KR20070052379A - 중앙처리장치의 발열 제어 장치 및 방법 - Google Patents

중앙처리장치의 발열 제어 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 중앙처리장치(Center Process Unit)의 발열 제어를 위한 것으로, 상기 중앙처리장치의 온도를 측정하여, 측정된 온도에 따라 상기 컴퓨터 시스템의 운영체제를 통해 상기 중앙처리장치의 클럭 및 전원을 제어하는 수단을 포함하여 구성되며, 중앙처리장치의 온도 제어를 운영체제를 통해 수행함으로써 보다 안정적인 발열제어를 수행한다.
CPU, 스피드스텝, 발열제어, OS

Description

중앙처리장치의 발열 제어 장치 및 방법{Apparatus and method of heat controlling for CPU}
도 1은 종래의 스피드스텝을 이용한 컴퓨터 발열 제어 방법의 동작 순서도이다.
도 2는 종래의 스피드 스텝과 노우스 브릿지를 통한 CPU 제어의 결과를 비교한 것이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 CPU의 발열 제어 장치의 구조를 나타낸 블록도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 CPU의 발열 제어 방법의 동작 순서도이다.
본 발명은 컴퓨터의 중앙처리장치(Center Process Unit; 이하 CPU)의 발열 제어를 위한 것으로, 특히 OS(Operating System)을 통해 CPU의 클럭 및 전원을 제어하여 발열을 제어할 수 있도록 하는 CPU의 발열 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
컴퓨터 기술의 발달에 따라 컴퓨터 시스템의 연산 및 제어를 수행하는 CPU의 성능 역시 계속하여 향상되고 있다.
CPU를 구분하는 단위는 Hz로써 동작되는 클럭으로 구분할 수 있다. 상기 Hz는 주파수 단위를 의미하는데, 주파수는 일정한 크기의 전류나 전압 또는 전계와 자계의 진동(Oscillation)과 같은 주기적 현상이 단위 시간인 1초 동안에 반복되는 횟수를 말하는 것으로, 컴퓨터 내에서 발생하는 동기적 신호를 말한다.
예를 들어 CPU의 클럭 주파수가 1.6Ghz 라면 이는 1초에 약 1,600,000,000번의 신호가 발생한다는 의미이므로, 초당 발생 신호가 커지면 커질수록 CPU의 성능이 향상되는 것이다.
그러나 CPU의 성능이 향상되어 클럭주파수가 높아짐에 따라, CPU의 높은 발열과 이에 따르는 과도한 전력 소비의 문제가 발생하고 있다.
이러한 문제는 노트북과 같은 컴퓨터 시스템에서 더욱더 문제가 되는데, 이는 휴대성을 높이기 위해 소형화하여 만드는 노트북에 CPU의 발열 문제를 해결하기 위해 여러 개의 쿨링 팬을 연결할 수 없으며, 또한 배터리를 이용하여 동작하는 경우 전력 소모가 커서 사용 시간을 줄이는 등의 다양한 문제점이 발생된다.
따라서 CPU의 발열을 제어하기 위한 여러 가지 방법이 개발되고 있다.
도 1은 종래의 스피드스텝을 이용한 컴퓨터 발열 제어 방법의 동작 순서도이다.
도 1을 참조하면, 노트북의 CPU 발열 제어를 위해 스피드 스텝을 설정하기 위해서는 먼저 전원을 온(On) 하고(S101), 시스템에 따라 적용되는 바이오스(BIOS; Basic Input/Output System) 선택키를 눌러 바이오스 설정 화면을 선택한다(S102).
상기 바이오스 선택 키는 시스템에 따라 'F2'키 또는 'Ctrl+F2' 등과 같이 설정된 키이며, 시스템 부팅시 초기 화면에서 정해진 시간 내에 상기와 같은 선택키를 입력하여 바이오스 설정 화면에 들어간다.
상기 바이오스 설정 화면의 하위 메뉴 중에서 스피드스텝(Speedstep) 기능을 세팅하면(S103), 이를 적용하여 부팅을 완료한 후(S104) 스피드 스텝에 따른 CPU의 전원 및 클럭 제어를 실시하게 된다(S105).
상기 스피드 스텝 방식은 평상시 CPU를 별로 사용하지 않는 프로그램이나 전원을 직접 연결하여 사용하지 않고, 배터리를 사용하는 경우 CPU의 클럭을 낮추어 소비 전력을 줄이는 기술을 말한다.
상기 단계 S103에서 바이오스에서 스피드 스텝 기능을 세팅하지 않으면 부팅이 완료된 후(S106), 노트북의 CPU는 별도의 관리 없이 설정된 클럭 및 전원으로 동작하게 된다(S107).
이밖에 CPU의 발열을 제어하기 위해서는 CPU 이외에 노우스 브릿지를 통해 시스템 칩셋의 클럭 조절 레지스터(Clock Throttling Register)를 이용하여 제어를 하는 방식이 있을 수 있다.
그러나 상기한 노우스 브릿지를 통해 발열을 제어하는 경우는 CPU의 클럭의 동작 속도를 낮추여 발열을 줄이는 효과는 있으나, CPU의 동작 클럭만을 낮추고 CPU의 전원을 변화시키지 못함으로 충분한 발열 제어 효과를 가져오지 못한다.
도 2는 종래의 스피드 스텝과 노우스 브릿지를 통한 CPU 제어의 결과를 비교 한 것이다.
도 2를 참조하면, 노우스 브릿지를 이용한 방식과, 스피드 스텝을 이용하는 방식의 발열 제어에 대한 비교 결과를 알 수 있다.
즉, 스피드 스텝을 이용하는 방식이 CPU의 클럭 속도 및 전원 소비 제어를 동시에 할 수 있도록 함으로써 CPU의 온도를 낮추는 효과가 더 큰 것이다.
그러나 종래의 스피드 스텝을 이용하는 방식은 OS(Operating System)을 통한 설정 방식이 아닌, 부팅시의 바이오스를 통한 설정 방식을 가지기 때문에, 바이오스 세팅시의 불안정한 문제를 가지고 있으며, 이에 따라 발열 제어에 실패하는 문제가 발생한다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 컴퓨터 시스템의 CPU의 발열 제어를 수행하는데 있어서 스피드 스텝방식을 적용할 때, 스피드 스텝방식을 바이오스가 아닌 OS를 통해 설정할 수 있도록 하여 발열 제어 효과를 높일 수 있는 중앙처리장치의 발열 제어 장치 및 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 중앙처리장치의 발열 제어 장치는,
컴퓨터 시스템의 중앙처리장치의 온도를 제어하는 장치에 있어서,
상기 중앙처리장치의 온도를 체크하는 열센서; 상기 열센서가 체크하는 중앙처리장치의 온도가 설정된 온도 이상인지 여부를 판단하는 주변장치 제어부; 상기 주변장치 제어부의 판단에 따라 상기 중앙처리장치의 클럭 및 전원 설정 모드를 변경하는 응용프로그램; 및 상기 응용프로그램으로부터의 요청에 따라 상기 중앙처리장치의 클럭 및 전원설정 모드를 변경하여 적용하는 운영체제를 포함한다.
또한, 본 발명의 또 다른 중앙처리장치의 발열 제어 장치는,
컴퓨터 시스템의 중앙처리장치의 온도를 제어하는 장치에 있어서, 상기 중앙처리장치의 온도를 측정하여, 측정된 온도에 따라 상기 컴퓨터 시스템의 운영체제를 통해 상기 중앙처리장치의 클럭 및 전원을 제어하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 중앙처리장치의 발열 제어 방법은,
컴퓨터 시스템의 중앙처리장치의 온도를 제어하는 방법에 있어서, 상기 중앙처리장치의 온도를 측정하는 단계; 상기 중앙처리장치의 온도가 기준 온도이상인지 여부를 판단하는 단계; 및 상기 판단결과에 따라 상기 중앙처리장치의 클럭 및 전원 제어 모드를 운영체제를 통해 변경하여 적용하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 중앙처리장치의 발열제어를 위한 저장매체는,
컴퓨터 시스템의 중앙처리장치의 온도를 제어하는 프로그램을 저장하는 저장매체에 있어서, 상기 중앙처리장치의 클럭 및 전원 제어를 위한 기준온도를 설정하는 기능; 상기 중앙처리장치의 온도가 기준온도 이상인 경우, 제 1 설정모드에 의해 운영체제가 상기 중앙처리장치의 클럭 및 전원을 제어하도록 하는 기능; 및 상기 중앙처리장치의 온도가 기준온도 이하인 경우, 제 2 설정모드에 의해 운영체제가 상기 중앙처리장치의 클럭 및 전원을 제어하도록 하는 기능을 포함하는 프로그 램을 저장한다.
언급된 바와 같이 본 발명에 따른 중앙처리장치의 발열 제어 장치 및 방법은 CPU의 발열 제어를 위해 스피드 스텝방식을 이용할 경우, 이를 OS를 통해 설정할 수 있도록 하여 안정성을 높이고 발열 제어 효과를 높일 수 있도록 하며, 이하에서는 도면을 참조하여 중앙처리장치의 발열 제어 장치 및 방법에 대하여 보다 상세히 설명하기로 한다.
다만, 본 발명을 설명함에 있어서 종래에 공지가 되어 알려진 부분에 대해서는 자세한 설명을 생략하기로 한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 CPU의 발열 제어 장치의 구조를 나타낸 블록도이다.
도 3을 참조하면, 컴퓨터 시스템의 CPU의 발열을 제어하는 장치는 컴퓨터 시스템의 부팅시 기본적인 동작을 위해 운용되는 OS(310)와, 상기 OS(310)와 연계하여 컴퓨터 시스템의 연산 및 제어를 수행하는 CPU(350)와, CPU의 온도를 감지하는 열센서(340)와, 상기 열센서(340)가 감지하는 CPU(350)의 온도를 주기적으로 체크하여 발열 제어 모드를 판단하는 EC(Embeded controller)(330), 및 상기 EC(330)로부터 전달되는 발열 제어 모드에 따라 CPU(350)의 발열을 제어하기 위해 OS(310)를 기반으로 하여 저장되는 프로그램으로 구성되는 응용프로그램(320)을 포함하여 구성된다.
상기 OS(310)는 일반적인 컴퓨터 시스템의 운영체제인 윈도우(Windows), 맥(Mac)등을 포함하며, 응용프로그램(320)은 본 발명의 실시 예에 따라 CPU(350)의 온도에 따라 발열 제어 방식을 선택하여 동작하도록 하는 프로그램으로 구성된 응용 프로그램 이외에 다양한 응용프로그램을 포함할 수 있다.
열센서(340)는 CPU(350)의 온도를 체크하여 이를 나타내거나, 온도 정보를 보유하고 있으며, EC(330)가 주기적으로 열센서(340)의 온도 정보를 체크한다.
이때, 상기 EC(330)는 노트북 시스템에 일반적으로 탑재되는 주변기기 제어부라 할 수 있으며, 시리얼 포트 장치, 배터리 관리, 열관리, 인터넷 키보드 관리, LCD(Liquid crystal Display) 밝기 조절, 각종 키 입력 및 주변장치 제어를 수행한다.
상기와 같은 본 발명의 실시 예에 따른 구성에 따라 열센서(340)가 체크하는 CPU(350)의 온도를 EC(330)가 체크하여, 설정된 온도 이상인 경우는 이를 응용프로그램(320)으로 알려서 스피드 스텝 방식에서의 최적 배터리 모드로 CPU(350)의 클럭 및 전원 제어를 수행하도록 하며, 설정된 온도 이하로 CPU(350)의 온도가 떨어지면 사용자가 OS(310)를 통해 설정해놓았던 CPU(350) 모드로 돌아가도록 한다.
상기 스피드스텝 방식의 CPU(350)관련 동작 모드는 일반적으로 4개의 모드로 구성된다.
첫 번째는 최대성능 모드로, CPU(350)의 클럭 및 전원을 최고로 유지하여 컴퓨터 시스템의 성능을 최대로 수행할 수 있도록 하는 모드이며, 두 번째인 자동 모드는 시스템의 부하에 비례하게 CPU(350)의 클럭 및 전원을 조절하는 것이다.
그리고 세 번째 모드인 최적 배터리 모드는 CPU(350)의 클럭을 최대 클럭의 절반 이하로 줄이고, 전원도 이와 같이 떨어뜨려 전원 소비를 최소로 줄이는 것이 고, 마지막 네 번째 모드는 최대 배터리 모드로 배터리의 잔량에 따라 CPU(350)의 클럭 및 전원을 조절하여 최적 배터리보다 전원 소비를 더욱더 줄일 수 있도록 한다.
일반적으로 최대 성능 모드는 어댑터를 통해 노트북 시스템이 전원을 계속적으로 공급받는 경우에 동작하게 되며, 배터리로 노트북 시스템이 동작하는 경우는 나머지 세 개의 모드를 적절히 선택하여 동작하도록 한다.
따라서 본 발명의 실시 예와 같이 노트북 시스템의 CPU(350)가 설정된 온도 이상으로 올라간 경우는 최적 배터리 모드로 동작하도록 하여 CPU(350)의 클럭 및 전원을 최대 클럭과 전원의 절반 이하로 떨어뜨려 동작하게 함으로써 발열을 줄이도록 하는 것이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 CPU의 발열 제어 방법의 동작 순서도이다.
도 4를 참조하면, 노트북 시스템이 동작함에 따라 CPU(350)는 발열이 시작되고, 열센서(340)는 계속하여 CPU(350)의 온도를 측정하게 된다.
그리고 EC(330)는 주기적으로 열센서(340)로부터 CPU(350)의 온도를 체크하여(S401), 설정된 온도 이상으로 온도가 상승되고 있는지 여부를 판단한다(S402).
이때 설정되는 온도는 응용프로그램(320)을 통해 사용자가 선택할 수 있으며, 자동으로 CPU(350)의 성능에 따라 응용프로그램(320)이 설정하도록 하는 것이 가능하고, 일정한 범위의 온도를 설정하는 것이 가능하다.
상기 단계 S402의 판단 결과, CPU(350)의 온도가 설정된 온도 이상으로 상승했다면, EC(330)는 이를 응용프로그램(320)으로 알리고(S403), 응용프로그램(320) 는 OS(310)를 통해 CPU(350)의 발열 제어 모드를 스피드스텝의 최적배터리 모드로 운용하도록 제어한다(S404).
또한 상기 단계 S402의 판단결과, CPU(350)의 온도가 설정된 온도 이상으로 상승하지 않았다면, 설정된 온도 이하인지 여부를 확인하여(S405), 온도가 설정된 온도 이하로 떨어진 경우, EC(330)가 CPU(350)의 온도 정상을 응용 프로그램(320)으로 알린다.
응용프로그램(320)은 CPU(350)의 온도가 정상인 동안에는 OS(310)를 통해 사용자가 설정한 원래의 CPU(350) 운용 모드로 동작하도록 제어한다(S407).
즉, 사용자는 노트북 시스템을 사용하기 위하여 CPU(350)의 클럭 및 전원을 설정하고, 발열 제어를 위한 응용프로그램을 통해 적정 동작 온도범위를 미리 설정할 수 있다.
상기와 같은 설정이 끝나고, 사용자가 노트북 시스템을 사용하면 처음에는 사용자가 설정했던 클럭 및 전원을 공급받아 CPU(350)가 동작하게 된다.
그러나 계속적인 사용 또는 부하의 증가에 따라 CPU(350)의 온도가 증가하여 초기에 설정한 적정 온도 범위를 벗어나게 되면, 이를 EC(330)가 응용프로그램(320)으로 알리고, 응용프로그램(320)은 OS(310)를 통해 CPU(350)의 클럭 및 전원을 최대 클럭과 전원의 절반 이하로 공급하는 스피드스텝의 최적배터리 모드로 동작하게 한다.
상기와 같이 최적배터리 모드로 동작을 하는 동안 CPU(350)는 클럭감소와 전원감소로 인한 발열감소가 이루어지고, 온도가 떨어지게 되며 적정 동작 온도 이하 로 떨어지게 된다.
CPU(350)의 온도가 다시 적정 동작 온도 이하로 떨어지면, EC(330)는 이를 응용프로그램(320)으로 알리고, 응용프로그램(320)은 OS(310)를 통해 초기에 사용자가 설정했던 CPU(310)의 클럭 및 전원을 공급하여 동작하도록 제어한다.
상기의 과정의 반복에 의해 CPU(350)는 적정 동작 이상의 온도로 발열된 경우 적절히 발열 제어를 받을 수 있으며, 이에 따라 시스템을 보고할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 CPU의 발열 제어 장치 및 방법은 CPU(350)의 온도에 따른 클럭 및 전원 설정을 OS를 통해 제어할 수 있도록 하여 보다 안정적인 발열 제어를 수행할 수 있도록 하는 특징이 있으며, 본 발명을 올바르게 이해하는 당업자는 본 발명의 사상 범위 내에서 구성 요소의 취사선택에 의해서 또 다른 실시 예를 만들어 내는 것은 쉬운 일이다.
상기된 바와 같은 본 발명에 따른 CPU의 발열 제어 장치 및 방법은 고속의 CPU의 동작 클럭과 전원을 CPU의 온도에 따라 제어할 때, 제어 모드를 OS를 통해 간단히 설정할 수 있도록 하여 안정적인 발열 제어가 가능하게 하여 CPU를 보호하고 시스템을 보호할 수 있도록 하는 효과가 있다.

Claims (16)

  1. 컴퓨터 시스템의 중앙처리장치의 온도를 제어하는 장치에 있어서,
    상기 중앙처리장치의 온도를 체크하는 열센서;
    상기 열센서가 체크하는 중앙처리장치의 온도가 설정된 온도 이상인지 여부를 판단하는 주변장치 제어부;
    상기 주변장치 제어부의 판단에 따라 상기 중앙처리장치의 클럭 및 전원 설정 모드를 변경하는 응용프로그램; 및
    상기 응용프로그램으로부터의 요청에 따라 상기 중앙처리장치의 클럭 및 전원설정 모드를 변경하여 적용하는 운영체제;
    를 포함하는 중앙처리장치의 발열 제어 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 설정되는 온도는 상기 응용프로그램을 통해 외부 제어신호에 따라 변경할 수 있는 것을 특징으로 하는 중앙처리장치의 발열 제어 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 설정되는 온도는 일정범위의 온도 구간으로 구성되는 것을 특징으로 하는 중앙처리장치의 발열 제어 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 중앙처리장치의 클럭 및 전원 설정 모드는,
    상기 중앙처리장치의 최대 동작 클럭 및 입력 전원의 절반 이하로 클럭 및 전원을 제어하는 제 1 설정 모드와;
    외부 제어신호에 의해 설정되는 상기 중앙처리장치의 클럭 및 전원을 공급하는 제 2 설정모드
    를 포함하는 중앙처리장치의 발열 제어 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 제 1설정모드는 스피드스텝(Speedstep)방식의 최적배터리 모드인 것을 특징으로 하는 중앙처리장치의 발열 제어 장치.
  6. 컴퓨터 시스템의 중앙처리장치의 온도를 제어하는 장치에 있어서,
    상기 중앙처리장치의 온도를 측정하여, 측정된 온도에 따라 상기 컴퓨터 시스템의 운영체제를 통해 상기 중앙처리장치의 클럭 및 전원을 제어하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 중앙처리장치의 발열 제어 장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 중앙처리장치의 온도가 설정된 기준온도 이상인 경우, 상기 중앙처리장치의 클럭 및 전원을 최대 클럭 및 전원의 절반 이하로 제어하는 것을 특징으로 하 는 중앙처리장치의 발열 제어 장치.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 중앙처리장치의 설정된 기준온도 이하인 경우, 상기 중앙처리장치의 클럭 및 전원을 정상적으로 제어하는 것을 특징으로 하는 중앙처리장치의 발열 제어장치.
  9. 컴퓨터 시스템의 중앙처리장치의 온도를 제어하는 방법에 있어서,
    상기 중앙처리장치의 온도를 측정하는 단계;
    상기 중앙처리장치의 온도가 기준 온도이상인지 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 판단결과에 따라 상기 중앙처리장치의 클럭 및 전원 제어 모드를 운영체제를 통해 변경하여 적용하는 단계
    를 포함하는 중앙처리장치의 발열 제어 방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 중앙처리장치의 클럭 및 전원 제어를 위한 기준온도를 설정하는 단계를 더 포함하는 중앙처리장치의 발열 제어 방법.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 중앙처리장치의 온도가 기준온도 이하인 경우에 설정되는 클럭 및 전원 을 설정하는 단계를 더 포함하는 중앙처리장치의 발열 제어 방법.
  12. 제 9항에 있어서,
    상기 기준온도는 일정 범위의 온도구간인 것을 특징으로 하는 중앙처리장치의 발열 제어 방법.
  13. 제 9항에 있어서,
    상기 중앙처리장치의 온도가 기준온도 이상인 경우, 상기 중앙처리장치의 클럭과 전원을 최대 동작 클럭 및 입력 전원의 절반 이하로 제어하는 것을 특징으로 하는 중앙처리장치의 발열 제어 방법.
  14. 제 9항에 있어서,
    상기 중앙처리장치의 온도가 기준온도 이상이 경우, 스피드스텝 방식의 최적배터리 모드를 실행하도록 하는 것을 특징으로 하는 중앙처리장치의 발열 제어 방법.
  15. 제 9항에 있어서,
    상기 중앙처리장치의 온도가 기준온도 이하로 변경되는 경우,
    외부 제어신호에 의해 설정된 클럭 및 전원을 상기 중앙처리장치에 공급하는 것을 특징으로 하는 중앙처리장치의 발열 제어 방법.
  16. 컴퓨터 시스템의 중앙처리장치의 온도를 제어하는 프로그램을 저장하는 저장매체에 있어서,
    상기 중앙처리장치의 클럭 및 전원 제어를 위한 기준온도를 설정하는 기능;
    상기 중앙처리장치의 온도가 기준온도 이상인 경우, 제 1 설정모드에 의해 운영체제가 상기 중앙처리장치의 클럭 및 전원을 제어하도록 하는 기능; 및
    상기 중앙처리장치의 온도가 기준온도 이하인 경우, 제 2 설정모드에 의해 운영체제가 상기 중앙처리장치의 클럭 및 전원을 제어하도록 하는 기능
    을 포함하는 프로그램을 저장하는 저장매체.
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