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迄今为止还没有一种CPU散热系统能保证永不失效。失去了散热系统保护伞的“芯”,往往会在几秒钟内永远停止“跳动”。值得庆幸的是,工程师们早已开发出有效的处理器温度监控、保护技术。以特殊而敏锐的“嗅觉”随时监测CPU的温度变化,并提供必要的保护措施,使CPU免受高温下的灭顶之灾。
Intel率先提出了温度监控器(Thermal Monitor,以下简称TM)的概念,通过对处理器进行温度控制和过热保护,使稳定性和安全性大大增加。但是,由于电脑爱好者和普通用户对处理器温度监控系统了解不多,而且介绍这方面知识的中文资料也难以获得,遇到相关问题时会感到不知所措,所以有必要将处理器温度监控技术系统地介绍给大家。
一、温度测量:从表面深入到核心
建立微处理器温度监控系统,首先要选择一种合适的温度测量器件。能够测量温度的器件有很多种,如热敏电阻、热电偶和半导体温度传感器等。电脑中最早使用热敏电阻作为测温元件,微处理器插座下竖立的球状或带状的小元件,就是热敏电阻。

处理器插槽下的热敏电阻
热敏电阻(Thermal Resistor ,简称Thermistor)体积小、价格低,使用方便,但用于检测微处理器温度时存在着先天不足:
1、热敏电阻是接触式测温元件,如果热敏电阻与微处理器接触不够紧密,微处理器的热量不能有效地传送到,所测量温度会有很大误差。有些主板上采用SMD贴片热敏电阻去测量微处理器温度,其测量误差比直立式热敏电阻误差更大,因为这种贴片元件很难紧密接触到微处理器。
2、微处理器的核心(die)发出热量由芯片封装向外部散热,微处理器的表面温度和核心温度之间约有15℃~30℃的温差,同时因芯片封装形式不同,及环境温度的不同而难以确定。至今还没有一种技术能够把热敏电阻埋进芯片内部去,导致现在热敏电阻只能测量微处理器的表面温度,而无法测量核心温度。
总之,热敏电阻不仅测量精度难以保证,更重要的是无法检测到热源的真实温度。
由于热敏电阻先天不足带来了一个十分严重的问题∶表面温度不能及时反映微处理器核心温度变化,用专业术语说就是存在一个时间滞后的问题。因为核心温度变化之后要经过一段时间才能传送到微处理器表面。
二、温度监控:从单纯显示到温度监控
在热敏电阻为主要测温手段时期,测得的微处理器表面温度经放大器将微弱信号放大后经A/D转换,将模拟信号转换成数字信号后再通过数据线发送给BIOS芯片,数据进入BIOS芯片后,BIOS或监控软件就能在屏幕上显示了。

温度信号处理电路
温度显示系统是一种被动的体系,无法对温度进行调节。一旦测得微处理器温度超出设定温度,电脑可以发出声光报警,以提醒电脑用户进行人为干预。这种系统用于目前发热量大的微处理器基本上没有安全可言。如果散热系统发生问题后,没等用户反应过来,微处理器就已经烧毁了。因此,Intel提出了温度监控的概念,让系统具有自我调控能力,一旦微处理器温度超出所设定的极限温度,系统将通过降低供电电压、降低芯片工作频率和加强冷却等手段进行主动降温,甚至自动关机,以确保微处理器安全。
温度监控技术有两个鲜明的特点:一是微处理器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。
Intel首先在Pentium Ⅱ及Celeron微处理器中植入热敏二极管,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。
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,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。
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