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重装CPU、GPU时代下的机内散热设计

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 ■智能性热量管理的下一步

 在Intel推出的散热管理技术中,DTS是针对CPU核心的数码温度感测,PECI则是用来传输DTS所侦测到的温度,而新的SST汇流排具有最大的发展潜力,能够实现真正的智能型风扇或智能型电源供应系统。在今日的系统中,如果风扇没有和主机板相连,就无法对风扇资源进行管理。但透过SST就能够传输从CPU风扇和其它风扇而来的电压与温度信息,对过去无法控制的热源进行散热管理,同时对噪音控制做进一步的改善。

 举例来说,过去电源供应器上的风扇并不会被主机板控制,而不受控制的风扇容易干扰整体机壳中的空气对流,进而阻碍散热的效率。采用单线SST汇流排,只需以最少的变化就能连接上未受控制的风扇,以三线及四线的风扇来说,感测的第三接脚可以用SST来取代,这样就能将指令传给风扇。这种新增的控制有很多好处,例如不只一个风扇在运作的状况下,当两个风扇以很接近的速度在运转时,就会产生更大声的拍击频率(beat frequency)。采用单点的控制,这种情况就可以被避免掉。

 至于设备端也要连上SST,这样系统就能同时侦测到设备的温度,并对设备端的风扇进行控制,例如在Intel的主机板中,标准的电源供应连接器 -5V 的供电脚位可以让SST连上这个电源供应器,因为这个电压现在已不使用了。当从主机板到电源供应器或任何热源及风扇都与单线SST进行了连结,散热的控制就建立一条整合性的沟通路径,包括电源供应器、硬碟、存储器、高速视讯显示卡等热源的温度、电压参数和风扇的控制指令都可以被传输。 

 在了解了热源的位置和机构中风扇的能力后,设计者就能决定那一个风扇具有得到从外而来的冷空气的优先权。在具有额外的SST主通讯能力下,透过与所有散热资源及热源的界面连结,以及经由温度或其它量测来了解特定热源与其它热源的关系,传统的硬件控制器就可以被用来管理这个系统。

 更进一步来看,SST能够实现分散式的散热管理系统。也就是依机构中各个设备的实际耗热状况,由控制中心以智能性的演算去配置内部各个风扇的运转状况,以达到最佳的空气流动。此外,在下一代的计算机机壳上可以规划多个通风孔,透过分散式的智能风扇管理策略来更有效率的规划冷、热空气的流进、流出。在此同时,噪音的程度可以透过降低风扇速度来加以控制,并且可避免在机壳内的特定位置产生热空气的累积。

 ■结论

 目前计算机的效能及功能不断提升,但相对的内部核心元件及设备的耗热状况也愈来愈严重,例如CPU的温度可以达到40C,而硬碟甚至可以达到50C。此外,今日的计算机已逐步从书房移到客厅及办公室,因此虽然可以透过风扇来进行散热,但高速的风扇所产生的噪音,却不是市场上所乐见的。

 为了因应这些窘况,迫使Intel提供新的BTX架构,如(图六),及低功耗的核心微架构(Core Microarchitecture)处理器,以及先进速度控制(Advanced Speed Control;ASC)的机构设计新概念。在ACS中,机壳内会有一个智能性的中心来监控所有的温度、检验它的风扇来源、评估该以何种速度来执行风扇的运转,以及如何依多组输入值来进行决定。

 

 这个智能性的控制中心要知道系统中每一个芯片、处理器、存储器控制器和I/O控制器的温度,因为它们都会产生高热。这个系统也需要透过机壳建置时操作的特性化程序来知道,当每个风扇以全速运转、CPU在闲置与全速运作时的状况,以及此时对于每个风扇的冲击影响,进而决定出最佳化转速及造成最小噪音冲击的一套风扇组合。这将是智能性散热管理的必然趋势

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