TWI486763B - 電腦系統之過熱保護方法及相關裝置 - Google Patents

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Description

電腦系統之過熱保護方法及相關裝置
本發明係關於一種用於電腦系統的過熱保護方法及相關裝置，尤指一種透過軟體方式降低電腦系統溫度的過熱保護方法及相關裝置。
近年來隨著電腦運算技術的發展，帶動了3C產品更人性化、更多功能的發展；而資料運算能力提高的同時，處理器(如，中央處理器(central process unit，CPU)、繪圖處理器(graphic process unit，GPU))所發出的熱量也越來越高。然而，如果讓處理器長期處於高溫的狀態下，不僅會造成操作不穩定，更可能會縮短處理器的使用壽命。因此，隨著處理器效能的提高，電腦系統的散熱需求及過熱保護功能也越來越被重視，目前常被使用的散熱方式包含有散熱風扇，散熱片等等。散熱風扇的主要功能為將處理器所產生的熱，利用空氣對流的原理加以排除。散熱片則利用材料的導熱原理，將熱由處理器導出。然而，無論是散熱風扇或是散熱片，其使用的方式都會影響散熱的效果。以散熱風扇為例，假設於密閉不通風之環境使用，不僅無法達到散熱的效果，反而會使熱氣不斷的在內部循環，而喪失其作用。而且，散熱風扇容易堆積灰塵，若沒有定期的去清理他，也會影響其效能。散熱片需利用散熱膏與處理器接合，其緊密程度直接影響其散熱的能力。
此外，增加電腦系統散熱或避免電腦系統過熱的方法另包含有機箱的設計、機箱的大小、機箱進氣口與排氣孔的位置、電源供應器風扇容量、通風孔及處理器插槽的位置，擴充卡和纜線的排列，然而上述方式仍是以機構設計方式來達到降低電腦系統溫度的目的，且其散熱效果有限，無法達到使用者的預期。
因此，本發明之主要目的在於提供一種過熱保護方法及相關裝置，藉以降低電腦系統的溫度。
本發明揭露一種用於電腦系統的過熱保護方法，電腦系統包含至少一處理器，過熱保護方法包含有：透過電腦系統中的系統韌體，監測處理器的溫度及工作負載；當系統韌體判斷處理器的溫度超過第一預設值且工作負載超過第二預設值時，取得處理器目前的效能狀態等級及可操作的效能狀態等級，其中效能狀態等級係關於處理器的工作頻率；以及根據處理器目前的效能狀態等級及至少一可操作的效能狀態等級，設定處理器至可操作的效能狀態等級中的第一效能狀態等級，其中第一效能狀態等級的工作頻率低於處理器目前效能狀態等級的工作頻率，以降低電腦系統的溫度。
本發明另揭露一種具過熱保護功能的電腦系統，包含有：至少一處理器，用來控制電腦系統之運作；以及系統韌體，耦接處理器，用來監測處理器的溫度及工作負載、於判斷處理器的溫度超過第一預設值且工作負載超過第二預設值時，取得處理器目前的效能狀態等級及至少一可操作的效能狀態等級，其中效能狀態等級係關於處理器的工作頻率，以及根據處理器目前的效能狀態等級及可操作的效能狀態等級，設定處理器至可操作的效能狀態等級中的第一效能狀態等級，其中第一效能狀態等級的工作頻率低於處理器目前效能狀態等級的工作頻率，以降低電腦系統的溫度。
請參考第1圖，第1圖為本發明實施例一電腦系統100的功能方塊圖。電腦系統100可為筆記型電腦、桌上型電腦或類似的電腦系統，而不限於此。電腦系統100包含有作業系統102、系統韌體(system firmware)104、中央處理器106及繪圖處理器108。中央處理器106及繪圖處理器108用來控制電腦系統100的運作，其功能為此技術領域者所熟知，在此不再贅述。系統韌體104用來監測中央處理器106及繪圖處理器108的溫度及工作負載(loading)、於中央處理器106及/或繪圖處理器108的溫度及/或工作負載超過預設值時，取得目前中央處理器106及/或繪圖處理器108的工作頻率及可操作之效能狀態等級，以及設定中央處理器106及/或繪圖處理器108至可操作之效能狀態等級中的其中之一效能狀態等級。作業系統102包含有一驅動程式114，用來根據系統韌體104對中央處理器106及/或繪圖處理器108的效能狀態等級的設定，控制中央處理器106及/或繪圖處理器108的工作頻率。
值得注意的是，效能狀態(performance state)等級係關於處理器(通常是指中央處理器106)所使用的頻率。一般來說，中央處理器106具有多個效能狀態等級(即可操作之效能狀態等級)，在某些情況下，處理器不須使用最高頻率來進行運作，而可以較低的頻率來進行運作，在此情況下，處理器可被設定於較低的效能狀態等級，藉以降低功耗及溫度。另外，在本文中的系統韌體104可為基本輸入輸出系統(basic input output system，BIOS)及嵌入式控制器(embedded controller，EC)中的程式，而不限於此。
請參考第2圖，第2圖為本發明實施例一過熱保護流程20之示意圖。過熱保護流程20用於第1圖所示之電腦系統100，並包含有以下步驟：
步驟200：開始。
步驟202：系統韌體104監測處理器溫度。
步驟204：系統韌體104判斷處理器溫度是否超過預設值。若處理器溫度超過預設值，進行步驟206；若處理器溫度未超過預設值，進行步驟214。
步驟206：系統韌體104判斷處理器工作負載是否超過預設值。若處理器工作負載超過預設值，進行步驟208；若處理器工作負載未超過預設值，進行步驟218。
步驟208：系統韌體104讀取處理器目前的工作頻率及取得處理器可操作之效能狀態等級。
步驟210：系統韌體104根據處理器目前的工作頻率，判斷處理器是否在可操作之效能狀態等級中最低的效能狀態等級。若處理器已在最低的效能狀態等級，進行步驟202；若處理器不在最低的效能狀態等級，進行步驟212。
步驟212：系統韌體104設定處理器至低於目前工作頻率的效能狀態等級，並進行步驟202。
步驟214：系統韌體104判斷處理器是否被設定過至較低的效能狀態等級。若處理器被設定過至較低的效能狀態等級，進行步驟216；若處理未被設定過至較低的效能狀態等級，進行步驟218。
步驟216：系統韌體104釋放處理器於較低效能狀態等級的設定。
步驟218：結束。
根據過熱保護流程20，系統韌體104監測處理器(如，中央處理器106及/或繪圖處理器108)的溫度，當處理器的溫度被判定超過預設值時，例如攝氏70度或80度，系統韌體104接著判斷處理器的工作負載是否超過預設值。若處理器的工作負載超過預設值時，系統韌體104會讀取處理器目前的工作頻率，以取得處理器目前的效能狀態等級，並取得處理器可操作的效能狀態等級。接著，系統韌體104設定處理器的頻率至低於目前效能狀態等級的效能狀態等級，藉以降低功耗，進而降低處理器及電腦系統的溫度。值得注意的是，上述的預設值的設定為處理器被判定過熱的溫度及/或工作負載過高的臨界值，其與硬體規格及電腦系統之使用者需求有關，而不侷限於特定數值。
另外，系統韌體104在根據效能狀態等級，調降處理器之工作頻率前，需判斷處理器目前的效能狀態等級是否為可操作之效能狀態等級中最低的效能狀態等級。若處理器目前的效能狀態等級已為最低效能狀態等級時，由於系統韌體104無法繼續調降處理器的效能狀態等級，因此，系統韌體104維持監測處理器的溫度及工作負載。相反地，若處理器目前的效能狀態等級不為最低的效能狀態等級時，系統韌體104調整處理器至低於目前效能狀態的效能狀態等級，並繼續監測處理器的溫度。當處理器的溫度未超過上述之預設值時，則釋放處理器於較低效能狀態等級的設定，藉以避免處理器維持在低效能狀態等級下，而影響電腦系統的效能。
舉例來說，處理器目前的效能狀態等級為P0 ，而其可操作之效能狀態等級為P0 ～P7 ，其中效能狀態等級所表示之處理器的工作頻率從高至低為P0 、P1 、P2 、P3 、P4 、P5 、P6 、P7 。因此，根據過熱保護流程20，當處理器的溫度及工作負載超過上述之預設值時，系統韌體104會將處理器從效能狀態等級P0 調整至效能狀態等級P1 ，並繼續監測處理器的溫度及工作負載，若仍超過預設值時，則將處理器從效能狀態等級P1 調整至效能狀態等級P2 ，並以此類推。另一方面，若處理器目前的效能狀態等級為效能狀態等級P7 或已調整至效能狀態等級P7 時，則系統韌體104僅維持監測處理器的溫度及工作負載。
關於釋放處理器於較低效能狀態等級的實現方式，根據上述例子說明如下。當系統韌體104設定處理器於較低的效能狀態等級(如效能狀態等級P1 )時，系統韌體104同時開啟一計時器，並根據其計時狀態來釋放處理器於效能狀態等級P1 的設定。更詳細地來說，假設計時器的設定值為5秒，因此，當計時器計時期滿時，系統韌體104會釋放處理器於效能狀態等級P1 的設定，使處理器可依據使用需求，調整至不同的效能狀態，如較高的效能狀態等級P0 ，藉以避免處理器的工作頻率一直限制在某一效能狀態等級，造成電腦系統的效能降低。或者，當系統韌體104設定處理器於效能狀態等級P1 後，若系統韌體104偵測到處理器的溫度低於臨界值，如40度時，則系統韌體104主動釋放處理器於效能狀態等級P1 的設定。
簡單來說，當處理器(如，中央處理器106及/或繪圖處理器108)的溫度及工作負載過高時，本發明實施利用系統韌體104動態調降中央處理器106及/或繪圖處理器108的效能狀態等級，以降低處理器的頻率，進而節省功耗並降低電腦系統溫度。
綜上所述，本發明利用軟體/韌體方式在電腦系統效能與散熱間取得平衡，避免電腦系統因高效能而導致過熱、造成損壞，並進而提升電腦系統的省電功能。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
100．．．電腦系統
102．．．作業系統
104．．．系統韌體
106．．．中央處理器
108．．．繪圖處理器
114．．．驅動程式
20．．．過熱保護流程
200、202、204、206 208、210、212、214 216、218‧‧‧步驟
第1圖為本發明實施例一電腦系統的功能方塊圖。
第2圖為本發明實施例一過熱保護流程的示意圖。
20．．．流程
200、202、204、206、208、210、212、214、216、218．．．步驟

Claims (9)

  1. 一種用於一電腦系統的過熱保護方法，該電腦系統包含至少一處理器，該過熱保護方法包含有：透過該電腦系統中的一系統韌體，監測該處理器的一溫度及一工作負載；當該系統韌體判斷該處理器的該溫度超過一第一預設值且該工作負載超過一第二預設值時，取得該處理器目前的一效能狀態等級及至少一可操作的效能狀態等級，其中該效能狀態等級係關於該處理器的工作頻率；根據該效能狀態等級及該些可操作的效能狀態等級，判斷該效能狀態等及是否為該些可操作之效能狀態等級中工作頻率最低的；當該效能狀態等級為該些可操作之效能狀態等級中工作頻率最低的時，維持監測該處理器的該溫度及該工作負載；以及當該效能狀態等級不為該些可操作之效能狀態等級中工作頻率最低的時，設定該處理器於該些可操作的效能狀態等級中的一第一效能狀態等級，其中該第一效能狀態等級所對應的工作頻率低於該效能狀態等級所對應的工作頻率，用以降低該電腦系統的溫度。
  2. 如請求項1所述之過熱保護方法，更包含有：當該處理器的該溫度未超過該第一預設值時，判斷該處理器是否被設定於該第一效能狀態等級；以及 當該處理器的該溫度未超過該第一預設值且該處理器被設定於該第一效能狀態等級時，釋放該處理器於該第一效能狀態等級的設定。
  3. 如請求項2所述之過熱保護方法，其中當該處理器的該溫度未超過該第一預設值且該處理器被設定於該第一效能狀態等級時，釋放該處理器於該第一效能狀態等級的設定的步驟包含有：當該處理器被設定於該第一效能狀態等級時，透過一計時器的計時狀態，釋放該處理器於該第一效能狀態等級的設定；或當該處理器被設定於該第一效能狀態等級且該處理器的該溫度低於一臨界值時，主動釋放該處理器於該第一效能狀態等級的設定。
  4. 如請求項1所述之過熱保護方法，其中該些可操作的效能狀態等級中的每一效能狀態等級係關於處理器不同高低的工作頻率。
  5. 一種具過熱保護功能的一電腦系統，包含有：至少一處理器，用來控制該電腦系統之運作；以及一系統韌體，耦接該處理器，用來監測該處理器的一溫度及一工作負載、於判斷該溫度超過一第一預設值且該工作負載超過一第二預設值時，取得該處理器目前的一效能狀態等級及至少一可操作的效能狀態等級，其中該效能狀態等級係關於該處理器的工作頻率、根據該效能狀態等級及該些可操作的效能狀態等級，判斷該效能狀態等級是否為該些 可操作之效能狀態等級中工作頻率最低的、當該效能狀態等級為該些可操作之效能狀態等級中工作頻率最低的時，維持監測該處理器的該溫度及該工作負載，以及當該效能狀態等級不為該些可操作之效能狀態等級中工作頻率最低的時，設定該處理器於該些可操作的效能狀態等級中的一第一效能狀態等級，其中該第一效能狀態等級所對應的工作頻率低於該效能狀態等級所對應的工作頻率，用以降低該電腦系統的溫度。
  6. 如請求項5所述之電腦系統，該系統韌體更用來於該處理器的該溫度未超過該第一預設值時，判斷該處理器是否被設定於該第一效能狀態等級，以及於該處理器的該溫度未超過該第一預設值且該處理器被設定於該第一效能狀態等級時，釋放該處理器於該第一效能狀態等級的設定。
  7. 如請求項6所述之電腦系統，其中該系統韌體更用來於該處理器被設定於該第一效能狀態等級時，透過一計時器的計時狀態，釋放該處理器於該第一效能狀態等級的設定，或於該處理器被設定於該第一效能狀態等級且該處理器的該溫度低於一臨界值時，主動釋放該處理器於該第一效能狀態等級的設定。
  8. 如請求項5所述之電腦系統，其中該系統韌體包含有一基本輸入輸出系統(basic input output system，BIOS)及嵌入式控制器(embedded controller，EC)。
  9. 如請求項5所述之電腦系統，其中該些可操作的效能狀態等級中的每一效能狀態等級係關於處理器不同高低的工作頻率。
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