剖析CPU溫度監(jiān)控技術(shù)

引言

迄今為止還沒有一種cpu散熱系統(tǒng)能保證永不失效。失去了散熱系統(tǒng)保護(hù)傘的“芯”，往往會(huì)在幾秒鐘內(nèi)永遠(yuǎn)停止“跳動(dòng)”。值得慶幸的是，聰明的工程師們開發(fā)出有效的cpu溫度監(jiān)控、保護(hù)技術(shù)。以特殊而敏銳的“嗅覺”隨時(shí)監(jiān)測(cè)cpu的溫度變化，并提供必要的保護(hù)措施，使cpu免受高溫下的滅頂之災(zāi)。在我們看來，探索這項(xiàng)技術(shù)如同開始一段神秘而有趣的旅程，何不與我們同行？

cpu功耗和溫度隨運(yùn)行速度的加快而不斷增大，現(xiàn)已成為一個(gè)不折不扣的“燙手山芋”。如何使cpu安全運(yùn)行，提高系統(tǒng)的可靠性，防止因過熱而產(chǎn)生的死機(jī)、藍(lán)屏、反復(fù)重啟動(dòng)甚至cpu燒毀，不僅是cpu所面臨的困境，也是留給主板設(shè)計(jì)者的一個(gè)重要課題。為此，intel率先提出了溫度監(jiān)控器（thermal monitor）的概念，通過對(duì)cpu進(jìn)行溫度控制和過熱保護(hù)，使穩(wěn)定性和安全性大大增加。

&n bsp; 但是，由于電腦愛好者和普通用戶對(duì)cpu溫度監(jiān)控系統(tǒng)了解不多，而且介紹這方面知識(shí)的中文資料也難以獲得，遇到相關(guān)問題時(shí)會(huì)感到不知所措，所以有必要將cpu溫度監(jiān)控技術(shù)系統(tǒng)地介紹給大家。

一、溫度測(cè)量：從表面深入到核心

建立cpu溫度監(jiān)控系統(tǒng)，首先要選擇一種合適的溫度測(cè)量器件。能夠測(cè)量溫度的器件有很多種，如熱敏電阻、熱電偶和半導(dǎo)體溫度傳感器等。電腦中最早使用熱敏電阻作為測(cè)溫元件，cpu插座下豎立的球狀或帶狀的小元件，就是熱敏電阻（如圖1）。
圖1 cpu插槽下的熱敏電阻 熱敏電阻（thermal resistor ，簡稱thermistor）體積小、價(jià)格低，使用方便，但用于檢測(cè)cpu溫度時(shí)存在著先天不足：

1.熱敏電阻是接觸式測(cè)溫元件，如果熱敏電阻與cpu接觸不夠緊密，cpu的熱量不能有效地傳送到，所測(cè)量溫度會(huì)有很大誤差。有些主板上采用smd貼片熱敏電阻去測(cè)量cpu溫度，其測(cè)量誤差比直立式熱敏電阻誤差更大，因?yàn)檫@種貼片元件很難緊密接觸到cpu。

2.cpu的核心（die）發(fā)出熱量由芯片封裝向外部散熱，cpu的表面溫度和核心溫度之間約有15℃～30℃的溫差，同時(shí)因芯片封裝形式不同，及環(huán)境溫度的不同而難以確定。至今還沒有一種技術(shù)能夠把熱敏電阻埋進(jìn)芯片內(nèi)部去，導(dǎo)致現(xiàn)在熱敏電阻只能測(cè)量cpu的表面溫度，而無法測(cè)量核心溫度。

總之，熱敏電阻不僅測(cè)量精度難以保證，更重要的是無法檢測(cè)到熱源的真實(shí)溫度。

由于熱敏電阻先天不足帶來了一個(gè)十分嚴(yán)重的問題∶表面溫度不能及時(shí)反映cpu核心溫度變化，用專業(yè)術(shù)語說就是存在一個(gè)時(shí)間滯后的問題。因?yàn)楹诵臏囟茸兓笠?jīng)過一段時(shí)間才能傳送到cpu表面。圖2反映了采用核心測(cè)溫方式下保護(hù)電路起作用的情況，當(dāng)核心溫度達(dá)到cpu極限溫度t2時(shí)，控制電路及時(shí)切斷cpu的供電，否則只需幾秒鐘時(shí)間便會(huì)到達(dá)燒毀溫度t3。相比之下，表面溫度反應(yīng)十分遲鈍，其升溫速度遠(yuǎn)不及核心溫度，當(dāng)核心溫度發(fā)生急劇變化時(shí)，表面溫度只有“小幅上揚(yáng)”。pentium 4和athlon xp等最新的cpu，其核心溫度變化速度達(dá)30～50℃/s，核心溫度的變化速度越快，測(cè)量溫度的延遲誤差也越大。在這種背景之下，如果再以表面溫度作為控制目標(biāo)，保護(hù)電路尚未做出反應(yīng)，cpu可能已經(jīng)命歸黃泉了。
圖2 表面溫度的時(shí)間滯后特性

為了解決熱敏電阻無法測(cè)量c pu核心真實(shí)溫度的問題，intel在pentium ⅱ和celeroncpu中植入了熱敏二極管（thermal diode，或簡稱作thermodiode）直接測(cè)量cpu核心溫度，開創(chuàng)了半導(dǎo)體測(cè)溫技術(shù)的先河。此后的pentium ⅲ和pentium 4芯片中都植入了熱敏二極管，amd在athlon和duroncpu中也植入了熱敏二極管?，F(xiàn)在許多主板都在監(jiān)控芯片內(nèi)設(shè)置有熱敏二極管，用于檢測(cè)芯片所在位置的環(huán)境溫度。

(小知識(shí)∶如何知道bios或測(cè)試軟件顯示的cpu溫度是表面溫度還是核心溫度？)

就目前來看，無論使用intel還是amd的cpu，已很少使用熱敏電阻測(cè)量cpu表面溫度了，所以bios與檢測(cè)軟件所顯示的cpu溫度都是指cpu的核心溫度。而在pentium ⅱ以前，cpu溫度通常是指表面溫度；pentium ⅱ及以后的cpu內(nèi)都集成有熱敏二極管，所測(cè)量溫度就是核心溫度。不過，在過渡期內(nèi)許多主板上仍在cpu插座下面保留了熱敏電阻，這樣就同時(shí)能檢測(cè)到兩個(gè)不同的cpu溫度值，通常bios中顯示的是cpu的外部溫