多CPU散热控制系统和散热控制方法与流程

本发明涉及电子设备热管理技术领域，具体而言，涉及一种多cpu散热控制系统和散热控制方法。

背景技术：

多路处理器系统是伴随着计算机技术的发展而发展的。计算机的发明初衷就是为了提高计算能力，处理繁杂的数据。随着技术的发展，时代的进步，计算机技术不断创新，从最初的单cpu系统，到现在的多cpu系统，处理能力不断提升。但庞大的多cpu系统的散热问题也日益突显。

现有的多cpu系统普遍采用单套系统进行管理，即每个处理器均配备自身的风扇，各个处理器采用单独的辅助控制器进行自身的热量处理。该方案不仅能耗高，而且散热控制不协调，系统控制失效的风险高。

技术实现要素：

针对上述现有技术中存在的问题，本发明提供了一种多cpu散热控制系统和散热控制方法，可以对多cpu的散热实现统一控制，降低系统控制失效的风险。

第一方面，本发明实施例提供了一种多cpu散热控制系统，包括至少两个cpu，与各个cpu连接的仲裁控制器，与所述仲裁控制器连接的风扇驱动单元和系统风扇；

各个cpu根据自身的运行情况或当前所处的环境温度向所述仲裁控制器发送当前需要的风扇转速；

所述仲裁控制器接收各个cpu发送的当前需要的风扇转速，从所述当前需要的风扇转速中选取最大值，作为转速需求值；将所述转速需求值发送至风扇驱动单元；

所述风扇驱动单元根据接收到的转速需求值调节系统风扇的转速。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述仲裁控制器为cpld模块。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述系统还包括系统监测模块，所述系统监测模块分别与各个cpu和仲裁控制器连接，用于监测各个cpu的温度及系统重要部位的环境温度，根据各个cpu的温度及系统重要部位的环境温度生成系统当前需要的风扇转速，向所述仲裁控制器发送系统当前需要的风扇转速；所述系统重要部位包括主板出风口。

结合第一方面的第二种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述系统监测模块包括单片机和与所述单片机连接的温度传感器，所述温度传感器设置在系统重要部位。

结合第一方面的第二种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述系统监测模块通过peci总线与各个cpu连接。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，各个cpu均通过uart芯片或pch芯片与所述仲裁控制器连接。

第二方面，本发明实施例还提供了一种散热控制方法，上述的多cpu散热控制系统，所述方法包括：

各个cpu根据自身的运行情况或当前所处的环境温度，生成当前需要的风扇转速，将所述当前需要的风扇转速发送至仲裁控制器；

仲裁控制器接收各个cpu发送的当前需要的风扇转速，从所述当前需要的风扇转速中选取最大值，作为转速需求值；

仲裁控制器将所述转速需求值发送至风扇驱动单元，以使所述风扇驱动单元根据所述转速需求值调节系统风扇的转速。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，所述方法还包括：

系统监测模块根据各个cpu的温度及系统重要部位的环境温度生成系统当前需要的风扇转速，向所述仲裁控制器发送所述系统当前需要的风扇转速；所述系统重要部位包括主板出风口；

仲裁控制器从各个cpu发送的当前需要的风扇转速和系统检测模块发送的所述系统当前需要的风扇转速中，选取最大值，作为转速需求值。

结合第二方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式，其中，所述各个cpu发送的当前需要的风扇转速和所述系统检测模块发送的系统当前需要的风扇转速，均为pwm信号。

结合第二方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第二方面的第三种可能的实施方式，其中，所述方法还包括：

风扇驱动单元采集系统风扇的实际转速，将所述实际转速反馈至所述仲裁控制器；

所述仲裁控制器将所述实际转速返回至各个cpu和所述系统检测模块。

本发明实施例带来了以下有益效果：

本发明实施例提供的多cpu散热控制系统和散热控制方法，仲裁控制器接收各个cpu发送的当前需要的风扇转速，从当前需要的风扇转速中选取最大值，作为转速需求值；风扇驱动单元根据接收到的转速需求值调节系统风扇的转速。从而可以对多cpu的散热实现统一管理，确保所有cpu系统中散热压力最大的cpu系统满足散热要求，显著提高了散热系统的可靠性。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明第一实施例所提供的多cpu散热控制系统的结构框图；

图2为本发明第二实施例所提供的多cpu散热控制系统的结构框图；

图3为本发明第二实施例所提供的多cpu散热控制系统的电路原理图；

图4为本发明实施例的cpu或系统监测模块输出的pwm信号的示意图；

图5为本发明一实施例提供的散热控制方法的流程图；

图6为本发明另一实施例提供的散热控制方法的流程图。

图标：

1-仲裁控制器；2-风扇驱动单元；3-系统风扇；4-系统监测模块。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

针对现有的多cpu系统普遍超采用各个处理器单独进行热量管理的问题，本发明实施例提供了一种多cpu散热控制系统和散热控制方法，以下首先对本发明的多cpu散热控制系统进行详细介绍。

图1示出了本发明第一实施例所提供的多cpu散热控制系统的结构框图。如图1所示，该系统包括多个cpu，如图1中的cpu0至cpun，与各个cpu连接的仲裁控制器1，与仲裁控制器1连接的风扇驱动单元2和系统风扇3。

各个cpu根据自身的运行情况或当前所处的环境温度向仲裁控制器1发送当前需要的风扇转速。仲裁控制器1接收各个cpu发送的当前需要的风扇转速，从当前需要的风扇转速中选取最大值，作为转速需求值；将转速需求值发送至风扇驱动单元2。风扇驱动单元2根据接收到的转速需求值调节系统风扇3的转速。

仲裁控制器1可以采用cpld(complexprogrammablelogicdevice，复杂可编程逻辑器件)模块。各个cpu发送的当前需要的风扇转速可以是pwm信号，即每个cpu在bios代码中均存储有一份相同的转速表，该转速表中存储有在系统测试阶段得出的环境温度与所需风扇转速之间的对应关系。其中，所需风扇转速可以用pwm信号表达。cpu根据当前所处的环境温度向仲裁控制器发送对应所需风扇转速的pwm信号。

当一套设备内部出现多套独立运行的cpu系统时，考虑到各个cpu系统热量的互相影响，可以采用本发明实施例所提供的集中散热处理的方式。

子系统0-n根据自身的运行情况以及所处的环境温度向仲裁控制器1发送当前该子系统需要的风扇转速，仲裁控制器1负责收集设备内部所有的系统发送的转速需求信息，仲裁出整个系统中(所有子系统中)最大的散热需求后，将该信息提供给风扇控制单元驱动系统风扇实现转速更新。当转速需求信息为pwm信号时，cpld模块从接收到的多个pwm信号中，选择脉宽最大的pwm信号作为驱动信号输出至风扇驱动单元2。同时，仲裁控制器1会收集风扇驱动单元2反馈的系统风扇3当前的实际转速进行闭环控制，并且将转速实时反馈给各个子系统。

在本实施例提供的多cpu散热控制系统中，各个cpu产生pwm控制信号，通过cpld模块对pwm检测和比较机制实现多系统中风扇转速的智能控制，可实现任意系统数量的扩展。仲裁控制器单元的可靠性和实时性，决定了整个系统的散热性能。pwm仲裁完全基于硬件实现，无软件采样和判断等延时，控制响应迅速，无软件异常宕机或异常导致系统散热存在风险等问题，显著提高了系统的可靠性。

图2示出了本发明第一实施例所提供的多cpu散热控制系统的结构框图。如图2所示，该系统包括多个cpu，如图2中的cpu0至cpun，与各个cpu连接的系统检测模块4，与各个cpu和系统检测模块4连接的仲裁控制器1，与仲裁控制器1连接的风扇驱动单元2和系统风扇3。

各个cpu根据自身的运行情况或当前所处的环境温度向仲裁控制器1发送当前需要的风扇转速。

系统监测模块4用于监测各个cpu的温度及系统重要部位的环境温度，根据各个cpu的温度及系统重要部位的环境温度生成系统当前需要的风扇转速，向仲裁控制器发送系统当前需要的风扇转速。所述系统重要部位包括但不限于主板出风口等部位。

仲裁控制器1接收各个cpu发送的当前需要的风扇转速和系统监测模块4发送的系统当前需要的风扇转速，从中选取最大值，作为转速需求值；将转速需求值发送至风扇驱动单元2。风扇驱动单元2根据接收到的转速需求值调节系统风扇3的转速。

如图3所示，各个cpu均可以通过uart(universalasynchronousreceiver/transmitter，通用异步收发传输器)芯片或pch芯片与仲裁控制器1连接。pch(平台管理控制中心)芯片是intel公司的集成南桥，仲裁控制器1通过pch芯片或iart芯片各个cpu的风扇转速需求。

系统监测模块4可以包括单片机(mcu芯片)、与单片机连接的温度传感器，温度传感器设置在系统重要部位。系统监测模块4的单片机通过peci(platformenvironmentcontrolinterface，平台环境控制接口)总线与各个cpu连接。每个cpu核心都设有一个数字温度传感器，系统监测模块4的单片机通过peci总线获取各个cpu的核心温度，还可以通过uart接口获取各个pch芯片的核心温度。系统监测模块4根据各个cpu的核心温度、pch芯片的核心温度以及主板出风口等重要部位的环境温度，生成系统当前需要的风扇转速，发送至仲裁控制器1。

仲裁控制器1可以采用cpld模块。各个cpu发送的当前需要的风扇转速和系统检测模块4发送的系统当前需要的风扇转速均为pwm信号，即在系统检测模块4的mcu和每个cpu的bios代码中均存储有一份相同的转速表，该转速表中存储有在系统测试阶段得出的环境温度与所需风扇转速之间的对应关系。其中，所需风扇转速可以用pwm信号表达。cpu根据当前所处的环境温度向仲裁控制器发送对应所需风扇转速的pwm信号。mcu根据实际运行中的温度发送对应转速的pwm信号。mcu部分完全独立于cpu系统，实现带外管理。mcu自身实现一次裁决，会根据两套系统的温度情况计算出了最大温度系统需要的pwm信号脉宽并输出。

仲裁控制器1实现pwm仲裁，如图4所示的pwm信号，为确保仲裁系统的简单快速，各个cpu系统以及系统监测模块的mcu输出的pwm频率设置为一致。由于各个cpu系统输出的pwm信号不可能同步，仲裁控制器1对两路或多路pwm进行脉宽计数，延时一个周期输出最大脉宽的pwm信号。

仲裁控制器1主要负责完成转速裁决和转速收集分发工作。以两套cpu子系统为例，cpld模块会收到来自带外和本地的3对pwm信号，cpld模块需要在3个pwm中选择最大的脉宽输出驱动信号，发送至风扇驱动单元2。

为实现闭环风扇控制，风扇驱动单元2还会收集系统风扇3的转速信息，提供给各个cpu系统以及mcu系统，让所有的cpu以及mcu控制器掌握当前的风扇状态，实现闭环控制。

本实施例提供的多cpu散热控制系统，采用本地和带外两种控制系统产生pwm控制信号，再通过pwm检测和比较机制实现多系统中风扇转速智能控制。基于该方法可实现任意系统数量的扩展，pwm仲裁完全基于硬件实现，无软件采样和判断等延时，控制响应迅速，无软件异常宕机或异常导致系统散热存在风险等问题，系统采用两种控制方式备份，显著提高系统的可靠性。采用本地和带外双通道控制架构，仲裁功能由硬件实现，大大降低出现系统级散热故障概率，系统可扩展性强，仅需要修改mcu部分的peci控制器数量以及少量仲裁代码，就可以扩展到更多的cpu系统上运行。

综上所述，该系统实现基于硬件的仲裁机制，较少软件开销，避免软件故障带来的系统可靠性风险；系统采用两套散热机制仲裁架构，其中一套控制方案失效不会造成系统失效，可靠性较高；系统方案扩展性强，管理的系统数量增加不会增加实现方案的复杂度。

本发明实施例还提供了一种应用于上述散热控制系统中的散热控制方法，如图5所示，该方法包括如下步骤：

步骤s502，各个cpu根据自身的运行情况或当前所处的环境温度，生成当前需要的风扇转速，将当前需要的风扇转速发送至仲裁控制器；

步骤s504，仲裁控制器接收各个cpu发送的当前需要的风扇转速，从当前需要的风扇转速中选取最大值，作为转速需求值；

步骤s506，仲裁控制器将转速需求值发送至风扇驱动单元，以使风扇驱动单元根据转速需求值调节系统风扇的转速。

为了进一步提高散热系统的可靠性，图6示出了另一种散热控制方法的流程图。如图6所示，该方法包括如下步骤：

步骤s602，各个cpu根据自身的运行情况或当前所处的环境温度，生成当前需要的风扇转速，将当前需要的风扇转速发送至仲裁控制器；

步骤s604，系统监测模块根据各个cpu的温度及系统重要部位的环境温度生成系统当前需要的风扇转速，向仲裁控制器发送所述系统当前需要的风扇转速；所述系统重要部位包括主板出风口；

步骤s606，仲裁控制器从各个cpu发送的当前需要的风扇转速和系统检测模块发送的系统当前需要的风扇转速中，选取最大值，作为转速需求值；

步骤s608，仲裁控制器将转速需求值发送至风扇驱动单元，以使风扇驱动单元根据转速需求值调节系统风扇的转速。

其中，步骤s602和步骤s604的顺序可以调换。

该方法实现基于硬件的仲裁机制，较少软件开销，避免软件故障带来的系统可靠性风险；系统采用两套散热机制仲裁架构，其中一套控制方案失效不会造成系统失效，可靠性较高；系统方案扩展性强，管理的系统数量增加不会增加实现方案的复杂度。

本发明实施例提供的多cpu散热控制系统和散热控制方法具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

需要说明的是，在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露系统和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明提供的实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。