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(多图) 剖析CPU温度监控技术

作者:安徽财经大学 陈忠民?? 2006年10月08日 ?? 收藏0


?????? 温度监控技术有两个鲜明的特点∶一是CPU内置热敏二极管直接测量核心温度,二是主板上设置监控芯片(如图4)。Intel首先在Pentium Ⅱ及CeleronCPU中植入热敏二极管,并公开了具有温度监控技术的主板设计指南,这一举措得到主板制造商的积极响应,各具特色的所谓的“智能主板”如雨后春笋,一时精彩纷呈。一些有实力的主板制造商还自行开发监控芯片(如MSI的CoreCell等),温度监控技术在短短几年内便有了很大进步,不断完善温度监控功能。

各种硬件监控芯片

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;????????????????????? 图4 各种硬件监控芯片

?????? 实际监控系统所采取的主动降温措施中,哪种方法更有实际意义呢?下面我们进行一个简短的分析。

?????? 芯片的功耗(发热量)由静态功耗和动态功耗两部分组成(如图5),静态功耗是因为漏电流引起的。由P=V2/R可知,在芯片等效电阻R不变的情况下,功耗P与电压V的2次方成正比,降低供电电压可以极大地降低静态功耗。所以这些年来芯片工作电压从5V降到3.3V,甚至降到目前的1V以下。我们当然希望这个数值进一步降低,但如果没有k值更高的栅极材料,就无法保证在低电压下完成晶体管开启和关闭动作。所以,降低电压的手段毕竟还是有限的。而且由于CPU内集成的晶体管数量的按摩尔定律逐年增加,众多晶体管并联后使得等效电阻值不断减少,集成电路内层与层之间的绝缘层变薄也使得层间泄漏电流增加,所以CPU的静态功耗一直趋于上升态势。

芯片工艺进步 泄漏功耗增加

????????????????????????????????????????????????????? 图5 芯片工艺进步 泄漏功耗增加

?????? 芯片的动态功耗P = CV2f,其中C表示电路负载大小,V表示供电电压,f为工作频率。可见f与芯片的动态功耗成正比,频率愈高则消耗的功率也愈高。降低CPU的时钟频率虽然是降低动态功耗的有效手段,但是,电脑用户总是希望程序能够执行得更快,通过降低频率来降温的手段是难以被用户所接受的。

?????? 既然降低电压和频率的降温方法都有很多现实困难,所以利用风扇带走热量就成了一种最简便可行的方法。近几年来,CPU风扇的尺寸越来越大、转速越来越高,使得排气量越来越大,这在一定程度上缓解了CPU温度高居不下的问题。但是风扇扇叶尺寸过大、转速过高,又带来了噪音问题,而且环境温度过高也会影响散热效果,所以又必须增加机箱风扇,使得噪音问题进一步加剧。 为了降低噪音和节省能耗,在CPU温度不太高的时候让风扇保持低速运转,在不得已的情况下才提高转速,就成了一个被大家普遍认可的温度控制方案。因此,大多数温度监控系统实际上就是一个“温度-转速控制系统”,很多温度监控芯片也是针对这种需要而设计的。?


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芯片组? 接口?

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