以前,我们对CPU温度监控只能通过“外部监测”措施—即通过主板CPU插座下面的热敏电阻来监测CPU工作时的温度。如果大家找一块KT266、KT400A之类的主板,往往就会发现CPU插座内中的立式或贴片式的热敏电阻。整个监测过程全面是由主板来负责,热敏电阻直接将所监测到的数据传给主板上的温控电路,如果监测到CPU的工作温度超过你在BIOS中的预设值时就会自动断电关机或报警、加快散热风扇的转速。采用此种方式的优点是体积小、价格低,使用方便,不过在监控处理器温度时明显存在缺陷。比如此类监测方式到的温度往往是CPU底面的温度,而不是内核温度,温度读数是由监控芯片根据温敏电阻的阻值变化计算得出,而且此类接触式测试受外部环境影响很大。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。故此类CPU温控结果误差性极大、反应不灵敏,所得结果仅仅只能作参考之用。 这就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。相比之下,表面温度反应十分迟钝,其升温速度远不及核心温度,当核心温度发生急剧变化时,表面温度只有“小幅上扬”。 Pentium 4和Athlon XP等最新的微处理器,其核心温度变化速度达30~50℃/s,核心温度的变化速度越快,测量温度的延迟误差也越大。在这种背景之下,如果再以表面温度作为控制目标,保护电路尚未做出反应,微处理器可能已经命归黄泉了。也正因为如此,AMD曾在其白皮书中特地提出专门为Athlon XP处理器所制定、名为“Temperature Offset Correction”(温度偏差修正)的CPU内核心温度监测温度修正方案来纠正此种CPU温控所带来的偏差。 所谓“温度偏差修正”就是指当系统采用外部测量法时,必须在测量结果的基础上增加一个温度偏差值:即BIOS中显示的温度值=实际测试值+温度偏差值。这个偏差值由主板热敏电阻、临界温度等因素来决定,当系统设定以后它就是一个常量(通过刷新BIOS可以改变这个值)。这样措施在一定程度上可以减小误差值。 当然,问题仍不能得到根本性解决,比如对于突发事件(如风扇脱落)所带来的温度急剧提升完全不能及时做出反应。就目前来看,无论使用Intel还是AMD的微处理器,已很少使用热敏电阻测量微处理器表面温度了,所以BIOS与检测软件所显示的微处理器温度都是指微处理器的核心温度。外部控制型监控系统,其实就是主板的温度监控电路,它有三种基本存在形式∶一种是采用独立的控制芯片,比如WINBOND的W83627HF、ITE的IT8705、IT8712等,这些芯片除了处理温度信号,同时还能处理电压和转速信号;第二种形式是在BIOS芯片中集成了温度控制功能;第三种形式是南桥芯片中集成温度控制功能,目前新一代南桥芯片都温度监控功能。而内部控制型监控系统则是指CPU内核心中整合的热敏二极管,这个热敏二极管的正负两极作为CPU两个针脚直接来通过主板CPU插座和主板的温度监控电路相连。 在整个监控过程中,当CPU工作时,热敏二极管就将感应到的数据变化传输给主板的温控电路,由主板的一个特定逻辑运算电路通过所接收到的数据计算出CPU的内核温度,如果计算出来的温度高于预设温度警戒线时,系统就会自动在瞬间切断CPU核心电压,使CPU停止工作并让系统挂地起,从而可以很好地保护CPU不被烧毁。P2、P3及Athlon XP处理器都是采用了此种技术。 当然,这种方法反馈回来的温度并不是很准确,往往要比CPU核心温度低5度左右。因此AMD又为防止它的处理器过热烧毁推出了S2K 总线断开技术:即当处理器内核温度过高时,系统会发出一个HALT指令((HALT 改指令的意思是在没有要处理的质量和数据时将处理器挂起,有点象休眠指令),当CPU接收到HALT指令时,处理器会转致相应的等待模式,这种模式下只要消耗较小的功率。为此AMD曾要求所有的AMD平台主板厂商通过支持S2K 总线断开技术的认证。 可以说,通过在CPU内核整合热敏二极管来控温已经是一种能很准确监控CPU核心温度的方法了,而且配合主板的温控电路就能即时保护过热的CPU,使其不至于在CPU风扇突然停转或意外脱落时烧毁你的“芯”。但此类内部温控技术存在一个弊端,那就是在CPU温度过高时通过直接关闭电脑来达到保护的目的,这就会导成数据因为未能及时保存而丢失,要知道有时数据的价值往往要比一个CPU的价值要高。而且热量可能导致系统不稳定,如果电脑死机或程序进入死循环,就会失去监控作用,也就无法保护微处理器了。 三、第二代CPU内部温度监控技术—热量控制电路,更具弹性化的监控模式! 为弥补了第一代内部温度监控技术的不足,Intel在Northwood核心P4中引入了第2代内部温度监控技术—热量控制电路(Thermal Control Circuit,英特尔又将它命名为热量监视器(Thermal Monitoring))。 与P3、Athlon XP内部仅拥有一个热敏二极管不同,Northwood核心P4的热量控制电路拥有两套热敏二极管。其中一套热敏二极管侦测CPU的温度值并传输给主板上的硬件监控系统,这套装置象传统的内部温控技术一样通过关闭系统来保护CPU,不过只是在紧急情况才会自动关闭。第二套热敏二极放置在CPU内核温度最高的部位,几乎触及ALU单元,也做为热量控制电路的一个组成部分。 在CPU工作中,这两套热敏二极管的电阻会因温度而变化,因此通过它的电流也会随着CPU的核心温度而变化,通过与内设参考电流的比较,系统能够判断当前电流是否达到了临界点。如果CPU最热的地方超过一定值,第二套热量温控装置会发送一个PROCHOT#信号使热量控制电路系统开始工作,通过减小CPU的负载来降温,其实这套热敏二极管起到波动调节作用。 在此前许多朋友认为这个热量控制机制就是Pentium 4在过热的时候减少了它的时钟频率,其实这个观点是错误的。以Pentium 4 3.2GHz为例, CPU的外频为200MHz,它乘与16的倍频就等于Pentium 4 3.2GHz。这个频率就是像WCPUid等软件所读出来的 Pentium 4的记号。这个频率决定了处理器的算术单元的工作效率。热量控制单元能够影响到这个频率。 当温度正常的时候,ALUs(算术逻辑运算器)将会接受到3200MHz的频率。但当主板检测到CPU的核心温度达到一个特定的临界值时,热量控制电路就开始发送PROCHOT#信号,将空置的时钟周期插入到正常的时钟周期内,发送到CPU的调节信号如图表所示:
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