处理器工作状态指示系统的制作方法

专利名称：处理器工作状态指示系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及计算机处理器，尤其涉及一种指示处理器工作状态的指示系统。
背景技术：
计算机中包含用于执行不同功能的多个处理器，例如用于执行计算功能的中央处理单元(CPU)、用于执行图像处理的图形处理单元(GPU)等等。这些处理器通常安装在电路板卡上以便与其他元器件协同工作。例如，CPU通常安装在计算机主板上，图像处理单元通常安装在图形卡上。在现有的这些电路板卡上通常还设置有用于指示处理器工作状态的指示器，例如发光二极管(LED)，通过LED的点亮和熄灭来显示这些处理器是否上电或处于工作状态中。 在工作过程中，CPU或GPU由于其所执行任务的不同而会处于不同的工作负载下。如果处理器的负载过大，会引起处理器温度升高甚至无法正常工作，例如会导致运算速度变慢，计算机响应速度变慢，甚至不响应；或者由于GPU负载过大会产生图像定格、播放不流畅等现象，从而影响使用者的体验效果。然而，现有技术中的这种指示器只能简单地指示处理器是否处于工作状态，而并不能反映其目前工作的负载状态。因此，使用者由于不能及时并直观地观测到处理器的负载状态因而无法及时调整处理器的工作负载，例如通过关闭一些应用程序而使得处理器的负载减小。处理器的负载得不到减少，就会导致其持续工作在高负载的工况下，使得处理器的温度不断上升，最终导致处理器由于过热保护而自行关闭甚至有发生被烧毁的危险。 因此，能够及时将计算机中处理器的工作负载状态显示给使用者，以便使用者可以及时调整处理器的工作负载，从而保证处理器能够持续正常地工作，已成为亟待解决的问题。

实用新型内容本实用新型的目的是提供一种能够及时监测计算机中处理器工作状态的指示系统。为了达到上述目的，本实用新型提供一种用于指示处理器工作状态的指示系统，所述指示系统包括处理器，所述处理器具有至少一个工作状态，所述处理器产生表示所述工作状态的至少一个状态信号并输出；控制单元，采集由所述处理器输出的所述状态信号，将所述状态信号转换为至少一个控制信号并输出；指示单元，包含至少一个指示元件，所述指示元件由所述控制单元输出的所述控制信号进行控制，从而指示出所述处理器当前所处的所述工作状态。 根据本实用新型的另一方面，所述指示系统还包括外部单元，所述外部单元产生
表示所述处理器工作状态的至少一个状态信号，并输出到所述控制单元。 根据本实用新型的另一方面，所述处理器是图形处理单元或中央处理单元。所述
控制单元由开关元件构成，所述开关元件选自NPN晶体管、PNP晶体管、二极管、M0S晶体管
中的一种或多种。[0008] 根据本实用新型的另一方面，所述指示单元包含至少一个发光元件或发声元件。
所述处理器的工作状态可以通过所述发光元件的不同颜色或亮度或其组合来表示。 根据本实用新型的另一方面，所述处理器的工作状态可以是闲置模式或低负载模
式、中度负载模式、高负载模式、满负载报警模式或过热保护模式。 本实用新型还提供了一种包含如上所述的指示系统的图形显示卡。 根据本实用新型提供的用于指示处理器工作负载状态的指示系统，使用者可以更
直观且及时地观测到处理器当前的工作负载状态，从而及时调整处理器的工作负荷，使处
理器能够持续并稳定地工作。

图1是根据本实用新型的用于指示处理器工作负载状态的指示系统的原理图。[0013] 图2示出了根据本实用新型的用于指示GPU多种工况的指示电路。[0014] 图3示出了应用了本实用新型的指示系统的电路板示意图。
具体实施方式在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本实用新型更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本实用新型可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本实用新型发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
以下结合附图对本实用新型的具体内容进行详细说明。 参见图l，显示了根据本实用新型的用于指示处理器工作负载状态的指示系统的原理图。图1所示的指示系统包括处理器100、控制单元101、指示单元102和可选的外部元件103。处理器100中通常包含有对其工作状况进行实时监测的元件，例如温度传感器等，通过传感器感测等方式对处理器100的工作电压、工作温度等指标进行采样，并通过处理器100相应的管脚输出所采样的信号。控制单元101收集这些信号，并根据这些信号所表示的处理器当前的工作状况，生成不同的控制信号输出到指示单元102，用于控制指示单元102中的指示元件进行工作，以便以直观的方式表示出处理器100当前的工作或负载状况。与现有技术不同的是，根据本实用新型的指示单元102可以包含多个指示元件，用于指示处理器的多种工况，处理器的每一种不同工况可以对应于一种特定的指示效果。此外，该指示系统还可以包含外部元件103用来提供表示处理器100工况的额外信息。控制单元101除了从处理器100中接收信息之外，还可以采集从外部元件103输出的信息用来生成控制信号。 以上对根据本实用新型的处理器工作状态指示系统的工作原理进行了说明。根据本实用新型的处理器工作状态指示系统可以应用于例如CPU、 GPU或本领域常见的其他类型的处理器。控制单元101所采集的信号数量和信号种类、以及是否需要从处理器100以外的其他单元(例如外部元件103)中采集信号，都可以根据实际需要进行调整。控制单元IOI例如可以使用多组开关元件实现以产生多组控制信号，所述开关元件例如晶体管或二极管，或者是其他能实现开关功能的元件。指示单元102中的指示元件可以例如是发光元件、发声元件等可以为使用者提供明显标识信号的元件。[0019] 为了更清楚的对本实用新型的指示系统进行说明，下面以GPU为例进一步解释本实用新型的指示系统的工作原理。 参考图2，示出了根据本实用新型的用于指示GPU多种工况的指示电路。GPU 200根据当前所进行的图像处理的运算复杂程度需要会以不同的负载模式进行工作。例如，当使用者进行三维(3D)图像处理或玩3D游戏时，GPU 200需要调用能进行复杂图形处理运算的硬件资源(例如3D引擎)来进行图像处理，此时，GPU 200的工作负载较高，称为高负载模式；当使用者播放DVD电影时，GPU 200只需调用例如视频播放引擎这类的硬件资源，此时的GPU 200工作负载处于中等程度，称为中度负载模式；当使用者不进行任何复杂的图像处理示，例如只是浏览网页或者进行文字处理工作，这时的GPU 200无需调用任何的硬件引擎，因此处于低负载模式，或称为闲置模式。 根据GPU 200工作负载的不同(即处于不同的负载模式)，GPU 200工作的核心电压也会相应的有所不同。例如当GPU 200工作在高负载模式下，其核心电压为1.0伏，而当GPU 200工作在中负载模式下时，其核心电压下降为0.9伏，当GPU 200闲置时，其核心电压进一步下降为0.8伏。GPU 200中设置有相应的输出管脚PINj、PIN—2和PIN—3，这些管脚根据此时GPU 200的核心电压大小输出相应的控制电平。具体地，当GPU 200的核心电压为1. O伏时，PIN_1输出低电平且PIN—2输出低电平，即PIN_1 = 0且PIN—2 = 0 ;当GPU 200的核心电压为O. 9伏时，PINj输出低电平且PIN—2输出高电平，即PINj = 0且PIN—2 =1 ;当GPU 200的核心电压为O. 8伏时，PINj输出高电平且PIN—2输出高电平，即PINj =liPIN_2 = 1。利用这三个管脚PINj、PIN—2和PIN—3所输出的不同电平信号，可以产生多个控制信号以控制指示单元指示出GPU 200所处的不同工作负载状况，这将在下文中进一步详细描述。 当GPU 200工作在高负载模式下时，其处理内核的温度会逐渐升高，当升高到某一温度，例如95t:时，GPU 200会发出报警信号，表示此时GPU 200的内核温度已经超过一定的阈值，需要对GPU 200进行及时的散热处理，以防GPU 200的温度继续升高导致自行关断甚至烧毁。GPU 200中还设置有相应的输出管脚PIN—3用来指示这一温度报警状态。当GPU200的内核温度超过报警温度时，PIN—3会输出一高电平信号，即PIN_3 = 1。这一高电平信号会被相应的报警处理电路(图中未示出)进行锁存，使得该报警信号始终为高电平，直到GPU 200的内核温度降低到报警温度以下或者从外部输入复位信号对GPU 200所在的图形卡进行重新启动才会发生变化。 此外，除了利用GPU 200本身输出的状态信号，根据图2所示的指示系统中还使用
了外部的状态信号FBVDDQ。 FBVDDQ是GPU 200所在的图形卡上的显示存储单元中表示存
储单元供电状况的信号。当FBVDDQ为高电平，即FBVDDQ = 1时，说明显示存储单元开始上
电进行工作。由于在图形卡的工作中，显示存储单元是最后上电的元件，因此当显示存储单
元上电后，整个图形卡开始进入工作状态，即表明GPU 200也开始进入工作状态。 根据本实用新型的实施方式，利用如上所述的指示GPU 200工作状况的管脚
PIN_1、PIN_2和PIN_3输出的信号，以及指示显示存储单元上电状况的FBVDDQ信号来作为
指示单元的控制信号。根据这些管脚输出信号的电平变化，来反应此时GPU 200的工作负
载状况。如上所述，利用这些控制信号可反映出GPU 200的以下五种工作状况 第一模式(轻负载工作模式)此时GPU 200处于闲置或低负载工作状态。GPU200的核心电压为0. 8伏，GPU 200工作在低负载工况。 第二模式(中负载工作模式)此时GPU 200处于中度负载工作状态，例如正在播 放DVD视频。GPU 200的核心电压为0. 9伏，GPU 200工作在中度负载工况。 第三模式(高负载工作模式)此时GPU 200处于高负载工作状态，例如正在进行 3D游戏。GPU 200的核心电压为1. 0伏，内核温度尚未达到或超过报警的阈值温度。 第四模式(满负载报警模式)此时GPU 200处于满负载工作状态，GPU 200的核 心电压为1. 0伏，且内核温度已达到或超过报警的阈值温度。 第五模式(过热保护模式)此时GPU 200的内核温度已升高到或超过过热保护 的温度，过热保护电路启动，切断GPU 200的工作电源，GPU 200关断以进入保护模式。 在本实施模式中，利用了不同颜色的发光二极管(LED)作为指示单元，来指示GPU 200的上述五种模式。为了更为直观地为使用者显示这五种模式，这里采用了四种不同颜 色的LED,即绿色LED—G、黄色LED—Y、橙色LED_0和红色LED_R及其组合分别指示上述这五 种工作模式。具体地，在GPU 200处于第一模式下时，绿色LED—G点亮，其他颜色的LED熄 灭，表明GPU 200处于闲置或低负载工况；在GPU 200处于第二模式下时，绿色LED_G和黄 色LED—Y同时点亮，其他颜色的LED熄灭，表明GPU 200处于中度负载工况；在GPU 200处 于第三模式下时，绿色LED—G、黄色LED_Y和橙色LED_0同时点亮，其他颜色的LED熄灭，表 明GPU 200处于高负载工况；在GPU 200处于第四模式下时，绿色LED—G、黄色LED—Y、橙色 LED_0和红色LED_R全部点亮，表明GPU 200处于满负载报警工况；当GPU 200处于第五模 式下时，红色LED_R点亮，绿色LED_G熄灭，表示GPU 200已经进入过热保护状态。 如图2所示，在本实施例中，用上述控制信号PIN_1、 PIN_2、 PIN_3和FBVDDQ通 过控制开关元件Ql至Q4从而控制不同的LED点亮或熄灭，以指示GPU 200不同的工作状 况。这里的开关元件Ql至Q4采用了 NPN晶体管和PNP晶体管。将PIN_1、PIN_2、PIN_3和 FBVDDQ作为晶体管Ql至Q4的基极输入电压来控制晶体管的开启和关断，从而起到开关的 作用。下面结合图2所示的电路具体说明工作过程。 如图2所示，将FBVDDQ的输出信号作为控制绿色LED_G的NPN晶体管Ql的基极 输入电压，将PIN_1的输出信号作为控制黄色LED_Y的PNP晶体管Q2的基极输入电压，将 PIN_2的输出信号作为控制橙色LED_0的PNP晶体管Q3的基极输入电压，将PIN_3的输出 信号作为控制红色LED_R的NPN晶体管Q4的基极输入电压。 当GPU 200上电以后开始进入工作状态，由于显示存储单元已经上电，因此 FBVDDQ输出高电平信号，即FBVDDQ = l，Ql导通，绿色LED—G点亮。由于此时GPU 200的工 作负荷较小，因此核心电压较低，为0. 8伏，PIN_1、 PIN_2输出高电平信号，Q2和Q3截止， 黄色LED—Y和橙色LEDJ)熄灭。PIN_3由于GPU 200尚未达到报警温度而输出低电平信号， Q4截止，红色LED_R熄灭，表明此时GPU 200处于第一模式，即闲置或低负载模式。 当GPU 200的负载逐渐加大，例如启动了视频引擎用来播放DVD视频时，由于显示 存储单元已经上电，因此FBVDDQ持续输出高电平信号，即FBVDDQ = 1， Ql导通，绿色LED— G点亮。由于此时GPU 200的核心电压升高到0. 9伏，因此PIN_1输出低电平，即PIN_1 = 0，Q2导通，黄色LED—Y点亮。PIN—2输出高电平信号，即PIN_2 = 1， Q3截止，橙色LED_0熄 灭。PIN_3由于GPU 200尚未达到报警温度而输出低电平信号，Q4截止，红色LED—R熄灭， 表明此时GPU 200处于第二模式，即中度负载模式。[0035] 当GPU 200的负载继续加大时，因此FBVDDQ持续输出高电平信号，即FBVDDQ = 1， Ql导通，绿色LED_G点亮。当GPU 200的核心电压到达1. 0伏，PINj输出低电平，即PIN_1 =0， Q2导通，黄色LED_Y点亮。PIN_2此时也输出低电平信号，即PIN_2 = 0， Q3导通，橙 色LEDJ)点亮。PIN—3由于GPU 200尚未达到报警温度而输出低电平信号，Q4截止，红色 LED—R熄灭，表明此时GPU 200处于第三模式，即高负载模式。 当GPU 200的负载逐渐加大到使其内核温度达到或超过报警温度(例如95°C ) 时，由于显示存储单元已经上电，因此FBVDDQ持续输出高电平信号，即FBVDDQ = 1， Ql导 通，绿色LED_G点亮。GPU 200此时工作在满负载下，核心电压为1. 0伏，PIN_1输出低电平， 即PIN—l = 0， Q2导通，黄色LED—Y点亮。PIN—2输出低电平信号，即PIN—2 = 0， Q3导通， 橙色LEDJ)点亮。PIN_3由于GPU 200已达到报警温度阈值而输出高电平信号，即PIN_3 = 1， Q4导通，红色LED_R点亮，表明此时GPU 200处于第四模式，即满负载报警模式。 当GPU 200的内核温度继续升高达到过热保护的温度(例如125°C )时，图形卡 上设置的过热保护电路会自动启动，切断GPU 200的供电，此时显示存储单元掉电，FBVDDQ 输出低电平信号，即FBVDDQ = 0， Ql截止，绿色LED_G熄灭。而PIN_3输出的过热报警信 号由于通过过热保护电路进行锁存，因此PIN—3持续输出高电平信号，即PIN_3= 1， Q4导 通，红色LED—R点亮，表明此时GPU 200处于第五模式，即过热保护模式。当GPU 200进入
过热保护模式后，只有通过输入外部的复位信号，才能使过热保护电路的锁存状态解除，使 得PIN_3输出低电平信号，红色LED_R熄灭。 上述实施方式中，实现控制LED开关功能的元件采用了 NPN和PNP晶体管，但可以 理解的是，此处不仅仅限于使用晶体管，也可以使用MOS管、场效应管、二极管等其他具有 开关特性的元件。晶体管类型的选择，例如选择高电平开启还是低电平开启可以根据实际 的需要而进行设计，这里不做限定。指示元件LED_G、 LED_Y、 LED_0、 LED_R在本实施方式中 采用了发光二极管，并且分别为绿色、黄色、橙色和红色。本领域技术人员可以理解的是，也 可以使用单一颜色的指示灯，通过指示灯不同的亮、暗组合来指示GPU的负载状态，或是通 过指示灯颜色和亮度的组合来指示GPU的负载状态。或者可以采用其他类型的指示元件， 例如蜂鸣器、发出报警声音的提示器等。上述第一至第五模式的选择和定义，以及所监测 的GPU电压及温度信号也只是示例性说明，本领域技术人员可以根据监测的不同需求采集 不同的GPU工况信号，对这些模式进行自行定义。上述第一至第五模式的顺序可以是任意 的，例如GPU可以一上电后就进入高负载模式。本实用新型描述的GPU工作状况只是一个 示例，本实用新型还可适用于监测其他任何处理单元的工况，例如CPU等等。 图3示出了应用了本实用新型的指示系统的电路板示意图。如图3所示，可以将 指示GPU工作状况的四个LED,即LED_G、 LED_Y、 LED_0和LED_R设置在GPU所在的图形卡 上，这样使用者通过观测LED的点亮情况就可以及时得知GPU此时的工作负载状况。或者， 也可以将这些LED引出到计算机机箱的面板上，方便用户从外部直接对GPU的工作状况进 本实用新型已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是 用于举例和说明的目的，而非意在将本实用新型限制于所描述的实施例范围内，此外，本领 域技术人员应当理解的事，本实用新型并不局限于上述实施例，根据本实用新型的教导还 可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本实用新型所要求保护的范围内。本实用新型的保护范围由附属的权利要求及其等效范围所界定'
权利要求一种用于指示处理器工作状态的指示系统，其特征在于，所述指示系统包括处理器，所述处理器具有至少一个工作状态，所述处理器产生表示所述工作状态的至少一个状态信号并输出；控制单元，采集由所述处理器输出的所述状态信号，将所述状态信号转换为至少一个控制信号并输出；指示单元，包含至少一个指示元件，所述指示元件由所述控制单元输出的所述控制信号进行控制，从而指示出所述处理器当前所处的所述工作状态。
2. 根据权利要求1所述的指示系统，其特征在于，所述指示系统还包括外部单元，所述 外部单元产生表示所述处理器工作状态的至少一个状态信号，并输出到所述控制单元。
3. 根据权利要求1所述的指示系统，其特征在于，所述处理器是图形处理单元或中央 处理单元。
4. 根据权利要求1所述的指示系统，其特征在于，所述控制单元由开关元件构成。
5. 根据权利要求4所述的指示系统，其特征在于，所述开关元件选自NPN晶体管、PNP 晶体管、二极管、M0S晶体管中的一种或多种。
6. 根据权利要求1所述的指示系统，其特征在于，所述指示单元包含至少一个发光元件。
7. 根据权利要求6所述的指示系统，其特征在于，所述处理器的工作状态通过所述发 光元件的不同颜色或亮度或其组合来表示。
8. 根据权利要求1所述的指示系统，其特征在于，所述指示单元包含至少一个发声元件。
9. 根据权利要求1所述的指示系统，其特征在于，所述处理器的工作状态选自闲置模 式或低负载模式、中度负载模式、高负载模式、满负载报警模式或过热保护模式中的一种。
10. —种包含如权利要求1所述的指示系统的图形显示卡。
专利摘要本实用新型公开了一种处理器工作状态指示系统。所述指示系统包括处理器，所述处理器具有至少一个工作状态，所述处理器产生表示所述工作状态的至少一个状态信号并输出；控制单元，采集由所述处理器输出的所述状态信号，将所述状态信号转换为至少一个控制信号并输出；指示单元，包含至少一个指示元件，所述指示元件由所述控制单元输出的所述控制信号进行控制，从而指示出所述处理器当前所处的所述工作状态。根据本实用新型提供的用于指示处理器工作负载状态的指示系统，使用者可以更直观且及时地观测到处理器当前的工作负载状态，从而及时调整处理器的工作负荷，使处理器能够持续并稳定地工作。
文档编号G06F11/32GK201440264SQ20092016435
公开日2010年4月21日 申请日期2009年7月1日 优先权日2009年7月1日
发明者余明义, 徐爽 申请人:辉达公司