TW201234154A - Processor temperature controlling method and controller - Google Patents

Description

201234154 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明内容是有關於一種控制系統，且特別是有關於一種控制處 理器溫度的系統。 【先前技術】 現代的處理器以非常尚的處理速率運作，因此產生大量的熱，且 產生的熱必須被消散來防止過熱所導致處理器的損壞。一般而言，風 扇是用來散熱，並防止處理器過熱，但為了避免風扇嗓音和風扇運作 時本身能量的浪費，通常會依據欲散熱的程度來控制風扇速度，舉例 來說，可依照處理器的功率消耗來控制風扇速度。 然而，判定處理器的功率消耗並不容易，且在某些情況下，是需 要在沒有處理器的功率消耗資訊的狀態來控制風扇速度。 在相對低功率消耗的範圍内’風扇速度的判定是由兩個相互消長 的因素所影響’其中在-方面，通常會使用盡可能低的風扇速度來減 少風扇的功率雜’但另_方面，又希望確保處理㈣溫度不會超過 一溫度臨界值。 【發明内容】 本發明内容之―技術態樣係關於-種處理器溫度控制方法，其中 控制器^冷卻單元（此冷卻單元在下面應时也廣泛代表散熱單 元像疋風扇）之所需參數，例如風扇速度，在處理器中至少一八 的操作區間内使用兩稀X^^當曾、土 ^ & η 阳種不_祕法，並藉由不同演算法計算出之數 201234154 值所組成的函數中選取實際風扇速度。雖然前後使用兩種不同的演算 法使控制任務更為複雜，但依據本發明之一態樣，達到較佳控制的優 勢被視為更重要的’特別是考慮到控制器可使用的資訊有限時。 在本發明之某些實施例中，在任何時間所選取的實際風扇速度是 由其中一演算法計算而得之風速，例如較低的風扇速度。選擇性地， 第一個演算法是風扇在某溫度限制下具有一最低風扇速度，選擇性地 考量到不只是現行的風扇速度，也包含考量過去的溫度及（或）未來 的溫度估計值。在料實施射，料-演算法至少部分地與溫度的 微分有關，像是使用比_分微分方法或是比例積分微分方法的變 形及（或）至少部分地與溫度的積分有關或與處理器於現行溫度的 時間或處理ϋ遇闕殊情況下的時間有H演算法是選擇性地針 對達到風扇的平穩運作而沒有突然的風扇速度改變及（或）處理器溫 度的過衝。在某些實施例巾，第二演算法在處理^所對應的每個溫度 範圍内定義一可用的最大風扇速度。 在本發明的某些實施例中’控制器所應用的兩種不同演算法只使 用在處理ϋ部分的操作區間0選擇性地，這兩種演算法只有使用在當 處理器度低於-特定溫度臨界值時及（或）當處理器的功率消耗低 於-預㈣界㈣演算法可絲確保在㈣部分的處理器操 作區間中使用不同的控制架構下有—平穩轉換點。 人因此依據本發明之一實施例提出了一種處理器溫度控制方法，包 含監控處理ϋ於現行狀II之至少—參數，躺此至少一參數位於複數 個數值區間中之何者。 當此至少-參數位於第—數值區間内時，基於處理器溫度使用第 方法決疋對應於冷卻參數之第一所需數值。基於處理器溫度使用第 201234154 二方法決定對應於冷卻參數之第二所需數值，其中冷卻參數之數值從 對應於一低處理器溫度之低數值增加到對應於一高處理器溫度之較高 數值而代表更多冷卻。接著由第一所需數值與第二所需數值組成的函 數中選取冷卻參數之數值。而當此至少—參數位於第二數值區間内 時，基於處理器之溫度使用第三方法選取冷卻參數之數值。此方法更 進-步包含控制-處理器之冷卻單元，其㈣方式係依據闕取之冷 部參數之數值控制，以及週期性地重複監控步驟、區間判斷步驟、數 值選取步驟以及控制步驟。 選擇j·生地，處理器於現行狀態之至少一參數包含處理器溫度及 (或）處理器用電率。選擇性地，在第一數值區間内之至少一參數之 數值全。卩小於在第二數值區間内之至少—參數之數值。選擇性地，決 定第二所需數值之步驟包含確定處理㈣反應的溫度為第—數值區間 之最高溫度的情況外，依據處理ϋ溫度以及處理ϋ於現行狀態下由第 二方法所選取之冷卻參數之數值決定此第二所需數值。 ，選擇1±地’決疋第—所需數值之步驟包含確定處理器的反應的溫 度為第數值區間之最南溫度的情況外，依據處理器溫度、處理器於 現打狀態下由第三方法所選取之冷卻參數之數偏及在處理器溫度與 冷卻參數間之至少-預定關係決定第二所需數值，其中冷卻參數從第 -數值區間之最低處理II溫度所對應之減值逐漸増加到第—數值區 間之最高處理器溫度所對應之高數值。 選擇)生地’在此至少_預定關係中’冷卻參數從第—數值區間之 最低處理紅度所職之贿鮮_加到第—數值㈣之最高處理 器溫度所對應之高數值。 選擇性地’決定第二所需數值之步魏含依_ ®溫度決定第二 201234154 所需數值。選擇性地，決定第二所需數值之步驟包含依據處理器於現 行狀態下在第二數值區間内之最低溫度時由第三方法所選取之冷卻參 數之數值決定第二所需數值。選擇性地，在第一數值區間與第二數值 區間彼此間之一轉換點對應之第二所需數值，與在轉換點使用第三方 法所得的數值相等。選擇性地，在第一數值區間與第二數值區間彼此 間之一轉換點對應之第二所需數值，與在轉換點使用第三方法所得的 數值相近，且最高差距為20%、10%、或5%β選擇性地，冷卻參數包 含風扇速度。 選擇性地，決定第一所需數值之步驟包含使用一控制方法決定第 一所需數值，且控制方法至少部分地基於處理器溫度之未來趨勢估計 值。選擇性地，決定第一所需數值之步驟包含使用一控制方法決定第 一所需數值，且控制方法至少部分地基於處理器溫度之過去值。選擇 性地，決定第一所需數值之步驟包含使用比例積分微分控制方法決定 第一所需數值。選擇性地，決定第一所需數值之步驟包含使用一種尸 直接與處理器溫度有關之方法決定第一所需數值。選擇性地，決定第 一所需數值之步驟包含使用一種讓處理器溫度保持在一目標溫度數值 以下之控制方法決定第一所需數值。選擇性地，使用第三方法選取處 理器之冷卻參數之數值之步驟包含依據處理器溫度和周圍溫度選取處 理器之冷卻參數之數值。 選擇性地，由第一所需數值與第二所需數值組成的函數中選取冷 邠參數之數值之步驟包含由第一所需數值和第二所需數值中選取較低 數值者或較高數值者為冷卻參數之數值。選擇性地，由第一所需數值 與第二所需數值組成的函數中選取冷卻參數之數值之步驟包含選取第 所需數值和第二所需數值兩者之平均數值為冷卻參數之數值。 201234154 依據本發明之一實施例更提出了一種處理器溫度控制器，包含： 輸入介面，調適以接收處理器之至少一參數，此至少一參數包含 現行溫度； 控制單元，調適以週期性地判斷所接收之至少一參數之特定參數 位於複數個數值區間中之何者； 當此至少一參數位於第一數值區間内時： 控制單元基於處理器溫度使用第一方法決定對應於冷卻參數 之第一所需數值； 控制單元基於處理器溫度使用第二方法決定對應於冷卻參數 之第二所需數值’其中此冷卻參數之數值從對應於一低處理器溫 度之低數值增加到對應於一高處理器溫度之較高數值而代表更多 冷卻；以及 控制單元由第一所需數值與第二所需數值組成的函數中選取 冷卻參數之數值； 而當此至少一參數位於第二數值區間内時，控制單元基於處理器 之溫度使用第三方法選取處理器之冷卻參數之數值；以及 控制單元依據所選取之冷卻參數之數值控制處理器之冷卻單元。 【實施方式】 下文係舉實施例配合所附圖式作詳細說明，但所提供之實施例並 非用以限制本發明所涵蓋的範圍，而結構運作之描述非用以限制其執 仃之順序’任何由元件重新組合之結構，所產生具有均等功欵的裝置， 皆為本發明所涵蓋的範圍。其中圖式僅以說明為目的，並未依照原尺 201234154 寸作圖。 第1圖係依照本發明實施例繪示一種電腦10〇的方塊示意圖，其 中為方便說明起見，圖式僅繪示出與本揭示内容有關之元件。電腦1〇〇 包含處理器102以及一風扇112,此風扇112係位在處理器1〇2上之散 熱槽之中’此風扇112是為了消散處理器1〇2產生的熱。處理器1〇2 具有至少一個溫度或熱感測器104 ’例如熱電偶（therm〇c〇uple)，且 感測器104的讀值Tprocessor經由資料傳輸傳送到一控制器1。控制器 110也接收一周圍溫度感測器108所傳送的讀值Tamb心t，其中周圍溫 度感測器108位於電腦1〇〇的機殼内，讀值Tambient代表處理器1〇2經 由風扇112散熱後之空氣溫度。基於接收到的讀值和丁_^， 控制器110依此控制風扇112的速度。記憶體丨20可被控制器使 用’並且儲存控制器110控制風扇112速度的數值。記憶體12〇可以 是處理器102的通用記憶體，或是供控制器11〇使用進行風扇控制或 其他可能任務的分隔記憶體。 需注意的是，雖然下述實施例的敘述是以風扇來作說明，但在此 所討論的控制原理亦可經由其他的散熱單元及（或）冷卻單元（在此 廣泛的使用冷卻單元來代表）所使用，例如吹風機和多風扇單元。在 本應用和申請專利範圍所使用之「冷卻參數」一詞代表散熱單元或冷 卻單元之任何參數。 第2圖係依照本發明實施例繪示如第t圖所示之控制器11〇的操 作流程圖。首先，控制器110選擇性地連續監控由感測器1〇4所監控 的恤度（Τρ_，）（步驟202)’來決定處理器ι〇2之操作溫度。接著， 判斷處理器102的溫度（Tpr〇cesS()r)是否高於預定的溫度臨界值（丁。。_。丨） (步驟204)。當處理器溫度1^。<^。|^於預定的溫度臨界值（丁咖1) 201234154 時，控制器110依據高溫控制架構選擇性地決定風扇速度（步驟2〇6)。 在某些實施例中’高溫控制架構是由處理器1G2的製造廠商所規定， 且與現打處㈣溫度Tp__和現行周圍溫度Tambi⑽有關。然而，當 處理器102的溫度（Tprocess〇r)低於預定的溫度臨界值（U時， 控制器11G基於-雙重控制架構來決定風扇速度，且此雙重控制架構 如下所述。具體而言，控制器110基於溫度感測器1〇4所量測的處理 器溫度，來決定第一所需風扇速度（步驟212)。控制器11〇也針對達 到時間上平穩的風扇操作’來決定第二所需風扇速度（步驟214)。之 後’控制器11G會選擇第―與第二所需風扇速度值較低者，進而控制 風扇112的旋轉速度（步驟216)。 在另一實施例中，於步驟212，第一所需風扇速度是藉由對複數 個不同緖規定參數作最佳化的控難算法來決定，例如，將風扇112 的速度降至最低速度域理||溫度⑽持低於就溫度臨界值來決定 第一所需風扇速度。在某些實施例中，第一所需風扇速度是藉由比例 積分微分（PID)演算法來決定。在另一實施例中，為了防止突然的風 扇速度改變，比例積分微分演算法可搭配使用稍微低於溫度臨界值的 目標溫度。在本發明某些實施例中，為了簡化起見，第一所需風扇速 度是基於溫度感測器1〇4的讀值而沒有使用其他感測器的讀值來決 定。在另一實施例中，第一所需風扇速度可基於複數筆的輸入來決定， 例如處理器溫度和周圍溫度兩者。 第3圖係依據本發明之一實施例繪示風扇速度與處理器溫度間之 關係曲線圖，此圖形有助於描繪第2圖中決定第二所需風扇速度的方 法（步驟214)。第二所需風扇速度（由點308表示）之決定步驟（步 201234154 驟214)選擇性地包含在處理器溫度介於一低溫度334和溫度臨界值 (Tcontroi) 302間所對應之數值區間318 ’定義一代表最大風扇速度之 曲線350 ’其中在數值區間318之風扇控制是由雙重控制架構所操縱。 第二所需風扇速度之決定步驟（步驟214)選擇性地包含在所定義的 曲線350上決定對應於現行溫度的風扇速度。 疋義曲線350之步驟選擇性地包含在溫度數值區間内選取起 點與終點之風扇速度來定義曲線35〇。在第3圖中，起點與終點速度 分別由點310和點306所代表。終點速度306係選擇性地經選取使用 高溫控制架構之方式（步驟206)之風扇速度，如此在溫度數值區間 318和溫度數值區間326之間可得一穩定的轉換點，其中風扇速度是 由高溫控制架構所控制。 終點速度306基本上可以是沿著線段3〇7上之任一點，起點速度 310基本上可以是沿著線段344上之任一點，在線段上不同的點與不 同形式的參數有關。在某些實施例中，起點速度31G及（或）終點速 度306是基於現行周圍溫度、高度、濕度、空氣密度、及（或）其他 環境參數所決定。在本發明的某些實施例中，終點3〇6是基於現行周 圍溫度所選取，且起點31〇是基於在線段3〇7上終點3〇6的相對位置 所選取。在本發_其他實施财，起點31Q是設定在—預定之風扇 速度之數值，與環境參數的數值以及終點3〇6的位置無關。 在本發明的某些實施例中，曲線35〇被定義為一連接起點31〇到 終點306之線性線段。或者，曲線35〇可有不同的形狀，例如一拋物 線的形狀或是其他凹面的形狀。在另一實施例中，曲線35()之風扇速 201234154 度會隨著溫度從較低溫度到較高溫度而單調增加或不減少。在本發明 的某些實施例中’風扇速度沿著曲線350從低溫度334到高溫度302 大幅地增加’例如增加至少5〇%、至少1〇〇%、或甚至至少15〇%。需 注意的是’在某些實施例中，曲線35〇可包含平坦區域，平坦區域的 風扇速度在大幅的溫度範圍内不會改變，平坦區域可能超過數值區間 318的5%、10%、或甚至2〇%。在另一實施例中，風扇速度在數值區 間318之較高溫度處保持定值。 在一實施例中，依據沿著線段3〇7上終點3〇6的位置，曲線35〇 在一預定高曲線322和一預定低曲線324之間由内插法計算而得。在 某些實施例中，如圖形所示，高曲線322終止在沿著線段3〇7上之最 高風扇速度，低曲線324終止在沿著線段3〇7上之最低風扇速度。除 兩曲線322和低曲線324外，終止在沿著線段3〇7上其他點之預定曲 線也可使祕畴法或外插法計算得之，所計算出之就輯也可取 代高曲線322及（或）低曲線324。在本發明之某些實施例中，超過 兩條以上的預定曲線雜提供給在沿著線段3G7上所對應不同的點及 (或）沿著線段344上所對應不同的點，且一特定曲、線35〇是基於一 條或兩條與現行狀況最相近的曲線所決定。 需注意的是，點3G8是直接從預定的曲線中計算而得取代計算出 整條曲線350後而求得的方式。 在另-實施例中，高曲線322和低曲線324是基於由電腦1〇〇及 (或）控制器U0的製造廠商操作的職所決定，來達成最小化風扇 功率消耗且防止突然的風扇速度改變之最佳運作。在某些實施例中， 高曲線322及（或）低曲線324與電腦1〇〇的熱槽特性、風扇種類、 處理器102的中央處理單元之功率消乾、電腦觸及其元件的熱特性 12 201234154 有關。高曲線322和低曲、線324可由在曲線圖上複數個點經數值方式 來定義，或可由適當的方裎式經分析方式來定義。 其他實施方式 在本發明之某些實施例中，除接收溫度讀值外，控制器110也接 收來自處理器102的功率消耗讀值。功率消耗讀值可用於選取起點310 及(或)終點306。此外（或者)’風扇速度係在雙重控制架構下操縱， 數值區間318之風扇速度和高溫控制架構所操縱的數值區間326的風 扇速度彼此之_轉換點係依據處理器溫度操縱，並由第2圖中步驟 204所決’但除了上述方式也可使用由其他參數（如處理器之功率） 來決定的轉換點。 另外’在所決定的第-風扇速度和第二風扇速度中調整風扇112 之速度為兩者中較小者之步驟（步驟216)，亦可由其他方式來取代， ^即其他函數可取代此步驟應祕第—風扇速度和第二風扇速度來決 定實際風扇速度。例如’在某些實施例中，所選取的風扇速度為第〆 几扇速度和第二風扇速度兩者中較高者。在此實施例中，曲線MO是 關於相對低風扇速度來減地定義。在又—實施例巾，實際上使用的 風扇速度是所決定的第-風扇速度和第二風扇速度之加權平均值。 。雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並_以限定本發明， :何本領域具通常知識者，林脫離本發明之精神和範_，當可作 戶種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範園 所界定者為準。 【圖式簡單說明】 5 13 201234154 第1圖係依照本發明實施例繪示一簡化的電腦方塊示意圖。 第2圖係依照本發明實施例繪示一溫度控制器的操作流程圖。 第3圖係依照本發明實施例繪示一有助於描繪決定所需風扇速度 之方法的曲線圖。 【主要元件符號說明】 100 :電腦 102 :處理器 104 :溫度感測器 108 :周圍溫度感測器 110 :控制器 112 :風扇 120 :記憶體 202、204、206、212、214、216 :步驟

Claims (1)

1. 201234154 七、申請專利範圍： 1. 一種處理器溫度控制方法，包含： 監控該處理器於一現行狀態之至少一參數； 判斷該至少一參數位於複數個數值區間中之何者； 使得當該至少一參數位於一第一數值區間内時： 基於一處理器溫度，使用一第一方法決定對應於一冷卻參數 之一第一所需數值； 基於該處理器溫度，使用一第二方法決定對應於該冷都參數 之一第二所需數值，其中該冷卻參數之數值從對應於一低處理器 溫度之一低數值增加到對應於一高處理器溫度之一相對高數值而 代表更多冷卻；以及 由該第一所需數值與該第二所需數值組成的函數中選取該冷 卻參數之數值； v 而當該至少-參數位於—第二數值區間内時，基於該處理器之溫 度，使用一第二方法選取該冷卻參數之數值； 依據所選取之鱗卻參數之數值控制該處理器之_冷卻單元；以 週期性地重複該監控步驟、該區間判斷步驟 、該數值選取步驟以 及該控制步驟。 ’其中該處理器於該現行狀態之該至少 ’其中該處理器於該現行狀態之該至少 2. 如請求項1所述之方法 一參數包含該處理器溫度。 3. 如請求項1所述之方法 一參數包含一處理器用電率。 15 201234154 4.如請求項2所述之方法，其t在該第—數值區間内 參數之數值全部小於在該第二數值區間内之該至少—參數之數 -^^一 5·如請求項4所述之方法，其中決定該第二所需數值^包人 確定該處理㈣反應的溫料該第—數值區間之最高溫度 依據該處理器溫度以及該處理器於該現行狀態下由該第三方弓况外’ 之該冷卻參數之數值決定該第二所需數值。 斤選取 6.如請求項5所述之方法，其中決定該第二所需數值 確定該處理㈣反應的溫度_第—數健間之最高溫度⑽^含 依據該處㈣溫度、該處理H於該現行狀態下由該第三方法戶^ 該冷卻參數之數值以及在該處理H溫度與該冷卻參數間之至少二 關係決定該第二所該值，其巾該冷卻參數㈣第-數贿間之 低處理器溫度所對狀-低數肢漸增加到該第—數健間之古 處理器溫度所對應之一高數值。 阿 7. 如请求項6所述之方法，其中在該至少一預定關係中該冷卻 參數從該第-數值區間之—最低處理器溫度所對應之—低數值單調增 加到該第-數值區間之-最高處理器溫度所對應之__高數值。 8. 如請求項1所述之方法，其中決定該第二所需數值之步驟包含 依據一周圍溫度決定該第二所需數值。 9·如明求項8所述之方法，其中決定該第二所需數值之步驟包含 依據該處理器於該現行狀態下在該第二數值區間内之最低溫度時由該 第三方法所選取之該冷卻參數之數值決定該第二所需數值。 10.如請求項8所述之方法，其中在該第一數值區間與該第二數 值區間彼關之-轉換輯應线第二所需數值’與摘轉換點使用 201234154 該第三方法所得的數值相等。 11·如4求項1所述之方法，其中在該第—數值區間與該第二數 值區間彼此卩4之_轉換點對應之該第二所需數值，與在該轉換點使用 該第三方法所得的數值相近，且最高差距為2〇%。 12. 如呀求項1所述之方法，其中該冷卻參數包含一風扇速度。 13. 如請求項1所述之方法，其中決定該第一所需數值之步驟包 含使用一控制方法決定該第一所需數值，且該控制方法至少部分地基 於該處理器溫度之未來趨勢估計值。 14. 如請求項π所述之方法，其中決定該第一所需數值之步驟包 含使用一控制方法決定該第一所需數值，且該控制方法至少部分地基 於該處理器溫度之過去值。 15. 如請求項14所述之方法，其中決定該第一所需數值之步驟包 含使用一比例積分微分控制方法決定該第一所需數值。 16. 如請求項1所述之方法，其中決定該第一所需數值之步驟包 含使用一種只直接與該處理器溫度有關之方法決定該第一所需數值。 17. 如睛求項16所述之方法，其中決定該第一所需數值之步驟包 含使用一種讓該處理器溫度保持在一目標溫度數值以下之控制方法決 定該第一所需數值。 18. 如請求項1所述之方法，其中使用該第三方法選取該處理器 之該冷卻參數之數值之步驟包含依據該處理器溫度和一周圍溫度選取 該處理器之該冷卻參數之數值。 19. 如請求項1所述之方法，其中由該第一所需數值與該第二所 需數值組成的函數中選取該冷卻參數之數值之步驟包含由該第一所需 17 201234154 數值和該第-所需數值中選取相對低數值者為該冷卻參數之數值。 20.如明求項丨所述之方法其中由該第 =r:r選取該冷卻參數一驟包== 數值和該第財選取相對絲值者_冷卻參數之數值。 i:數信1崎之方法’其巾由該第―所需數健該第二所 、，，、嘯帽轉冷卻參狀難之步 需數值和該第二㈣數值兩者之平均數值為該冷卻參數3值 22. 一種處理器溫度控制器，包含： 一輸入介面，調適以接收—處理器之至少—參數，該至少-參數 包含一現行溫度； -控制單70 ’㈣以獅性地所接收之該至少—參數之一特 定參數位於複數個數值區間中之何者； 當該至少一參數位於一第一數值區間内時： 該控制單元基於-處理H溫度制H法決賴應於該 冷卻參數之一第一所需數值； 該控制單元基㈣處理n溫度制—第二方法蚊對應於該 冷卻參數之-第二所需數值，其中該冷卻參數之數值從對應於一 低處理器溫度之一低數值增加到對應於一高處理器溫度之一相對 高數值而代表更多冷卻；以及 該控制單元由該第-所需數織邮二所需數他成的函數 中選取該冷卻參數之數值； 而當該至少-參數位於-第二數健_時，該_單元基於該 處理器之溫度使用一第三方法選取該處理器之該冷卻參數之數值；以 201234154 及 該控制單元依據所選取之該冷卻參數之數值控制該處理器之一冷 卻單元。