专利名称：利用功率密度反馈进行热管理的方法、装置和系统的制作方法
技术领域：
一般来说，本发明的一些实施例涉及计算机系统，更具体地说， 一些实施例涉及系统热管理。
背景技术：
随着计算机系统内的微处理器和其它组件变得越来越快、越来越 小，热管理对于防止设备过热或故障变得越来越重要。在一些系统中， 如果检测到过热设备，如处理器，则可通过例如减小处理器的运行速 度来调整系统或设备的活动等级。但是，这种热管理方法只考虑到设 备本身的温度，而未考虑到系统中的热耦合或功率密度。
通过参照附图，并阅读以下说明书和随附权利要求，本领域的技
术人员将能明白本发明的实施例的各种优点，附图中
图1和图2是根据系统的一些实施例、利用功率密度反馈进行热
管理的过程的流程图3是根据本发明的 一些实施例的密度因子变化和热关系系数计
算的实例的图4是根据本发明的一些实施例的热关系表的实例的图5是根据本发明的一些实施例的功率分配寄存器的实例的以及
图6包括根据本发明的一些实施例的计算机系统的示意图。
具体实施例方式
参考本发明的一些实施例，附图中示出其实例。尽管将结合这些实施例来描述本发明，但将了解，它们不是要将本发明限于这些实施 例。相反，本发明要涵盖包含在如随附权利要求限定的本发明的精神 和范围内的备选、修改和等效物。此外，在以下对本发明的详细描述 中，阐述了众多具体细节，以便充分理解本发明。但是，在没有这些 具体细节的情况下，也可实现本发明。在其它情况下，没有详细描述 熟知的方法、过程、组件和电路，以免不必要地使本发明的各方面晦 涩难懂。
本说明书中提到本发明的"一个实施例"或"一些实施例"时表 示，结合该实施例描述的特定特征、结构或特性包含在本发明的至少 一些实施例中。因此，在整篇说明书中的各个地方出现短语"在一些 实施例中，，或"根据一些实施例"时不一定都指相同的实施例。
根据一些实施例，该方法可在计算系统内实现。可以利用下文关
于图6描述的系统来执行本文关于图l-5描述的操作，相关领域的技 术人员基于本文提供的教导将能明白这一点。
图1和2;1根据系统的一些实施例、利用功率密度反馈进行热管
理的过程的流程图。在一些实施例中，图1中的方法或过程可在100 开始，并进行到102，在102，操作可测量系统的一个或多个区域中 的活动，其中该系统可包括一个或多个管芯。在一些实施例中，这一 个或多个区域可包括(作为系统的部分或全部的)微处理器、存储器 控制器集线器、输入/输出控制器集线器、存储器、核、芯片组、图形 存储器控制器集线器或其它组件。此外，在一些实施例中，可在本发 明的实施例中利用多于一个管芯。
在一些实施例中，如图2所示，测量活动还可包括测量管芯上的 这一个或多个区域中的功率密度的变化(202)和/或测量系统的这一 个或多个区域中的温度变化(204 )。在一些实施例中，系统可包括 一个或多个管芯。此外，在一些实施例中，测量活动可包括测量这一 个或多个区域中的电流变化或电压变化。
然后，过程可进行到104，在104,可生成这一个或多个区域的
6热关系系数(TRC)，其中TRC可至少基于所测量的活动。TRC的 实例如图3所示，并将在本文中的其它地方加以描述。在一些实施例 中，TRC可基于一个或多个功率状态、电压差、功率差和/或电流差。 在一些实施例中，这一个或多个功率状态可包"^活动状态或睡眠状态 中的至少一个状态。
然后，过程可进行到106,在106，可基于TRC中的一个或多个 生成热关系表(TRT) 。 TRT的实例如图4所示，并将在本文中的其 它地方加以描述。在一些实施例中，TRT可提供这一个或多个区域之 间的一个或多个关系，其中这一个或多个关系可用于预测这一个或多 个区域中的温度分布。此外，这一个或多个关系可包括允许计算实现 这一个或多个区域中的给定温度变化所需的功率变化的量或等级的 信息。
然后，过程可进行到108，在108,可生成功率分配寄存器(PDR) 以跟踪这一个或多个区域的一个或多个状态指示符(indicator)。PDR的 实例如图5所示，并将在本文中的其它地方加以描述。在一些实施例 中，这一个或多个状态指示符可包括关于这一个或多个区域是活动还 是不活动、或是处于另一功率状态或活动等级的信息。
然后，过程可进行到110,在IIO,可根据PDR确定活动配置， 其中活动配置可至少包括适合这一个或多个区域中的活动的工作负 荷状况。在一些实施例中，可将活动配置与通过一个或多个TRC测量 并存储在TRT中的配置匹配。在一些实施例中，工作负荷状况可包括 系统的这一个或多个区域中的组件的功率或活动等级的变化，其中系 统可包括一个或多个管芯。
然后，过程可进行到112，在112,可基于活动配置应用TRT。 在一些实施例中，112处的过程可包括增加这一个或多个区域的散热 或减少这一个或多个区i或的活动。
在一些实施例中，过程可接着进行到114,在114,可将TRT或 PDR存储在存储单元(memory location)中。在一些实施例中，存储单元可以是系统存储器、高速緩存存储器、磁盘驱动器或主存储器。
图3是根据本发明的一些实施例的密度因子变化和TRC计算的实 例300的图。在一些实施例中，这些实例可说明功率密度的变化如何 对组件的热行为造成影响。在一些实施例中，302和306中的电路基 于本发明的一些实施例示出具有两个消耗功率的活动区域的系统304 或管芯304和具有一个消耗功率的活动区域的系统308或管芯308。 在一些实施例中，相对于不活动区域，活动区域可消耗更多的功率， 但不活动区域仍会消耗功率。
在一些实施例中，系统或管芯304和308上所用的总功率可相同。 302和306中的计算可i兌明，功率分配的变化可^f组件的结-热管 (junction-heat pipe)电阻造成影响，并且只于纟吉國环境(junction-ambient) 电阻有总的影响。这些变化可能需要确定对于每种情景或活动配置特 定的TRC。因此，在一些实施例中，可为每种配置计算TRC,如实例 302和306中由Theta(j-amb) [%3她]所示。每个实例中的不同的TRC
结果至少是由功率密度差异引起的。
如本文其它地方所述，当在彼此的热邻近内存在多于一个組件或 热生成区域时，建立由TRC预示的热关系的能力是很有用的。在一些 实施例中，知道了区域间的热关系^f更可允许系统应用更合适的工作负 荷状况，并确定哪些区域会影响其它区域的温度，从而解决或帮助解 决热问题。
对于TRT中的每个TRC，系统(如本文其它地方描述的系统600 ) 可具有利用TRT中的信息等来确定应该热管理哪个(或哪些)区域的 热管理策略，如上文在一些实施例中关于图1-2所述。在一些实施例 中，热管理策略可包括根据2004年9月2日发布的高级配置和电源 接口 ( ACPI)规范3.0版实现ACPI信息。
图4是根椐本发明的一些实施例的热关系表的实例400的图。根 据一些实施例，实例402、 404和406可描述TRT的结构以及可如何 使用TRT中的TRC来至少预测组件的温度。表中的系数的单位是'C
8/w，但相关领域的技术人员至少基于本文描迷的教导将了解，并不限
于这些单位。实例402可说明格式，其中可按以下方式读取管芯的两
个区域CPU和GMCH:
CPU-CPU-对于每瓦特CPU功率变化，CPU的温度变化； GMCH-CPU-对于每瓦特GMCH功率变化，CPU的温度变化； GMCH-GMCH-对于每瓦特GMCH功率变化，GMCH的温度变
化；以及
CPU-GMCI^对于每瓦特CPU功率变化，GMCH的温度变化。 在一些实施例中，实例402可表明，可潜在地存在两个不同的表 用于描述CPU与GMCH或其它区域之间的关系。在一些实施例中， 取决于如何在管芯上分配功率，CPU-CPU TRT系数可改变。在本发 明的实施例中，此系数变化会影响过程所做的该温度预测。在408、 410和412中示出的实例分别对应于402、 404和406，关于这些实例， 这些实例具有才艮导CPU上的20W功率和GMCH上的10W功率的系
温度预测，因为其中考虑了热相邻区域。
图5是根据本发明的一些实施例的功率分配寄存器(power distribution register) 500的实例的图。实例504描述可用于评估如何 在特定管芯、系统或组件上分配功率的几种方法中的一种方法。在一 些实施例中，根据本发明的一些实施例，PDR可具有指定用于指示管 芯上的区域的状态以及它们是否是活动的位。实例504示出具有四个 区域的系统或管芯。在一些实施例中，在具有四个区域的情况下，PDR 可用寄存器中的四个位来实现。在一些实施例中，可将各个位指定给 特定区域；并且"0"可指示该区域是不活动的和/或不具有一个或多 个利用率。在一些实施例中，值"1"可指示具有一个或多个利用率 的活动区域。在本发明的一些实施例中，诸如本文其它地方描述的系 统600的系统可轮询PDR。因此，在一些实施例中，来自PDR的值 和/或总组件功率读数可提供足够的信息来应用合适的TRT以提供合适的工作负荷状况。
图6包括根据本发明的一些实施例的计算机系统的示意图。计算
机系统600包括框架(或计算设备)602和电源适配器604 (例如， 用于向计算设备602供电)。计算设备602可以是任何合适的计算设 备，如膝上型(或笔记本型)计算机、个人数字助理、桌面型计算设 备(如工作站或桌面型计算机)、机架式计算设备等。
可从以下源中的一种或多种源将电功率提供给计算设备602的各 种组件(例如，通过计算i殳备电源606): —个或多个电池组、交流 电(AC)插座(例如，通过变压器和/或诸如电源适配器604的适配 器)、汽车电源、飞机电源等。在一些实施例中，电源适配器604可 将电源输出(例如，约110 VAC-240 VAC的AC出线端电压)变换为 在约7VDC-12.6VDC范围内的直流电(DC)电压。因此，电源适配 器604可以是AC/DC适配器。
计算设备602还可包括耦合到总线610的一个或多个中央处理单 元(CPU) 608。在一些实施例中，CPU608可以是可自美国加利福尼 亚的圣克拉拉(Santa Clara, Califomia)的Intel㊣zi^司购得的Pentium 系 列处理器中的一种或多种处理器，包括Pentium II处理器系列、 Pentium ni处理器、Pentium IV处理器。或者，可使用其它CPU，如 Intel的Itanium 、 XEON窗和Celeron 处理器。而且，也可使用一种 或多种来自其它制造商的处理器。此外，处理器可具有单核或多核设 计。
芯片组612可耦合到总线610。芯片组612可包括存储器控制器 集线器(MCH) 614。 MCH614可包括耦合到主系统存储器618的存 储器控制器616。主系统存储器618用于存储数据和由CPU 608或包 含在系统600中的任何其它设备执行的指令序列。在一些实施例中， 主系统存储器618包括随机存取存储器(RAM);但是，主系统存储 器618可利用其它存储器类型、如动态RAM (DRAM)、同步DRAM (SDRAM)等来实现。其它设备也可耦合到总线610，如多个CPU
10和/或多个系统存^l器。
MCH614还可包括耦合到图形加速器622的图形接口 620。在一 些实施例中，图形接口 620经由加速图形端口 (AGP)耦合到图形加 速器622。在一个实施例中，显示器(如平板显示器)640可通过例 如信号变换器耦合到图形接口 620，其中信号变换器用于将存储在诸 如视频存储器或系统存储器的存储设备中的图像的数字表示转换成 由显示器解译和显示的显示信号。由显示设备产生的显示器640信号 可在经过各种控制设备之后由显示器解译并随后显示在显示器上。
集线器接口 624将MCH 614耦合到输入/输出控制器集线器 (ICH )626。 ICH 626提供到耦合到计算机系统600的输入/输出(I/O ) 设备的接口。 ICH626可耦合到外围组件互连(PCI)总线。因此，ICH 626包括提供到PCI总线630的接口的PCI桥628。 PCI桥628提供 CPU 608与外围设备之间的数据通路。另外，可利用其它类型的1/0 互连拓朴，例如可通过美国加利福尼亚的圣克拉拉的Intel⑧公司获得 的PCI Express 体系结构。
PCI总线630可耦合到音频设备632和一个或多个磁盘驱动器 634。其它设备也可耦合到PCI总线630。另外，CPU608和MCH614 可组合形成单个芯片。此外，在其它实施例中，图形加速器622可包 含在MCH 614内。作为另 一个备选实施例，MCH 614和ICH 626可 与图形接口 620—起集成到单个组件中。
另外，在各个实施例中，耦合到ICH626的其它外围设备可包括 集成驱动电子设备(IDE)或小型计算机系统接口 (SCSI)硬盘驱动 器、通用串行总线(USB)端口、键盘、鼠标、并行端口、串行端口、 软盘驱动器、数字输出支持设备(如数字视频接口 (DVI))等。因 此，计算设备602可包括易失性和/或非易失性存储器。
从系统600和关于图1-5描述的实施例可显见，本发明的一些实 施例可在系统600中实现。系统600可包招「位于管芯上的一个或多个 区域，这一个或多个区域中的每个区域可与管芯的其它区域具有热关
ii系。这一个或多个区域可在框架602内位于芯片組612、 MCH 614、 ICH 626、图形加速器622或其它组件上，相关领域的技术人员将明 白，它们可在与系统600的其它组件相同的管芯或芯片上实现。此外， 系统600可包括在实施例中在本文其它地方关于图3描述的热关系系 数(TRC ),该TRC用于描述管芯的这一个或多个区域之间的热关系。 在一些实施例中，相关领域的技术人员至少基于本文提供的教导将了 解， 一个或多个TRC可在主存储器618或其它存储器或存储设备中、 在系统600的其它組件内实现。
在一些实施例中，可根据TRC生成热关系表(TRT)。如一些实 施例中所描述，TRT可至少包括这一个或多个区域中的各个区域的各 个TRC的比较。在一些实施例中，还可生成功率分配寄存器(PDR) 以跟踪一个或多个状态指示符，其中状态指示符包括关于区域是活动 的、还是不活动的、还是处于另一状态的信息。此外，在一些实施例 中，PDR能够通过跟踪这一个或多个区域中的活动来热管理系统。
系统600能够利用TRC、 TRT和/或PDR (如上文在图3-5中所 描述的)来确定这一个或多个区域中的哪些区域需要热管理。在一些 实施例中，热管理可包括改变管芯或系统的区域的功率状态。在一些 实施例中，热管理可包括增加管芯或系统的一个或多个区域中的冷却 工作。因此，相关领域的技术人员至少基于本文描述的教导将了解， 本发明的实施例可在管芯上的一个或多个区域中实现，其中这一个或 多个区域包括书l处理器608 (或在多处理器环境中，可包括一个或多 个核)、MCH 614或其子组件616或620、 ICH 626或其子组件628、 主存储器618、芯片组612、图形存储器控制器集线器(GMCH) 620 或622、或另一个或多个组件。
在一些实施例中，相关领域的技术人员至少基于本文的教导将了 解，框架或计算设备602可包括多于一个管芯。本发明的实施例可在 具有多于一个管芯的系统中实现；因此，这一个或多个区域可以位于 多于一个管芯上，并且相关领域的技术人员至少基于本文描述的教导将了解，提到"位于管芯上"时包括提到"位于一个或多个管芯上"。可以用足以使本领域的技术人员能够实现本发明的细节来描述本发明的实施例。在不背离本发明的范围的情况下，可利用其它实施例，并且可以做出结构、逻辑和智能改变。此外，将了解，尽管本发明的各个实施例有所不同，但它们不一定相互排斥。例如，在一些实施例中描述的特定特征、结构或特性可包含在其它实施例内。根据以上描述，本领域的技术人员可明白，本发明的实施例的技术可用各种形式来实现。
因此，尽管结合特定实例描述了本发明的实施例，但本发明的实施例的真实范围不应限于此，在研读附图、说明书和随附权利要求之后，本领域的技术人员将能明白其它修改。
1权利要求
1. 一种用于热管理的系统，包括所述系统的一个或多个区域，所述一个或多个区域中的每个区域与其它区域具有热关系，其中所述系统包括一个或多个管芯；以及用于描述所述一个或多个区域之间的热关系的热关系系数。
2. 如权利要求1所述的系统，还包括热关系表和功率分配寄存器。
3. 如权利要求2所述的系统，其中所述热关系表至少包括所述一 个或多个区域中的各个区域的各个热关系系数的比较。
4. 如权利要求2所述的系统，其中所述功率分配寄存器能够通过 跟踪所述一个或多个区域中的活动来热管理所述系统。
5. 如权利要求2所述的系统，其中所述系统能够利用所述热关系 系数来确定所述一个或多个区域中的哪些区域需要热管理。
6. 如权利要求1所述的系统，其中所述一个或多个区域包括微处 理器、存储器控制器集线器、输入/输出控制器集线器、存储器、核、 芯片组或图形存储器控制器集线器。
7. —种用于热管理的方法，包括测量系统的 一个或多个区域中的活动，其中所述系统包括一个或 多个管芯；生成所述一个或多个区域的热关系系数，其中所迷热关系系数至 少基于所测量的活动；基于所述热关系系数中的一个或多个热关系系数来生成热关系表；生成功率分配寄存器以跟踪所述一个或多个区域的一个或多个 状态指示符；以及根据所述功率分配寄存器确定活动配置，其中所述活动配置至少 包括适合所述一个或多个区域中的活动的工作负荷状况。
8. 如权利要求7所述的方法，还包括 基于所述热关系表应用所述活动配置。
9. 如权利要求7所述的方法，其中所述测量系统的一个或多个区 域中的活动还包括测量所述一个或多个区域中的功率密度的变化；以及 测量所述一个或多个区域中的温度变化。
10. 如权利要求7所述的方法，其中所迷测量系统的一个或多个 区域中的活动包括测量电流变化或电压变化。
11. 如权利要求7所述的方法，其中所述热关系表提供所述一个 或多个区域之间的 一 个或多个关系。
12. 如权利要求11所述的方法，其中所述一个或多个关系包括用 于预测所述一个或多个区域中的温度分布的信息。
13. 如权利要求11所述的方法，其中所述一个或多个关系包括允 许计算功率减小变化以便实现所述一个或多个区域中的给定的温度变化的信息。包括允许计算用于实现所述一个或多个区域中的给定的 温度变化的功率减小变化的信息
14. 如权利要求7所述的方法，其中所述一个或多个状态指示符 包括关于所迷一个或多个区域是否是活动的信息。
15. 如权利要求7所述的方法，其中所述热关系系数基于一个或 多个功率状态，其中所述一个或多个功率状态包括活动状态或睡眠状 态中的至少一个状态。
16. 如权利要求7所述的方法，还包括 将所述热关系表或所述功率分配寄存器存储在存储单元中。
17. 如权利要求17所述的方法，其中所述存储单元是系统存储 器、高速緩存存储器、磁盘驱动器或主存储器。
18. 如权利要求8所述的方法，其中应用所述活动配置包括增 加所述一个或多个区域的散热；或减少所述一个或多个区域的活动。
19. 一种用于存储指令集的机器可访问介质，所述指令在执行时执行包括以下步骤的用于热管理的方法测量系统的一个或多个区域中的活动，其中所述系统包括一个或多个管芯；生成所述一个或多个区域的热关系系数，其中所述热关系系数至 少基于所测量的活动；基于所述热关系系数中的一个或多个热关系系数来生成热关系表；生成功率分配寄存器以跟踪所述一个或多个区域的一个或多个 状态指示符；以及根据所述功率分配寄存器确定活动配置，其中所述活动配置至少 包括适合所述一个或多个区域中的活动的工作负荷状况。
20. 如权利要求19所述的机器可访问介质，还包括 基于所述热关系表应用所述活动配置。
21. 如权利要求19所述的机器可访问介质，其中所述测量系统的 一个或多个区域中的活动还包括测量所述一个或多个区域中的功率密度的变化；以及 测量所述一个或多个区域中的温度变化。
22. 如权利要求19所述的机器可访问介质，还包括 将所述热关系表或所述功率分配寄存器存储在存储单元中。
全文摘要
描述利用功率密度反馈进行热管理的方法和系统。该系统可包括该系统的一个或多个区域，其中该系统包括一个或多个管芯；以及用于描述这一个或多个区域之间的热关系的热关系系数。在一些实施例中，该方法可包括测量一个或多个区域的活动；以及利用热关系来确定该系统或其部分的活动配置。在一些实施例中，可对这一个或多个区域应用活动配置。还描述其它实施例。
文档编号G06F1/20GK101479685SQ200780023523
公开日2009年7月8日 申请日期2007年6月13日 优先权日2006年6月23日
发明者I·桑托斯, J·赫尔纳丁二世, R·小罗达特 申请人:英特尔公司