KR20140136968A

KR20140136968A - 컴퓨터 시스템을 위한 냉각 시스템의 제어

Info

Publication number: KR20140136968A
Application number: KR20147027379A
Authority: KR
Inventors: 가우라브 카푸르; 케이스 콕스; 카렌 에스. 에케르트; 마이클 버그
Original assignee: 애플 인크.
Priority date: 2012-03-02
Filing date: 2013-02-28
Publication date: 2014-12-01
Also published as: WO2013130839A1; TW201351111A; US20130228632A1; CN104160357A

Abstract

본 개시된 실시예들은 컴퓨터 시스템을 위한 냉각 시스템을 제어하는 장치를 제공한다. 작동하는 동안, 장치는 온도 신호에 대한 추이를 결정하기 위하여 컴퓨터 시스템으로부터의 온도 신호를 모니터링한다. 그 후, 추이 기반 필터를 위한 필터 파라미터가 추이에 기초하여 선택된다. 그 후, 필터링된 온도 신호를 생성하기 위하여 추이 기반 필터를 사용하여 온도 신호가 필터링되고, 필터링된 온도 신호는 냉각 시스템을 위한 제어 신호를 생성하기 위하여 이어서 제어기를 통해 전달된다.

Description

컴퓨터 시스템을 위한 냉각 시스템의 제어{CONTROLLING A COOLING SYSTEM FOR A COMPUTER SYSTEM}

본 실시예들은 냉각 시스템을 제어하기 위한 기술에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 실시예들은 컴퓨터 시스템을 위한 냉각 시스템을 제어하기 위한 기술에 관한 것이다.

컴퓨터 시스템의 크기가 줄어들고 이들 시스템의 칩들에 의해 소비되는 전력은 증가함에 따라, 이들 칩에서 더 많은 열이 발생될 뿐만 아니라, 칩의 온도는 더 크고 급격한 변동을 겪을 수 있다. 이들 온도 변동은 다수의 원인에 의할 수 있는데, 노이즈 및 이들 고전력 칩이 그것의 전력 소비를 증가시킬 수 있는(예를 들어, "터보" 모드에 진입함으로써) 비율, 및 그로 인한 열 발생을 포함한다.

많은 칩들은 내장된 온도 센서에 기초하여 칩의 성능을 스로틀링할(throttle) 열적 자기 보호 메커니즘을 포함한다. 그러나, 이들 자기 보호 메커니즘은 통상적으로 칩에 의해 발생되는 열을 감소시키기 위하여 급격한 성능 저하를 초래한다. 이는 컴퓨터 시스템의 성능에 심각한 영향을 주어서 열악한 사용자 경험을 야기할 수 있다.

게다가, 노이즈 및 기타 칩으로부터의 온도 신호의 스파이크(spike)로 인해, 칩의 온도를 제어하려고 하는 팬 제어기가 팬 속도의 변동을 일으켜 좋지 않은 음향과 불쾌한 사용자 경험을 야기할 수 있다. 급격한 변동을 제거하기 위하여 온도 신호가 로패스(low-pass) 필터링되는 경우, 팬 제어기의 과도 응답은 느려질 것이고 칩의 온도의 실제 스파이크는 팬 제어기에 의해 적절하게 처리되지 않을 수 있다. 대안적으로, 급격한 온도 스파이크가 통과되도록 로패스 필터가 조정되는 경우, 열악한 음향 성능을 야기할 수 있는 노이즈가 더 많이 통과할 것이다.

뿐만 아니라, 통상적인 로패스 필터링 방법은 온도 신호의 평균에 수렴하고 신호에서 온도 스파이크의 첨두 포락선(peak envelope)에 수렴하지 않을 수 있다. 일부 컴퓨터 시스템에서, 평균 필터링 신호를 초과하는 급격한 온도 스파이크가 칩의 자기 보호 메커니즘으로 하여금 칩의 성능을 스로틀링하여, 열악한 사용자 경험을 야기할 수도 있다.

최근, 칩으로부터 발생되고 제거되는 열의 더욱 미세 조정된 제어로 인해, 팬의 음향 성능과 컴퓨터 시스템의 속도로 인해 사용자 경험이 불쾌하지 않도록 보장하기 위하여 냉각 시스템은 프로세서에 전달되는 로드(load)와 냉각 팬의 속도 둘 모두를 제어할 수 있도록 될 수 있다.

따라서, 컴퓨터 시스템의 사용은 컴퓨터 시스템의 냉각 시스템을 제어하는 것에 관련된 개선에 의해 가능할 수 있다.

본 개시된 실시예들은 컴퓨터 시스템을 위한 냉각 시스템을 제어하는 장치를 제공한다. 작동하는 동안, 장치는 컴퓨터 시스템으로부터 온도 신호를 모니터링하여 온도 신호에 대한 추이(trend)를 결정한다. 그 다음, 추이에 기초하여 추이 기반 필터에 대한 필터 파라미터가 선택된다. 이어서, 필터링된 온도 신호를 생성하기 위하여 추이 기반 필터를 사용하여 온도 신호가 필터링되고, 필터링된 온도 신호는 냉각 시스템을 위한 제어 신호를 생성하기 위하여 이어서 제어기를 통해 전달된다.

일부 실시예에서, 제어기를 통해 필터링된 온도 신호를 전달하는 것은 필터링된 온도 신호를 전처리(preprocessing)하여 첨두 포락선 신호를 생성하는 것을 포함한다.

일부 실시예에서, 추이를 결정하는 것은 추이를 주기적으로 결정하는 것을 포함하고, 첨두 포락선 신호를 생성하는 것은 필터링된 온도 신호에 조정된 오차를 추가하는 것을 포함한다. 조정된 오차를 생성하는 것은, 추이가 미리 결정된 임계치 미만일 때마다, 온도 신호와 필터링된 온도 신호 간의 차이인 오차값을 생성하는 것을 포함한다. 그 후, 이전의 미리 결정된 기간 동안 생성되는 하나 이상의 오차값에 기초하여 이전의 미리 결정된 기간 동안 최대 오차가 결정된다. 이어서, 최대 오차는 조정된 오차를 생성하기 위하여 필터링된다.

일부 실시예에서, 조정된 오차를 생성하기 위하여 최대 오차를 필터링하는 것은 최대 오차가 양(positive)인 경우 제1 미리 결정된 필터를 사용하고, 최대 오차가 음(negative)인 경우 제2 미리 결정된 필터를 사용하는 것을 포함한다.

일부 실시예에서, 조정된 오차를 생성하기 위하여 최대 오차를 필터링하는 것은 최대 오차가 증가하고 있는 경우 제1 미리 결정된 필터를 사용하고, 최대 오차가 감소하고 있는 경우 제2 미리 결정된 필터를 사용하는 것을 포함한다.

일부 실시예에서, 추이를 결정하는 것은 추이를 주기적으로 결정하는 것을 포함하고, 첨두 포락선 신호를 생성하는 것은 필터링된 온도 신호에 조정된 오차를 추가하는 것을 포함한다. 조정된 오차를 생성하는 것은, 추이가 미리 결정된 추이 임계치 미만일 때마다, 온도 신호와 필터링된 온도 신호 간의 차이인 오차값을 생성하는 것을 포함한다. 그 다음, 최대 오차가 결정되고 제1 미리 결정된 양 만큼 카운터가 증가된다. 그 후, 카운터가 제1 미리 결정된 카운트 임계치보다 크거나 같은 경우, 최대 오차는 조정된 오차를 생성하기 위하여 필터링된다. 뿐만 아니라, 추이가 미리 결정된 추이 임계치를 초과할 때마다, 카운터는 제2 미리 결정된 양 만큼 감소되고, 카운터가 제2 미리 결정된 카운트 임계치보다 작거나 같은 경우, 최대 오차는 영(zero)과 같도록 설정된다.

일부 실시예에서, 추이 기반 필터를 사용하여 온도 신호를 필터링하는 것은 추이 기반 필터 파라미터(trend-based filter parameter)를 사용하는 로패스 필터를 사용하여 온도 신호를 필터링하는 것을 포함한다.

일부 실시예에서, 추이 기반 필터 파라미터는, 추이가 미리 결정된 낮은 임계치 미만인 경우 미리 결정된 높은 값이고, 추이가 미리 결정된 높은 임계치 초과인 경우 미리 결정된 낮은 값이다.

일부 실시예에서, 제어 신호를 생성하는 것은 냉각 팬 제어 신호 및 스로틀링 제어 신호를 생성하는 것을 포함한다.

일부 실시예에서, 스로틀링 제어 신호를 생성하는 것은 컴퓨터 시스템의 운영 체제(operating system)에 대한 스로틀링 제어 신호를 생성하는 것을 포함한다.

일부 실시예에서, 온도 신호는 컴퓨터 시스템 내의 다이(die)의 온도 신호를 포함한다.

일부 실시예에서, 다이는, 프로세서 다이, 그래픽 처리 유닛(GPU) 다이, 및 무선 주파수(RF) 전력 증폭기를 포함하는 다이 중 하나를 포함한다.

특허 또는 출원 파일은 컬러로 만들어진 적어도 하나의 도면을 포함한다. 컬러 도면을 갖는 본 특허의 사본 또는 특허 출원 공개 공보는 요청 및 필요 수수료의 납부 시 특허청에서 제공할 것이다.
<도 1>
도 1은 실시예에 따른 컴퓨터 시스템을 나타내는 도면.
<도 2>
도 2는 실시예에 따른 온도 신호 및 추이를 나타내는 예시적인 그래프.
<도 3a 및 도 3b>
도 3a 및 도 3b는 실시예에 따른 추이 기반 필터 파라미터(trend-based filter parameter) 대 추이의 예시적인 그래프.
<도 4>
도 4는 실시예에 따른 온도 신호 및 추이 기반 필터링 신호(trend-based filtered signal)를 나타내는 예시적인 그래프.
<도 5>
도 5는 실시예에 따른 온도 신호, 추이 기반 필터링 신호 및 첨두 포락선 신호를 나타내는 예시적인 그래프.
<도 6>
도 6은 실시예에 따른 제어 신호를 생성하는 프로세스를 도시하는 플로차트.
<도 7>
도 7은 실시예에 따른 첨두 포락선 신호를 생성하는 프로세스를 도시하는 플로차트.
도면들에서, 동일한 도면 부호는 동일한 도면 요소를 나타낸다.

하기 설명은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 실시예들을 제작하고 이용할 수 있게 하도록 제시되고, 특정한 응용 및 그 요건들의 맥락에서 제공된다. 개시된 실시예들에 대한 다양한 변경들이 이들 통상의 기술자에게 용이하게 명백하게 될 것이고, 본 명세서에 정의된 일반적인 원리들은 본 개시 내용의 기술적 사상과 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예들 및 응용들에 대해서도 적용될 수 있다. 따라서, 본 발명은 도시된 실시예들로 제한되지 않으며, 본 명세서에 개시된 원리들 및 특징들과 일관되는 가장 넓은 범위를 허용받아야 한다.

본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에서 설명된 데이터 구조들 및 코드는 통상적으로 컴퓨터 판독가능 저장 매체 상에 저장되는데, 이는 컴퓨터 시스템에 의한 이용을 위한 코드 및/또는 데이터를 저장할 수 있는 임의의 디바이스 또는 매체일 수 있다. 컴퓨터 판독가능 저장 매체는 휘발성 메모리, 비휘발성 메모리, 디스크 드라이브, 자기 테이프, CD(compact disc), DVD(digital versatile disc 또는 digital video disc) 등과 같은 자기 및 광학 저장 디바이스, 또는 현재 알려져 있거나 향후에 개발될 코드 및/또는 데이터를 저장할 수 있는 다른 매체를 포함하지만, 이에 한정되지 않는다.

발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 설명되는 방법들 및 프로세스들은 상술한 바와 같은 컴퓨터 판독가능 저장 매체에 저장될 수 있는 코드 및/또는 데이터로서 구현될 수 있다. 컴퓨터 시스템이 컴퓨터 판독가능 저장 매체 상에 저장된 코드 및/또는 데이터를 판독하고 실행할 때, 컴퓨터 시스템은 데이터 구조들 및 코드로서 구현되어 컴퓨터 판독가능 저장 매체 내에 저장된 방법들 및 프로세스들을 수행한다.

뿐만 아니라, 본 명세서에 설명된 방법들 및 프로세스들은 하드웨어 모듈들 또는 장치들 내에 포함될 수 있다. 이들 모듈 또는 장치는, ASIC(Application Specific Integrated Circuit) 칩, FPGA(Field Programmable Gate Array), 특정 시간에 특정 소프트웨어 모듈 또는 코드 단편을 실행하는 전용 또는 공유 프로세서, 및/또는 현재 알려져 있거나 향후에 개발될 다른 프로그래밍가능한 논리 디바이스들을 포함할 수 있지만 이에 한정되지 않는다. 하드웨어 모듈들 또는 장치들이 활성화되는 경우, 이들은 자신이 포함하고 있는 방법들 및 프로세스들을 수행한다.

도 1은 실시예에 따른 컴퓨터 시스템을 나타낸다. 컴퓨터 시스템(100)은 중앙 처리 유닛(CPU) 코어(104A, 104B) 및 온도 센서(106)들을 구비한 다이(102)를 포함한다. 외부 제어기(108)는 다이(102)에 연결되고, 냉각 팬 속도 제어(110), 및 운영 체제(OS) 성능 제한(112)의 출력을 생성한다.

컴퓨터 시스템(100)은, 열을 발생시키고 그것의 온도가 작동 한계 내에서 능동적으로 유지되도록 요구되는 하나 이상의 컴포넌트를 포함하는 임의의 컴퓨터 시스템일 수 있다. 컴퓨터 시스템(100)은 테스크톱 컴퓨터, 랩톱 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터, 또는 스마트폰을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.

다이(102)는 하나 이상의 CPU 코어를 포함하는 임의의 다이일 수 있다. 다이(102)는 2 개의 CPU 코어(104A, 104B)를 구비한 것으로 도시되지만, 다이(102)는 본 발명을 벗어남 없이 임의의 수의 CPU 코어를 가질 수 있음을 주의한다. 일부 실시예에서, 다이(102), 및 CPU 코어(104A, 104B)는 열을 발생시키는 임의의 회로를 포함하는 다이에 의해 대체될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 다이(102) 및 CPU 코어(104A, 104B)는 그래픽 처리 유닛(GPU) 또는 무선 주파수(RF) 전력 증폭기를 포함하는 다이에 의해 대체될 수 있다.

온도 센서(106)는 임의의 유형 및 임의의 개수의 온도 센서일 수 있고, 다이(102) 상의 임의의 하나 이상의 위치 및/또는 임의의 CPU 코어 또는 다이(102) 상의 기타 회로에 위치될 수 있다. 온도 센서(106)는 임의의 적절한 디지털 또는 아날로그 신호 전송 방법을 사용하여 외부 제어기(108)에 감지된 온도를 전달한다. 일부 실시예에서, 온도 센서(106)는 연속적인 신호와 같이 온도를 보고할 수 있는 반면, 다른 실시예에서는 초당 1 회와 같은 규칙적인 간격마다 온도가 보고된다. 본 발명으로부터 벗어남 없이 임의의 보고 간격이 사용될 수 있음을 주의한다.

외부 제어기(108)는 본 발명에 따라 온도 센서(106)로부터 온도 신호를 수신하고, 냉각 팬 속도 제어(110) 및 OS 성능 제한(112)을 출력할 수 있는 임의의 모듈 또는 장치이다. 외부 제어기(108)는 임의의 기술로 구현될 수 있고, 일부 실시예에서 외부 제어기(108)는 CPU 코어(104A 또는 104B)의 하나 이상의 리소스, 또는 도 1에 도시되지 않은 컴퓨터 시스템(100)의 기타 리소스를 사용하여 구현된다. 게다가, 일부 실시예에서, 다이(102)는 하나 이상의 CPU 및/또는 기타 컴포넌트를 포함할 수 있는 시스템 온 칩(SoC)이고, 외부 제어기(108)는 SoC 상에서 부분적으로 또는 전체적으로 실행되는 하드웨어 및/또는 소프트웨어에서 구현될 수 있다.

아래 논의에서, 하나의 온도 신호에 대한 프로세스 단계가 기재되지만, 동일한 단계가 일반성을 잃지 않고 온도 센서(106)들로부터의 각각의 온도 신호에 독립적으로 적용될 수도 있음을 주의한다. 일부 실시예에서, 각각의 온도 센서(106)들로부터의 온도 신호는 아래에 기재된 바와 같이 처리되지만, 다른 실시예에서는 온도 센서(106)들로부터의 온도 신호는 조합되어(예를 들어, 평균됨) 처리를 위한 하나의 온도 신호가 된다. 또 다른 실시예에서, 하나 이상의 온도 센서가 다이(102) 상에 존재하면, 온도 신호는 별개의 그룹으로 조합되고 분석될 수 있다.

컴퓨터 시스템(100)이 작동하는 동안, 온도 센서(106)들은 다이(102)의 온도를 측정한다. 온도 센서(106)들에 의해 생성되는 온도 신호는 외부 제어기(108)로 전송된다. 그러면, 외부 제어기(108)는 온도 신호의 추이를 결정한다. 온도 신호의 추이는 임의의 적절한 기술을 사용하여 결정될 수 있다. 일 실시예에서, 추이는 다음과 같이 결정된다. 온도 신호는 신호 f1을 생성하는 무한 임펄스 응답 싱글 폴 로패스 필터(infinite-impulse-response single-pole low-pass filter)를 사용하여 1차 필터링된다. 이어서, 신호 f1은 동일한 필터를 사용하여 2차 필터링되어 신호 f2를 생성한다. 그리고 나서, 추이는 f1으로부터 f2를 차감함으로써 결정된다. 일부 실시예에서, 필터는 이산 시간 구현을 사용하여 실현될 수 있지만, 다른 실시예에서는 온도 신호는 주파수 도메인으로 변형되어 필터링된다. 일부 실시예에서 일부 또는 모든 신호는 이산 시간 샘플과 같이 나타낼 수 있음을 주의한다.

도 2는 컴퓨터 시스템(100)의 온도 신호(202) 및 추이(204)의 예시적인 그래프를 도시한다. 온도 신호(202)는, 수직 축 상의 섭씨 온도 단위의 온도와 수평 축 상의 초 단위의 시간을 나타내는, 온도 센서(106)들 중 하나에 의해 측정되는 온도 신호의 샘플 플롯(plot)이다. 추이(204)의 플롯에서, 수직 축은 상대적인 단위이고, 수평 축은 초 단위 시간이다. 도 2로부터 추이(204)는 온도 신호(202)의 과도적인 상승 부분 동안 더 크고 온도 신호(202)의 상대적으로 정상 상태(steady-state)인 부분 동안은 더 작다는 점을 주의한다.

도 1을 다시 참조하면, 외부 제어기(108)가 온도 신호의 추이를 결정한 뒤, 이어서 외부 제어기(108)는 추이에 기초하여 추이 기반 필터 파라미터를 선택한다. 도 3a 및 도 3b는 실시예에 사용하기 위한 추이 기반 필터 파라미터의 예시적인 그래프를 도시한다. 이 그래프들에서 수직 축은 필터 파라미터이고, 수평 축은 추이이다. 도 3a에서, 추이 기반 필터 파라미터(302)는 추이의 절대값이 낮으면 높고, 추이의 절대값이 높으면 낮다. 도 3b에서, 추이 기반 필터 파라미터(304)는 추이가 낮으면(음(negative)의 추이값 포함) 높고, 추이가 높으면 낮다. 일부 실시예에서, 추이 기반 필터 파라미터(302)가 사용될 수 있지만, 다른 실시예에서는 추이 기반 필터 파라미터(304)가 사용될 수 있음을 주의한다. 게다가, 추이와 필터 파라미터 사이의 다른 함수적 관계는 본 발명에서 벗어남 없이 추이 기반 필터 파라미터를 결정하는 데 사용될 수 있음을 주의한다. 어느 추이 기반 필터 파라미터를 사용할지에 대한 결정은 아래에서 논의될 것이다.

외부 제어기(108)의 작동으로 돌아가서, 외부 제어기(108)가 온도 신호로부터 결정된 추이에 기초하여 필터 파라미터를 선택하면, 이어서 외부 제어기(108)는 선택된 추이 기반 필터 파라미터에 기초하여 필터를 사용하여 온도 신호를 필터링한다. 일부 실시예에서, 온도 신호는 선택된 추이 기반 필터 파라미터에 기초하여 시간 상수를 갖는 로패스 필터를 사용하여 필터링된다. 이 실시예들에서, 추이 기반 필터 파라미터(302)가 사용되는 경우, 추이의 절대값이 높으면, 로패스 필터의 시간 상수는 낮다. 이는 로패스 필터의 통과 대역을 확장시켜, 필터링된 신호가 온도 신호에 나타난 큰 크기의 추이를 더 근접하게 모방할 수 있도록, 온도 신호의 더 높은 주파수 성분이 필터를 통과하도록 허용한다. 추이의 절대값이 낮으면, 시간 상수가 높아서, 필터의 통과 대역을 좁히고 온도 신호의 높은 주파수 성분(예를 들어, 노이즈)을 감소시키지만, 온도 신호의 낮은 주파수 부분은 통과하도록 허용한다.

추이 기반 필터 파라미터(302)가 사용되면, 매우 음(negative)인 추이들은 낮은 시간 상수 로패스 필터로 필터링됨을 주의한다. 이는 온도 신호의 값이 작아짐에 따라(즉 음의 추이) 큰 규모의 음의 추이가 추적될 수 있도록 더 많은 높은 주파수 성분이 필터를 통과하도록 허용한다. 대안적으로, 추이 기반 필터 파라미터(304)가 사용되면, 매우 음인 추이들은 더 큰 시간 상수로 필터링된다. 이는 큰 규모의 음의 추이가 완전히 추적되지 않고, 따라서 필터링되는 온도 신호가 온도 신호 만큼 빠르게 작아지지 않도록(즉, 음의 추이를 따름), 높은 주파수 성분이 더 적게 필터를 통과하도록 허용한다.

도 4는, 수직 축 상의 섭씨 온도 단위의 온도 및 수평 축 상의 초 단위의 시간을 나타내는, 온도 신호(202), 필터링된 온도 신호(402)를 나타내는 예시적인 그래프를 도시한다. 필터링된 온도 신호(402)는 평균 온도 신호(202)에 수렴한다는 점을 주의한다.

일반적으로 필터 파라미터의 형상 및/또는 값 대 추이 기반 필터 파라미터에 대한 추이는 컴퓨터 시스템(100)의 다양한 작동 모드에 대한 온도 신호(즉, 입력)에 비교되는 추이 기반 필터의 출력을 포함하지만 이에 제한되지 않는 정보에 기초하여 결정될 수 있음을 주의한다. 게다가, 일부 실시예에서, 필터 파라미터의 형상 및 값 대 추이 기반 필터 파라미터에 대한 추이 그래프는 컴퓨터 시스템(100), 또는 컴퓨터 시스템(100) 내의 임의의 서브시스템의 성능 특성, 예컨대 냉각 팬의 음향, 프로세서 속도의 스로틀링, 또는 기타 사용자 경험 관련 성능 기준에 기초하여 선택될 수 있다.

일부 실시예에서, 필터링된 온도 신호는 온도 신호의 첨두에 또는 그것에 근사하게 수렴하는 첨두 포락선 신호를 생성하기 위하여 추가로 처리된다. 일 실시예에서, 외부 제어기(108)는 다음과 같이 첨두 포락선 신호를 생성한다. 추이가 미리 결정된 값 미만인 경우, 외부 제어기(108)는 온도 신호로부터 필터링된 온도 신호를 차감함으로써 오차값을 생성한다. 이어서, 외부 제어기는 미리 결정된 이전 기간(예를 들어, 10 초)에 걸쳐 최대 오차를 결정한다. 그 후, 최대 오차값은 로패스 필터링되고, 이 필터링된 최대 오차는 첨두 포락선 신호를 생성하기 위하여 추이 기반 필터링 신호에 더해진다. 일부 실시예에서, 최대 오차는 이전의 미리 결정된 기간마다 결정되고, 이 최대 오차값의 세트는 로패스 필터의 이산 시간 구현을 사용하여 로패스 필터링된다.

일부 실시예에서, 최대 오차값을 필터링하는 데 사용되는 필터(예를 들어, 필터의 유형 및/또는 필터 파라미터)는 최대 오차의 현재값이 양인지 음인지, 또는 최대 오차의 현재 추이가 증가하고 있는지 감소하고 있는지를 포함하지만 이에 제한되지 않는 최대 오차값의 세트 및/또는 필터링된 최대 오차의 하나 이상의 특성에 기초하여 결정될 수 있음을 주의한다. 예를 들어, 최대 오차값의 세트는, 현재 최대 오차가 현재 필터링된 최대 오차보다 크면 제1 유형의 필터를 사용하고, 현재 최대 오차가 현재 필터링된 최대 오차보다 작으면 제2 유형의 필터를 사용하여 필터링될 수 있다.

추이가 미리 결정된 값 초과인 경우, 이전에 필터링된 최대 오차가 첨두 포락선 신호를 생성하기 위하여 추이 기반 필터링 신호에 더해진다. 일부 실시예에서, 추이가 미리 결정된 값 초과이면, 추이 기반 필터링 신호는 최대 포락선 신호로서 사용된다. 일부 실시예에서, 최대 오차를 필터링하는 데 사용되는 필터 파라미터 및 필터의 유형, 및 각각의 최대 오차값이 결정되는 미리 결정된 이전 기간은 최대 포락선 신호와 온도 신호 사이의 관계, 및 컴퓨터 시스템(100), 또는 컴퓨터 시스템(100) 내의 임의의 서브시스템의 성능 특성, 예컨대 냉각 팬의 음향, 처리 속도의 스로틀링, 또는 기타 사용자 경혐 관련 성능 기준에 기초하여 선택됨을 주의한다.

도 5는, 수직 축 상의 온도 및 수평 축 상의 시간을 나타내는, 온도 신호(202), 필터링된 온도 신호(402), 및 첨두 포락선 신호(502)를 나타내는 예시적인 그래프를 도시한다. 첨두 포락선 신호(502)는 온도 신호(202)의 첨두에 근사하게 수렴함을 주의한다.

도 1을 다시 참조하면, 이어서 외부 제어기(108)는 냉각 팬 속도 제어(110) 및 OS 성능 제한(112)과 같은 냉각 시스템 제어 신호를 생성하기 위하여 첨두 포락선 신호(502)를 사용한다. 일부 실시예에서, 냉각 팬 속도 제어(110) 및 OS 성능 제한(112)은 외부 제어기(108)의 내부 또는 외부에서 작동하는 하나 이상의 비례-적분-미분 (PID) 제어기(미도시)를 사용하여 외부 제어기(108)에 의해 생성된다. 도 1의 실시예에서, 냉각 팬 속도 제어(110)는 다이(102)를 냉각시키기 위하여 위치지정되는 하나 이상의 냉각 팬(미도시)의 속도를 제어하는 데 사용되고, OS 성능 제한(112)은 CPU 코어 내에서 발생되는 열을 제어하기 위하여 CPU 코어(104A, 104B) 중 하나 이상에 대하여 성능 제한을 설정하기 위하여 컴퓨터 시스템(100)의 운영 체제(미도시)에 의해 사용된다. 성능 제한은 클럭 속도를 감소시키는 것, 및 다른 프로세서의 큐로 작업을 전달하는 것을 포함하는 입력 큐(input queue) 내의 작업 유형 및/또는 타이밍을 제어하는 것 중 하나 이상을 포함하지만 이에 제한되지 않는, OS의 제어 하에서 임의의 이용가능한 메커니즘, 또는 CPU에 의해 발생되는 열을 감소시키거나 그렇지 않으면 제어할 수 있는 임의의 기타 메커니즘을 사용하여 OS에 의해 부여될 수 있다.

다중 온도 센서를 구비한 실시예에서, 외부 제어기(108)는 각각의 온도 센서로부터의 온도 신호에 대하여 필터링된 온도 신호 및/또는 첨두 포락선 신호를 생성할 수 있음을 주의한다. 그 후, 외부 제어기(108)는 다중 온도 신호로부터 생성된 필터링된 온도 신호 또는 첨두 포락선 신호 중 가장 큰 것에 기초하여 냉각 팬 속도 제어(110) 및 OS 성능 제한(112)과 같은 냉각 시스템 제어 신호를 생성할 수 있다. 일부 실시예에서, 외부 제어기(108)는 다이 상의 다중 온도 센서로부터의 온도 신호에 기초하여 다중 CPU 코어를 위한 다중 팬 및/또는 OS 성능 제한에 대한 독립적인 냉각 시스템 제어 신호를 생성할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 다이의 각 CPU 코어는 외부 제어기에 전달되는 별도의 온도 신호를 생성하는 연관된 온도 센서를 갖는다. 외부 제어기는 본 명세서에 기재된 프로세스를 이용하여 각각의 온도 신호에 기초하여 첨두 포락선 신호를 생성한다. 이어서, 외부 제어기는 가장 높은 첨두 포락선 신호에 기초하여 냉각 팬 속도를 제어하기 위하여 제어 신호를 생성하지만, 각 CPU 코어에 대한 OS 성능 제한은 각 CPU 코어와 연관된 온도 센서로부터의 온도 신호에 대한 첨두 포락선 신호에 기초하여 결정될 수 있다.

도 6은 실시예에 따른 냉각 시스템 제어 신호를 생성하는 프로세스를 도시하는 플로차트를 나타낸다. 우선, 컴퓨터 시스템의 온도가 모니터링된다(단계 602). 이어서, 모니터링된 온도 신호의 추이가 결정되고(단계 604), 추이에 기초하여 추이 기반 필터 파라미터가 선택된다(단계 606). 그 다음, 추이 기반 필터에서 추이 기반 필터 파라미터를 사용하여 온도 신호가 필터링된다(단계 608). 온도 신호, 추이, 및 필터링된 온도 신호에 기초하여 첨두 포락선 신호가 생성된다(단계 610). 단계 610은 도 7을 참조하여 아래에서 더 자세히 논의될 것임을 주의한다. 이어서, 첨두 포락선 신호에 기초하여 냉각 시스템 제어 신호가 생성된다(단계 612).

도 7은 실시예에 따른 온도 신호, 추이, 및 필터링된 온도 신호로부터 첨두 포락선 신호를 생성하는 프로세스를 도시하는 플로차트를 나타낸다. 우선, 추이가 미리 결정된 추이 임계치보다 작은 경우(단계 702), 온도 신호에서 필터링된 온도 신호를 차감함으로써 오차값이 생성된다(단계 704). 그 후, 최대 오차가 오차값보다 작으면(단계 706), 최대 오차는 오차값과 동일하게 설정되고(단계 708) 프로세스는 단계 710으로 이어진다. 최대 오차가 오차값보다 작지 않으면(단계 706), 프로세스는 또한 단계 710으로 이어진다. 단계 710에서, 크레딧 카운터는 1 만큼 증가한다.

그 후, 크레딧 카운터가 미리 결정된 카운트 임계치(10으로 도시됨)보다 크거나 같으면(단계 712), 하나 이상의 이전의 미리 결정된 기간의 각각 동안 생성된 최대 오차값을 로패스 필터링함으로써 필터링된 최대 오차가 생성된다(단계 714). 일부 실시예에서, 이전에 생성된 최대 오차값 모두는 이 단계에서 로패스 필터링된다. 앞서 논의한 바와 같이, 이 단계에서의 로패스 필터에 대한 필터 파라미터는, 현재 최대 오차값이 양인지 음인지, 또는 현재 최대 오차값이 현재 필터링된 최대 오차보다 큰지 작은지와 같은 최대 오차값 및/또는 필터링된 최대 오차의 특성에 기초하여 선택될 수 있음을 주의한다. 게다가, 일부 실시예에서, 크레딧 카운터는 리셋되고 최대 오차값은 시간 정렬된 최대 오차값의 세트에 저장된다. 그 후, 크레딧 카운터가 미리 결정된 카운트 임계치에 다시 도달할 때까지 새로운 최대 오차값이 결정된다(즉, 단계 708).

그 후, 프로세스는 단계 716으로 이어진다. 단계 712에서, 크레딧 카운터가 10 보다 크거나 같지 않으면, 프로세스는 또한 단계 716으로 이어진다. 단계 716에서, 첨두 포락선 신호는 필터링된 최대 오차 신호에 필터링된 온도 신호를 더함으로써 생성된다.

단계 702로 돌아가서, 추이가 미리 결정된 추이 임계치보다 작지 않은 경우(단계 702), 크레딧 카운터는 미리 결정된 양 만큼(4로 도시됨) 감소된다(단계 718). 그 후, 크레딧 카운터가 0보다 작지 않으면(단계720), 프로세스는 단계 716으로 이어진다. 크레딧 카운터가 0보다 작으면(단계 720), 최대 오차는 0으로 설정되고(단계 722) 프로세스는 단계 716으로 이어진다.

일부 실시예에서 단계 712의 미리 결정된 카운트 임계치 및 단계 718의 미리 결정된 양(4로 도시됨)은 컴퓨터 시스템, 또는 컴퓨터 시스템 내의 임의의 서브시스템의 성능 특성, 예컨대 냉각 팬의 음향, 처리 속도의 스로틀링, 또는 기타 사용자 경험 관련 성능 기준에 기초하여 결정될 수 있음을 주의한다.

전술한 다양한 실시예들에 대한 설명은 단지 예시 및 설명의 목적으로 제시되어 왔다. 이는 본 발명을 개시된 형태들로 완전하게 하거나 제한하도록 의도되지 않는다. 따라서, 많은 수정 및 변화가 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 기술자에게 명백할 것이다. 게다가, 전술한 개시 내용은 본 발명을 한정하도록 의도되지 않는다.

Claims

컴퓨터 시스템을 위한 냉각 시스템을 제어하기 위한 방법으로서,
상기 컴퓨터 시스템으로부터의 온도 신호를 모니터링하여 상기 온도 신호에 대한 추이(trend)를 결정하는 단계;
상기 결정된 추이에 기초하여 추이 기반 필터(trend-based filter)에 대한 필터 파라미터를 선택하는 단계;
필터링된 온도 신호를 생성하기 위하여 상기 추이 기반 필터를 사용하여 상기 온도 신호를 필터링하는 단계; 및
상기 냉각 시스템을 제어하는 제어 신호를 생성하기 위하여 제어기를 통해 상기 필터링된 온도 신호를 전달하는 단계
를 포함하는, 방법.
제1항에 있어서, 상기 제어기를 통해 상기 필터링된 온도 신호를 전달하는 단계는 상기 필터링된 온도 신호를 전처리(preprocessing)하여 첨두 포락선 신호(peak envelope signal)를 생성하는 단계를 포함하는, 방법.
제2항에 있어서, 상기 추이를 결정하는 단계는 상기 추이를 주기적으로 결정하는 단계를 포함하고, 상기 첨두 포락선 신호를 생성하는 단계는 상기 필터링된 온도 신호에 조정된 오차를 추가하는 단계를 포함하고, 상기 조정된 오차를 생성하는 단계는,
상기 추이가 미리 결정된 임계치 미만일 때마다,
상기 온도 신호와 상기 필터링된 온도 신호 간의 차이인 오차값을 생성하는 단계;
이전의 미리 결정된 기간 동안 생성되는 하나 이상의 오차값에 기초하여 상기 이전의 미리 결정된 기간 동안의 최대 오차를 결정하는 단계; 및
상기 조정된 오차를 생성하기 위하여 상기 최대 오차를 필터링하는 단계를 포함하는, 방법.
제3항에 있어서, 상기 조정된 오차를 생성하기 위하여 상기 최대 오차를 필터링하는 단계는 상기 최대 오차가 양(positive)인 경우 제1 미리 결정된 필터를 사용하고, 상기 최대 오차가 음(negative)인 경우 제2 미리 결정된 필터를 사용하는 단계를 포함하는, 방법.
제3항에 있어서, 상기 조정된 오차를 생성하기 위하여 상기 최대 오차를 필터링하는 단계는 상기 최대 오차가 증가하고 있는 경우 제1 미리 결정된 필터를 사용하고, 상기 최대 오차가 감소하고 있는 경우 제2 미리 결정된 필터를 사용하는 단계를 포함하는, 방법.
제2항에 있어서, 상기 추이를 결정하는 단계는 상기 추이를 주기적으로 결정하는 단계를 포함하고, 상기 첨두 포락선 신호를 생성하는 단계는 상기 필터링된 온도 신호에 조정된 오차를 추가하는 단계를 포함하고, 상기 조정된 오차를 생성하는 단계는,
상기 추이가 미리 결정된 추이 임계치 미만일 때마다,
오차값을 생성하는 단계;
최대 오차를 결정하는 단계;
제1 미리 결정된 양 만큼 카운터를 증가시키는 단계;
상기 카운터가 제1 미리 결정된 카운트 임계치보다 크거나 같은 경우, 상기 조정된 오차를 생성하기 위하여 상기 최대 오차를 필터링하는 단계;
상기 추이가 상기 미리 결정된 추이 임계치 초과일 때마다,
제2 미리 결정된 양 만큼 상기 카운터를 감소시키는 단계; 및
상기 카운터가 제2 미리 결정된 카운트 임계치보다 작거나 같은 경우, 상기 최대 오차를 영(zero)과 같도록 설정하는 단계를 포함하는, 방법.
제1항에 있어서, 상기 추이 기반 필터를 사용하여 상기 온도 신호를 필터링하는 단계는 추이 기반 필터 파라미터를 사용하는 로패스 필터(low-pass filter)를 사용하여 상기 온도 신호를 필터링하는 단계를 포함하는, 방법.
제7항에 있어서, 상기 추이 기반 필터 파라미터는,
상기 추이가 미리 결정된 낮은 임계치 미만인 경우, 미리 결정된 높은 값이고,
상기 추이가 미리 결정된 높은 임계치 초과인 경우, 미리 결정된 낮은 값인, 방법.
제1항에 있어서, 상기 제어 신호를 생성하는 것은 냉각 팬 제어 신호 및 스로틀링 제어 신호(throttling control signal)를 생성하는 것을 포함하는, 방법.
제9항에 있어서, 상기 스로틀링 제어 신호를 생성하는 것은 상기 컴퓨터 시스템의 운영 체제(operating system)에 대한 스로틀링 제어 신호를 생성하는 것을 포함하는, 방법.
제1항에 있어서, 상기 온도 신호는 상기 컴퓨터 시스템 내의 다이(die)의 온도 신호를 포함하는, 방법.
제11항에 있어서, 상기 다이는, 프로세서 다이, 그래픽 처리 유닛(GPU) 다이, 및 무선 주파수(RF) 전력 증폭기를 포함하는 다이 중 하나를 포함하는, 방법.
컴퓨터에 의해 실행 시, 상기 컴퓨터로 하여금 컴퓨터 시스템을 위한 냉각 시스템을 제어하기 위한 방법을 수행하도록 하는 명령어들을 저장하는 컴퓨터 판독가능 저장 매체로서, 상기 방법은,
상기 컴퓨터 시스템으로부터의 온도 신호를 모니터링하여 상기 온도 신호에 대한 추이를 결정하는 단계;
상기 결정된 추이에 기초하여 추이 기반 필터에 대한 필터 파라미터를 선택하는 단계;
필터링된 온도 신호를 생성하기 위하여 상기 추이 기반 필터를 사용하여 상기 온도 신호를 필터링하는 단계; 및
상기 냉각 시스템을 제어하는 제어 신호를 생성하기 위하여 제어기를 통해 상기 필터링된 온도 신호를 전달하는 단계
를 포함하는, 컴퓨터 판독가능 저장 매체.
제13항에 있어서, 상기 제어기를 통해 상기 필터링된 온도 신호를 전달하는 단계는 상기 필터링된 온도 신호를 전처리하여 첨두 포락선 신호를 생성하는 단계를 포함하는, 컴퓨터 판독가능 저장 매체.
제13항에 있어서, 상기 추이를 결정하는 단계는 상기 추이를 주기적으로 결정하는 단계를 포함하고, 상기 첨두 포락선 신호를 생성하는 단계는 상기 필터링된 온도 신호에 조정된 오차를 추가하는 단계를 포함하고, 상기 조정된 오차를 생성하는 단계는,
상기 추이가 미리 결정된 임계치 미만일 때마다,
오차값을 생성하는 단계;
이전의 미리 결정된 기간 동안 생성되는 하나 이상의 오차값에 기초하여 상기 이전의 미리 결정된 기간 동안의 최대 오차를 결정하는 단계; 및
조정된 오차를 생성하기 위하여 상기 최대 오차를 필터링하는 단계를 포함하는, 컴퓨터 판독가능 저장 매체.
제13항에 있어서, 상기 추이 기반 필터를 사용하여 상기 온도 신호를 필터링하는 단계는 로패스 필터를 사용하여 상기 온도 신호를 필터링하는 단계를 포함하고, 상기 로패스 필터는 추이 기반 필터 파라미터를 사용하고, 상기 추이 기반 필터 파라미터는,
상기 추이가 미리 결정된 낮은 임계치 미만인 경우, 미리 결정된 높은 값이고,
상기 추이가 미리 결정된 높은 임계치 초과인 경우, 미리 결정된 낮은 값인, 컴퓨터 판독가능 저장 매체.
제13항에 있어서, 상기 제어 신호를 생성하는 것은 냉각 팬 제어 신호 및 스로틀링 제어 신호를 생성하는 것을 포함하는, 컴퓨터 판독가능 저장 매체.
제17항에 있어서, 상기 스로틀링 제어 신호를 생성하는 것은 상기 컴퓨터 시스템의 운영 체제에 대한 스로틀링 제어 신호를 생성하는 것을 포함하는, 컴퓨터 판독가능 저장 매체.
컴퓨터 시스템을 위한 냉각 시스템을 제어하기 위한 장치로서,
상기 컴퓨터 시스템을 위한 온도 신호에 대한 추이를 결정하도록 구성되는 추이 결정 장치;
상기 추이 결정 모듈에 연결되고 상기 결정된 추이에 기초하여 추이 기반 필터에 대한 필터 파라미터를 선택하도록 구성되는 필터 파라미터 선택 모듈;
상기 필터 파라미터 선택 모듈에 연결되고 상기 추이 기반 필터를 사용하여 상기 온도 신호를 필터링하도록 구성되는 추이 기반 필터링 모듈; 및
상기 추이 기반 필터링 모듈에 연결되고 상기 필터링된 온도 신호를 사용하여 생성된 첨두 포락선 신호에 기초하여 상기 냉각 시스템을 제어하는 제어 신호를 생성하도록 구성되는 제어기
를 포함하는, 장치.
제19항에 있어서, 상기 추이 결정 모듈, 상기 필터 파라미터 선택 모듈, 상기 추이 기반 필터링 모듈, 및 상기 제어기는 모두 시스템-온-칩(SoC)에서 구현되고, 상기 온도 신호는 상기 SoC의 온도 신호를 포함하는, 장치.
제19항에 있어서, 상기 추이 결정 모듈, 상기 필터 파라미터 선택 모듈, 상기 추이 기반 필터링 모듈, 및 상기 제어기는 모두 하나 이상의 제어기 다이 상의 외부 제어기 상에서 구현되고, 상기 온도 신호는 프로세서 다이의 온도 신호를 포함하는, 장치.
제19항에 있어서, 상기 제어 신호는 냉각 팬 제어 신호 및 스로틀링 제어 신호를 포함하고, 상기 스로틀링 제어 신호는 상기 컴퓨터 시스템의 운영 체제에 대한 스로틀링 제어 신호를 포함하는, 장치.