検出された温度が上記設定値(1
    c)を越え、比較手段(1b)が出力を発生したときアラーム
    信号(2) を発生させることを特徴とする内部に温度検出
    機能を備えたマイクロプロセッサ。
  2. 【請求項2】 マイクロプロセッサ機能を備えたLSI
    (1) の内部に、温度検出手段(1a)と、温度検出手段(1a)
    により検出された温度と所定の設定値(1c)とを比較する
    比較手段(1b)とを設け、 温度検出手段(1a)により検出された温度が上記設定値(1
    c)を越え、比較手段(1b)が出力を発生したときファン等
    の冷却機能(3) を動作させることを特徴とする内部に温
    度検出機能を備えたマイクロプロセッサ。
  3. 【請求項3】 マイクロプロセッサ機能を備えたLSI
    (1) の内部に、温度検出手段(1a)と、温度検出手段(1a)
    により検出された温度、もしくは、該温度より求めた飽
    和温度に基づきマイクロプロセッサの動作周波数を選択
    する動作周波数選択手段(1d)とを設け、 動作周波数選択手段(1d)により選択された動作周波数で
    マイクロプロセッサを動作させることを特徴とする内部
    に温度検出機能を備えたマイクロプロセッサ。
  4. 【請求項4】 マイクロプロセッサの繁忙度に応じて動
    作周波数選択手段(1d)により選択されるマイクロプロセ
    ッサの動作周波数を変化させることを特徴する請求項3
    の内部に温度検出機能を備えたマイクロプロセッサ。
JP5184631A 1993-07-27 1993-07-27 内部に温度検出機能を備えたマイクロプロセッサ Pending JPH0744408A (ja)

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