TW571186B - Operating system coordinated thermal management - Google Patents

Description

571186 玖、發明說明 ⑼明說明續⑽q之技謝、先綱屬、⑷單說明） 【潑^明所屬摘^領域】 發明領域 本發明是有關於以處理器為主系統之熱量管理。 5 【先前】 發明背景 存在著硬體與軟體控制技術用於此處理器為主系統之 熱量管理。以軟體為主的解決方式主要使用於與移動式平 台有關之糸統。 1〇 此軟體控制之技術涉及當超過處理器所設定溫度時所 產生之中斷。此處理器可以藉由查詢處理器溫度而在偵測 到超過溫度的情況後被調節減速。通常以軟體控制之解決 方案較硬體控制的解決方案具有較慢的反應時間。此外， 以軟體控制之解決方案傾向於超過解決問題所需 15 (wershoot)與不足解決問題（undersh〇〇t)。在以軟體控制之 解決方案中所使用的感測器是相當緩慢與不正確。此在晶 片上的感測器（其在正常情況下為二極體）並非位於處理器 晶片最熱的部份上。 此以硬體控制的解決方案是使用於移動系統以外的系 20統中。它涉及一種處理器其在當超過了溫度條件時自動啟 動（engage)處理器之調節減速，降低有效的時脈速率，並 且在當處理器足夠冷却時解除處理器之調節減速。此硬體 控制之解決方案是根據在晶片上之二進位感測器其顯示此 處理為是否熱。中斷能力可供使用但作業系統通常並不使 5 玖、發明說明 這疋由於在桌上型糸統中不常作調節減速，而此種系 統疋硬體控制方案之主要應用。因此，作業系統可能不知 道硬體控制之調節減速。 此权版控制之解決方向是根據此前題，此平台將各種 啟動點曝露給作業系、統。啟動點⑽p po⑽是當應採取某 行動時對於特定熱量區域之溫度。當溫度超過或低於任何 啟動點時’此平台負責通知作業系統此事件（event)，並且 此作業系統然後採取適當行動。 一當溫度通過此被動的啟動點時，此作業系統負責執行 一種算法⑷g〇rithm)以降低處理器之溫度。它可以藉由以 了又^頻率產生週期性事件而可達成。此作業系統然後監 視目兩溫度與以前最後溫度並應用一種算法作表現之改變 以便將處理器保持在目標溫度。 雖然目則形式之硬體控制之調整減速藉由快速地停止 與啟動處理器而降低處理器之頻率，而未來形式之硬體控 制之料減速可以藉由降低頻率與電麼而降低處理器之表 現狀態。因為硬體控制之調整減速是被直接啟動並呈有非 常快的反應時間，可以將此用於觸發被動熱量管理之啟動 點设定接近此處理器之高溫規格（稱為接合溫度），因此對 大部份系統設計可以產生高的表現。 U工制之調整減速是曝露於作業系統，允許作業系 統在所有的時間知曉處理器之表現。這對於未來的作業7 Γ別重要，㈣“繼崎⑻確保服務品 貝。此硯念稱為保證頻帶分配並根據處理器之目前表現位 571186 玖、發明說明 準。 硬體控制之調整減速是有利的，因為它在任何給定之 熱量解決方案中提供最佳可能的表現，具有非常快的反應 守門且不θ未成热地调整減速。此硬體控制之調整減速之 缺』為此作業系統完全不知道處理器表現已經改變。因為 士此可以預期此硬體控制之調整減速會對執行保證頻帶 寬度安排之未來作業系統造成問題。 因此需要用於熱量管理之解決方案，其達成硬體與軟 體控制技術之優點。 10 【發明内容】 圖式簡單說明 弗1圖為根據本發明實施例之系統之方塊圖。 15 :2圖為第丨圖之系統中電力管理模組之流程圖；以及 μ圖為用灰第丨圖糸統中另外模組之流程圖。 【實施方式】 較佳實施例之詳細說明 木i圓，此根據本發明實施例 =統1〇包括-或多個處理器12。系統10可以包括：一般 〔、朱用逆％月旬、微處理器或以微處理器為主的系統、手 ^式電腦裝置、設備頂部之盒子設備、電玩系統，或任何 工制态為主之裝置其中此控制器可以程式化。 中^或夕個〆皿度感測單元15監視在一或多個對應熱區域 之''統溫度’在當所感測的溫度上升至預先設定目標溫 7 20 571186 玖、發明說明 度L之上或下降於目標溫“之下時，此等感測器各能發 出中斷私令’例如：系統管理中斷、系統控制中斷 (S CI)或其他的通知。 在-貫施例中，當所監視的溫度高於丁1時則產生熱啟 5動SMI。3 -方s，當所監視的溫度低於Tt時則產生熱解 除（disengage)SMI ·當所監視的溫度高於或低於I時，可 以週期性間隔產生熱啟動或熱解除之遞，而允許軟體或 軔體管理處理器之表現位準。 在另外的M化例中，此系統中其他的元件（例如：橋 W式控制器H週邊控制器）可以在不同的表現狀態之間 轉換以及調整減速用於系統熱量管理。此外，在系統丨0中 之熱量管理可以對於多個熱量區獨立地實施。 在第1圖中，此由溫度感測器單元1 5所產生之中斷事 件可以直接接至處理器12，或接至連接介於處理器12與系 15統匯流排22之間之主（host)橋18 ,此匯流排在一實施例中 叮以是週邊元件連接（PCI : peripheral component

Interconnect)匯流排，如同於1995年6月1日所公佈之pci區 域匯流排規格、製造形式、修正2 · 1所界定者。以替代方 式’此中斷事件可以被儲存作記憶體或1/0映象暫存器位 20 元，其被軟體或軔體模組查詢（poll)。 為了實施調整減速，根據預設之負載週期將時脈控制 輸入（例如，如同第1圖中G_STPCLK#所說明之停止時脈輸 入至Intel公司之80x86或Pentium系列處理器）啟動與去除啟 動。信號G—STPCLK#是由熱量管理控制邏輯產生並接至 8 571186 玖、發明說明 例如由Intel所製處理器之STPCLO輸入接腳（pin)。此 STPCLK#以内部方式控制至此等處理器核心之時脈。啟動 此時脈控制輸入（例如，藉由將G—STPCLK#驅動得低）造成 處理為、12進入大幅降低之電力模式，其中將處理器之内部 5日守脈止且將大部份的功能去能（disabled)。因此藉由將時 脈控制輸入啟動某個百分比的時間將處理器的活動去能而 在其餘時間允許處理器之活動而達成處理器之調整減速。 系統10之其他元件包括··時脈產生器5〇其產生至處理 器12之主（host)時脈BCLK，與電壓調整器52其調整處理器 1〇 12之供應電壓。在一實施例中可以控制時脈產生器50、處 理器12、電壓調節器52,而將系統1〇在不同的表現狀態之 間轉換。 快取記憶體（cache mem〇ry)14是耦合連接至處理器12 ，且系統記憶體16是由在主橋18t之記憶體控制器所控制 15 。系統匯流排22可以被耦合連接至其他的元件，包括視頻 器24麵合連接至顯不器26，與週邊裝置其經由槽28連 接。第二或擴張匯流排46是藉由系統橋34耦合連接至系統 匯流排22。此系統橋34可以包括至不同璋12之介面電路， 此等埠口包括-般串聯匯流排（USB ··⑽術⑼㈣ 2〇璋口 36(如同於1996年l月所公佈之_般串聯匯流排規格， 修正紅〇中所說明）’與大量儲存琿口38其可以轉合連接 至大里儲存裝置例如硬式磁碟驅動器、光碟（⑶）或數位影 音光碟（DVD)驅動器等。 ，、他麵D連接至第二匯流排46之元件可以包括輸入/ 9 571186 玖、發明說明 5 輸出（I/O)電路40可轉合連接至並聯痒口、串聯谭口、磁片 驅動态以及紅外線埠口。一用於儲存基本輸入/輪出系統 (BIOS)例行料之不揮發記憶抑可以位於匯流排46上， 如同鍵奋裝置42與音響控制裝置料亦可如此。系統ι〇之主 电源疋由電力供應電路56提供其㈣合連接至電池⑼ 與外部電源出口 58。所例示系統1〇中特定元件是用於說明 的目的’但應瞭解系統1〇亦可以有其他的實施例。 10 15 20 可以將各種軟體或初體層（例如，由模組或例行程序 構成）包括：應用、作業系統模組、裝置驅動H、BI0S模 ••且以及t斷處理器儲存於系統之—或多個儲存媒體中。此 儲t媒體包括硬式磁碟驅動器、⑶或则驅動器磁片驅 動。。非揮务性記憶體，以及系統記憶體。 存媒體t之模組、例杆$库^ ' 1订私序，或其他的層包含指令其在杏 被執行時造成系統1()執行經程式化的行為。 ㈤ 此等权或勒體層（例如是熱令斷軟體 軟體7〇可以許多不同方法之一載入於系統”。例= ^嶋在軟則、⑶或DVD媒體、硬式磁碟中，或經 由網路介面卡、數撼 書喝或其他介面機構所傳送之編碼區俨 (叫ment)载入於系統1〇中 又 月豆或軔體層而 傳輸過程巾，料載“實現之資料” 〜舌線、網路線、無線連接、上 : 碼區段傳送給系統1〇。 ）了 乂將、編 熱㈣軟體50在一開始確定是否如同在菱开州 不已經收到頻率改變，高溫_ 呵呵咖或低溫t斷 10 571186 玖、發明說明 是傳統軟體控制之中斷。頻率改變中斷是由硬體控制但與 傳統式硬體控制中斷不同，因為在適當時間通知作業系統 ’例如使其能作保證頻寬分配。 在某些系統中並非僅將處理器調整減速，而可以直接 控制處理器12之表現狀態。此表現狀態涉及頻率與電壓。 在此情形中當處理器12超過或低於此在晶片上感測器此 啟始點時，此處理！！之調整減速可以直接降低或增進其表 現狀態。 10 虽軚換至較低表現狀態時（由於處理器變得更熟），在 處理器電屋降低之前處理器之頻率會降低。由作業系統看 來處理器之表現將被立刻降低。這即是，一旦其頻率降低 則表現降低。 田軺換至較鬲表現狀態時（由於處理器冷却下來），此 處理器的頻率不合辦* _古 15 曰曰一直到其電壓改變至較高位準為止 。此電壓改變取決於許多因去。 ^ ^ 通书，要費一些時間產生 電壓改變。因此，如果中 禾甲断事件疋在電壓改變上產生，則 表現之改變會落後中斷事件。 曰代的疋’在任何時候此處理器之相位閃鎖迴路 20 (叫在新的頻率位準重新鎖住時則會產生中斷事件。因 此當中斷發生時作業系^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ . 兄」$取處理态之表現狀態，決定 此處理器新的表現位準， 垔新女排所品之保證頻寬分配並 且然後恢復正當作業。 請參考第2圖，如果太其…t 夕 a 在久形52中偵測到事件則讀取處 為〜表現狀態。這 错由接達處理器暫存器以確定此 11 57!186 玖、發明說明 事件之原因以及採取進一步行動而達成。此碼的數量少受 限制且在某些實施例中可以真的方式鎖㈣實體記憶體中 如同在菱形52中石隹定，當作業系統接收到熱量管理中 斷向量三個來源任何之一時，則此處理器如同在方塊54中 所不根據已經界定之暫存益而可以檢查此處理器是冷或熱 並查看目前的表現狀態並採取適t的行動。典型的暫存器 可以包括在晶片上調整減速控制暫存器與表現狀態地位暫 存器。 10 根據本發明之-實施例，可以將新的中斷加入於現有 的中斷模式用於熱與冷中斷之產生。此頻率改變中斷可以 有致，位元以允許此作業系統將此事件致能或去能，但在 某些實施例中可以不需要狀態暫存器。 20 其次，在菱形5 6檢杳以決宏ώ私 ， ^ —厌疋由於目丽處理器之表現狀 悲需要調整頻帶寬度約定。如要θ 疋如果疋如此，則此等合約如同 在方塊5 8中所示地調整。在此会 社此之後如同在方塊60中所示可 以恢復頻帶寬度之安排 週期計時器。如同方塊64所示， 事件，則作業系統可使週期計時 裔溫度。 在菱形62檢查以決定是否應執行 如果此中斷顯示處理器熱 器事件能夠開始監視處理 此在弟3圖中所示$ ;问甘口二丄士 之週期叶時器軟體70藉由如同在方 塊72中所不將時間遞增而ρ弓 曰而開始。在菱形74檢查以確定是否 時間已經用完。如果是如 則在愛形％檢查以決定此處 理器是否仍然熱。如果是如 匕貝J作業糸統可以決定降低 12 571186 玖、發明說明 此處理☆之表現狀g及/或使得能作晶片上調整減速，及 /或增加在日日日片上調整減速之内部有效頻率如同在方塊78 中所示。 在菱形80檢查以決定此處理器現在是否已冷却。如果 疋此則此作業糸統可以決定增加此處理器之表現狀態 /或將在B曰片上之調整減速去能⑷以…幻及/或增加此 在日日片上凋正減速之内部有效頻率如同於方塊Μ中所示者 在此之後如同在方塊84中所示將時間重設且此流程可以 重新循環。 10 特別是對於移動式平台，藉由使用以上所說明之軟體 與硬體控制之解決方案而可以實現增㈣表現。藉由允許 硬體控制之調整減速與作業l狀分配算法共同存在，在 某些實施例中可以彳查士、 達成快速有效之熱量管理而仍然能夠作 保證之頻帶寬度分配設計。 15 ^雖然本發明是針對有限數目的實施例而說明，熟知此 技術之人士可以祭覺可以對它作許多修改與變化。其用意 為所附之巾請專利範圍包括所有此等在本發明真 範圍内之修改與變化。 3钟- 【圖式簡單說明】 20 AW圖為根據本發明實施例之系統之方塊圖。 A:圖為第i圖之系統中電力管理模組之流程圖；以及 第3圖為用於苐1圖系統中另外模組之流程圖。 13 571186 玫、發明說明 【圖式之主要元件代表符號表】 ίο…以處理器為主之系統 12…處理器 14···快取記憶體 15…溫度感測單元 16…糸統記憶體 18…主橋 22···系統匯流排 24···視頻控制器 26···顯示器 2 8…槽 32…不揮發記憶體 34···系統橋 36…埠口 38···大量儲存埠口 40…輸入/輸出電路 42···鍵盤裝置 44···音響控制裝置 46.··第二匯流排 50···熱中斷軟體 52···電壓調節器 56···電力供應電路 58".出口 60···方塊 62，74，76，80···菱形 70···週期計時器軟體 72，78，82，84.··方塊 14

Claims (1)

1. 571186 拾、申請專利範圍 一種用於熱量管理之方法 偵測出此處理器之頻 却；以及 ’其特徵為包括以下步驟： 率已改變以響應處理器之冷 10 15 產生中斷以響應所偵測到 2 _如申請專利範圍第〗項之方法 業系統。 3·如申請專利範圍第1項之方法 表現狀態以響應此中斷。 4.如申請專利範圍第3項之方法 狀態。 5·如申請專利範圍第4項之方法 分配。 6·如申請專利範圍第2項之方法 器。 7.如申請專利範圍第6項之方法 監視處理器的溫度。 頻率之改變。 ’其中包括提供中斷給作 其中包括讀取處理器之 其中包括決定新的表現 其中包括安排頻帶寬度 其中包括設置週期計時 其中包括以週期性間隔 ’其中包括偵測高溫或低 態’以響應此高溫或低溫 8·如申請專利範圍第丨項之方法 溫中斷並讀取處理器表現狀 中斷之偵測。 20 9. 10. 如申請專利範圍第1項之方法 偵測處理器相位閂鎖迴路事件 如申請專利範圍第丨項之方法 之調整減速。 其中偵測頻率改變包括 其中包括使用硬體控制 11 · 一種用於熱量管理之物杜 g括儲存指令之媒體而使 15 拾、申請專利範圍 此以處理器為主之系一 充此夠執仃以下步驟·· 偵測出處理器之箱、玄 心 料已經改變”應此處理器之 冷却；以及 產生中斷以響應偵測到此頻率改變。 12·如申請專利範圍第u項之 . 、 更包括儲存指令使得 此以處理器為主的系纪处々A ^ …、“編共中斷給作業系統。 13·如申請專利範圍第u項之 、 牛’更包括儲存指令使得 此以處理器為主的车祐执二士 乡^ ，、句項取處理器之實施狀態以 響應此中斷。 ίο 14.如申請專利範圍第13項之物件，μ括儲存指令使得 此以處理益為主的系統能夠決定新的表現狀態。 15_如申請專利範圍第14項之 牛更包括儲存指令使得 此以處理器為主之系統能夠安排頻帶寬度分配。 16. 如申請專利範圍第12項 15 物件，更包括儲存指令使得 此以處理器為主之系統能夠設立週期性計時器。 17. 如申請專利範圍第16項之物件，t包括儲存指令使得 此以處理器為主之系統能夠以週期性的時間間隔監視 處理器之溫度。 20 18·如申請專利範圍第11項之物件，更包括儲存指令使得 此以處理器為主之系統能夠侦測高溫與低財斷，並 讀取處理器表現狀態以響應所偵測到之高溫或低溫中 斷。 19·如申請專利範圍第11項之物件，更包括儲存指令使得 此以處理态為主之承統偵洌到處理器相位閂鎖迴路事 16 571186 拾、申請專利範圍 件。 2〇·如申請專利範圍第丨丨項之物件，更包括儲存指令使得 此以處理器為主之系統使用經硬體控制整理減速。 21·—種用於熱量管理之系統，其特徵為包括： 處理器； 恤厌钬別j為耦合連接至該處理器；以及 儲存器用以儲存指令其使得此處理器能夠偵測出 此處理器之頻率已經改變以響應處理器之冷却，並產 生中斷以響應頻率改變之偵測。 10 22.如申請專難圍第21項之“’包括儲存體其館存作 業系統，該中斷是提供給作業系統。 &如申請專利範圍第21項之系統，其中該儲存體館存指 令，其使得此處理器能夠讀取此處理器之表現狀態以 回應此中斷。 15 认如申請專利範圍第21項之系統，#中該處理器決定新 的表現狀態。 申請專㈣圍第24項之系統，其中該儲存體儲存指 令，其使得此處理器能夠安排頻帶寬度分配。 20 1如申請專利範圍跡員之系統，其中該儲存體儲存指 令’其使得此處理器能夠設立週期性計時器。 27二申請專利範圍第26項之系統，其中該儲存體儲存指 其使得此處理器能夠以週期性時間間隔監視處理 益溫度。 28.如申請專利範圍第21項 /、r邊储存體儲存指 17 571186 SB- 拾、申譯 令’其使得此處5里器能夠谓測高溫與低溫尹斷，並讀 取處理器之表現狀態以響應所偵測到高溫或低溫中^ 0 29. 如申請專利範圍第21項之系、统，其中該儲存體儲存指 令，其使得此處理器能夠伯測到處理器相位閃鎖迴路 事件。 、 30. 如申請專利範圍第21項之系 ，、〒包括硬體控制之 調整減速。 18