專利名稱：信息處理單元及其冷卻方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及信息處理單元及其冷卻方法，特別是涉及配置其提供用來冷卻釋放了大量熱量的半導體芯片的信息處理單元以及用于冷卻上述信息處理單元的方法。
本發(fā)明要求2001年9月28日提出的日本專利申請?zhí)枮?001-304241的優(yōu)先權(quán)，下面將結(jié)合它作為參考。
當從半導體芯片中釋放的熱量增加時，由于溫度(即芯片的溫度)的升高，CPU的操作隨著溫度的升高而變得不穩(wěn)定并且進入掛起狀態(tài)，在某些極端的情況下，半導體芯片自身會被燒壞。為解決這個問題，常規(guī)的做法是在半導體芯片上安裝諸如散熱片、風扇等冷卻部件(冷卻裝置)來抑制芯片溫度的升高，為使CPU的操作穩(wěn)定需要給予特殊的考慮。
圖6是安裝在信息處理單元中的由CPU組成的常規(guī)PC的配置實例的平面圖。如圖6所示，在PC中，由半導體芯片組成的CPU 52安裝在由多個部件(未示出)組裝的主板(布線底座)51上的所需位置，并且，風扇53和散熱片(未示出)一起作為冷卻裝置安裝在CPU 52上。此外，在CPU 52上還安裝了溫度傳感器(未示出)來檢測半導體芯片的溫度。通過上述配置，由于風扇53在PC操作期間轉(zhuǎn)動迫使空氣吹進CPU 52使CPU 52冷卻下來，因此能夠抑制CPU 52中芯片溫度的升高，使CPU 52能夠穩(wěn)定地操作。
此外，PC還具有在正常使用模式的同時也能夠操作的，被稱為“掛起模式”的省電功能，當諸如鍵盤，鼠標等輸入設(shè)備(輸入單元)在指定時間內(nèi)不操作，為了降低功率損耗，向諸如顯示器，硬盤等外圍設(shè)備提供的信號暫時停止，CPU 52的操作被掛起并且當PC重啟動時只需要向CPU 52提供用于啟動平滑操作所需的最小電量。在這種掛起模式中，由于組成CPU52的半導體芯片幾乎沒有釋放熱量，因此風扇保持掛起狀態(tài)。
如上所述，新近的一些具有可實現(xiàn)高性能類型的CPU即使在功率比正常操作時提供的功率低的時候也始終提供功率以便在掛起模式也能保持特定功能。在使用這種CPU的PC中，由于半導體芯片必須釋放熱量，因此雖然所釋放的熱量與正常操作時釋放的熱量相比很小，但是在掛起模式還必須通過操作風扇來冷卻半導體芯片。
圖7是解釋利用風扇來冷卻在常規(guī)信息處理單元(稱為“第一常規(guī)實例)中使用的CPU的方法的時序圖。如圖7所示，操作模式作為橫坐標，溫度A和風扇轉(zhuǎn)速B作為縱坐標。假設(shè)在時間t0，被驅(qū)動的PC正在執(zhí)行正常操作(S0)，半導體芯片的溫度為“T”并且風扇的轉(zhuǎn)速設(shè)為高速。在這種狀態(tài)下，在后繼的時間t1，當PC的操作模式轉(zhuǎn)換到掛起模式(S1)時，省電功能開始工作，因此芯片的溫度逐漸降低。但是風扇還保持著開始設(shè)置的高速轉(zhuǎn)動。
接下來，在時間t2，當CPU返回它的正常操作(S0)時，CPU引起芯片的溫度T再次升高。在此刻，風扇仍然保持開始設(shè)置的高速轉(zhuǎn)動。接著，通過持續(xù)的正常操作(S0)，芯片溫度T繼續(xù)升高，并且在時間t3，芯片溫度T超過預先設(shè)置的溫度閾值Tt，風扇仍然保持高速轉(zhuǎn)動。接下來，在時間t4，當PC的模式再次轉(zhuǎn)換到掛起模式(S1)時，它的省電功能開始工作，使得芯片溫度逐步降低，但是風扇仍然保持高速轉(zhuǎn)動。
另一方面，提出另一種常規(guī)的PC，其中當PC的操作模式從正常模式轉(zhuǎn)換到掛起模式時，風扇的轉(zhuǎn)速從中速轉(zhuǎn)換到停止狀態(tài)(稱為“第二常規(guī)實例”)。通過參考圖8所示的時序圖來解釋提供給使用在第二常規(guī)實例中的CPU的冷卻方法。如圖8所示的情況，假設(shè)在時間t0，被驅(qū)動的PC正在執(zhí)行它的正常操作(S0)，半導體芯片的溫度設(shè)為“T”并且風扇的轉(zhuǎn)速設(shè)為中速。在這種狀態(tài)下，在后繼時間t1，當PC的操作模式轉(zhuǎn)換到掛起模式(S1)時，通過溫度傳感器顯示PC的操作模式已經(jīng)轉(zhuǎn)換到掛起模式的信號輸出到控制部分(未示出)來判斷不再需要進行風扇冷卻并且控制部分實施控制，使風扇的轉(zhuǎn)速從中速轉(zhuǎn)換到停止狀態(tài)。這樣，芯片溫度逐漸升高。
接下來，在時間t2，當操作返回到正常模式(S0)時，進行CPU已經(jīng)開始其操作的檢測，并且控制部分實施控制，以使風扇的轉(zhuǎn)速從它的停止狀態(tài)轉(zhuǎn)換到它的中速狀態(tài)。這樣，抑制了芯片溫度的升高。接下來，如果芯片溫度T隨著持續(xù)的正常操作(S0)進一步升高，并且在時間t3，芯片溫度T超過預先設(shè)定的芯片溫度的閾值Tt，那么控制部分檢測出這種狀態(tài)并且將風扇的轉(zhuǎn)速從它的中速轉(zhuǎn)換到它的高速。接下來，在時間t4，當PC的操作模式轉(zhuǎn)換到它的掛起模式(S1)時，判斷出不再需要利用風扇進行冷卻，并且控制部分實施控制，以使風扇的轉(zhuǎn)速從中速轉(zhuǎn)換到停止狀態(tài)。因此，芯片的溫度T逐漸升高并且超過預先根據(jù)溫度規(guī)范Td設(shè)置的溫度。
在常規(guī)的信息處理單元中，由于使用了在掛起模式時仍需要供電的半導體芯片，因此在掛起模式時釋放熱量的半導體芯片也需要進行冷卻。這樣就產(chǎn)生了下面的問題。
即，在圖7所示的常規(guī)第一實例中，在時間t1和t4，即使在PC已經(jīng)從它的正常操作模式(S0)轉(zhuǎn)換到掛起模式(S1)后，由于風扇仍然保持開始時設(shè)置的高速轉(zhuǎn)動，因此風扇產(chǎn)生了不必要的噪聲。就是說，在掛起模式，由于風扇不以最合適的轉(zhuǎn)速操作來響應半導體芯片的散熱，所以無法避免風扇所產(chǎn)生的不必要的噪聲。因此，由于用戶在PC掛起模式下也能聽到很大的噪聲，所以他/她會懷疑PC是否處于正?；蚧靵y狀態(tài)。
接下來，在第二常規(guī)實例中，在時間t1和t4，當PC從它的正常操作狀態(tài)(S0)轉(zhuǎn)換到掛起模式(S1)時，由于風扇已經(jīng)停止操作，因此不象第一常規(guī)實例中的情況，它可以避免風扇發(fā)出不必要的噪聲。然而，在第二常規(guī)實例中，當PC從它的正常操作模式(S0)轉(zhuǎn)換到掛起模式(S1)時，由于風扇的轉(zhuǎn)速已經(jīng)從它的高速轉(zhuǎn)換到停止狀態(tài)，所以風扇無法執(zhí)行冷卻功能，因此芯片溫度超過了規(guī)定溫度Td。這樣，CPU的操作很難穩(wěn)定。
為避免風扇引起的不必要的噪聲，可以利用升高和降低由軟件監(jiān)測到的芯片溫度來控制風扇轉(zhuǎn)速的技術(shù)。但是，在這種情況下，由于需要存儲器，算術(shù)計算電路，控制電路，電源等，所以該技術(shù)不適用于掛起狀態(tài)的目的。此外，還產(chǎn)生了由軟件操作引起的散熱量的增加。
此外，PC中所使用的CPU的耐熱限度也根據(jù)每個CPU的特征而不同。即，每個CPU的特征彼此不同，風扇轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換(變?yōu)楦咚佟⒅兴倩虻退?的時隙和溫度的閾值隨著每種CPU的型號而不同。關(guān)于這點，按常規(guī)，由于CPU適用的溫度閾值設(shè)計在每塊主板上，所以不同類型的CPU的主板不能公用。例如，如果所設(shè)計的主板上安裝的是具有高耐熱性的CPU，而放置具有低溫度閾值的CPU，由于風扇在低芯片溫度時開始操作，所以風扇在開始階段就有噪聲。在這種情況下，具有高耐熱性的CPU安裝在所設(shè)計的主板上，以便放置具有高溫度閾值的CPU。這樣，必須根據(jù)不同類型的CPU準備多種類型的主板，因此增加了成本。
根據(jù)本發(fā)明的第一個方面，提供了一種具有能夠釋放大量熱量的半導體芯片以及被配置利用冷卻單元對該半導體芯片進行冷卻的信息處理單元，包括當饋給半導體芯片的供電發(fā)生變化時，輸出供電變化信號的電源控制部分；響應供電變化信號而輸出冷卻單元控制信號的冷卻單元控制部分；和其中，當供電變化信號在驅(qū)動時從電源控制部分輸入到冷卻單元控制部分時，配置冷卻單元控制部分以校準冷卻單元的冷卻能力。
根據(jù)本發(fā)明的第二個方面，提供了一種具有能夠釋放大量熱量的半導體芯片以及被配置利用冷卻單元對該半導體芯片進行冷卻的信息處理單元，包括
當饋給半導體芯片的供電發(fā)生變化時，輸出供電變化信號的電源控制部分；根據(jù)供電變化信號輸出風扇控制信號的風扇控制部分，和其中，當供電變化信號在驅(qū)動時從電源控制部分輸入到風扇控制部分時，配置風扇控制部分來降低風扇轉(zhuǎn)速。
前面提出的模式中，優(yōu)選的模式是其中包括預先存儲與兩種或多種類型中的每種半導體芯片的特征對應的多個溫度閾值的溫度監(jiān)測部分，并且當嵌入兩種或多種類型的半導體芯片中的任意一種半導體芯片時，根據(jù)嵌入的半導體芯片有選擇地設(shè)置到溫度閾值。
根據(jù)本發(fā)明的第三個方面，提供一種具有能夠釋放大量熱量的半導體芯片以及配置利用風扇對該半導體芯片進行冷卻的信息處理單元，包括預先存儲與兩種或多種類型中的每種半導體芯片的特征對應的多個溫度閾值，并且當嵌入兩種或多種類型的半導體芯片中的任意一種半導體芯片時，將溫度閾值有選擇地設(shè)置到與嵌入的半導體芯片對應的溫度閾值，以及當半導體芯片的溫度超過溫度閾值時輸出告警信號的溫度監(jiān)測部分。
響應告警信號輸出風扇控制信號的風扇控制部分；和其中，當告警信號在驅(qū)動時從溫度監(jiān)測部分輸入到風扇控制部分時，配置風扇控制部分來提高風扇轉(zhuǎn)速。
根據(jù)本發(fā)明的第四個方面，提供了一種具有能夠釋放大量熱量的半導體芯片以及配置利用風扇對該半導體芯片進行冷卻的信息處理單元，包括向信息處理單元供電的電源部分；檢測供電量的變化并且根據(jù)檢測結(jié)果，輸出風扇控制信號的風扇控制部分；和其中，當表示供電量變化的信號在驅(qū)動時從電源部分輸入到風扇控制部分時，配置風扇控制部分降低風扇轉(zhuǎn)速。
在前面所提出模式中，優(yōu)選的模式是一種由CPU(中央處理單元)組成半導體芯片的模式。
另外，一種優(yōu)選模式是當信息處理單元執(zhí)行正常操作時電源控制部分輸出一個構(gòu)成二進制信號的信號作為表示供電量變化的信號，并且當信息處理單元從它的正常操作模式轉(zhuǎn)換到省電模式時輸出另一個構(gòu)成二進制信號的信號。
另外，一種優(yōu)選方式是其中包括預先存儲表示半導體芯片和每種不同類型半導體芯片的溫度閾值之間關(guān)系的關(guān)聯(lián)表的BIOS(基本輸入/輸出系統(tǒng))的溫度監(jiān)測部分。
另外，一種優(yōu)選模式是當組成二進制信號的一個信號作為表示來自電源控制部分的供電量變化的信號輸出時，風扇控制部分輸出風扇控制信號來降低風扇轉(zhuǎn)速。
另外，一種優(yōu)選模式是以可插拔的方式將半導體芯片安裝在公用主板的插槽上。
根據(jù)本發(fā)明的第五個方面，提供了一種用來冷卻具有能夠釋放大量熱量的半導體芯片的信息處理單元的方法，它包括當饋給半導體芯片的供電量發(fā)生變化時，將供電變化信號從電源控制部分輸出到冷卻單元控制部分的步驟；當供電變化信號在驅(qū)動時從電源控制部分輸入到冷卻單元控制部分時，利用冷卻單元控制部分校準冷卻單元冷卻能力的步驟。
根據(jù)本發(fā)明的第六個方面，提供了一種用來冷卻具有能夠釋放大量熱量的半導體芯片的信息處理單元的方法，包括當饋給半導體芯片的供電量發(fā)生變化時，將供電變化信號從電源控制部分輸出到風扇控制部分的步驟；以及當供電變化信號在驅(qū)動時從電源控制部分輸入到風扇控制部分時，利用風扇控制部分降低風扇轉(zhuǎn)速的步驟。
根據(jù)本發(fā)明的第七個方面，提供了一種用來冷卻具有能夠釋放大量熱量的半導體芯片的信息處理單元的方法，包括預先存儲與兩種或多種類型的半導體芯片中的每一種半導體芯片的特征對應的多個溫度閾值，并且當嵌入兩種或多種類型的半導體芯片中的任意一種半導體芯片時，有選擇地將溫度閾值設(shè)置成與嵌入的半導體芯片對應的溫度閾值的步驟；當半導體芯片的溫度超過溫度閾值時，將告警信號從溫度監(jiān)測部分輸出到風扇控制部分的步驟；以及當告警信號在驅(qū)動時從溫度監(jiān)測部分輸入到風扇控制部分時利用風扇控制部分提高風扇轉(zhuǎn)速的步驟。
根據(jù)本發(fā)明的第八個方面，提供了一種用來冷卻具有能夠釋放大量熱量的半導體芯片的信息處理單元的方法，包括將表示供電量變化的信號從向信息處理單元供電的電源部分輸出到風扇控制部分的步驟；以及當表示供電量變化的信號在驅(qū)動時從電源部分輸入到風扇控制部分時利用風扇控制部分降低風扇轉(zhuǎn)速的步驟。
通過上述配置，當饋給釋放大量熱量的半導體芯片的供電發(fā)生變化時，由于風扇控制部分輸出適于降低風扇轉(zhuǎn)速的風扇控制信號，因此即使信息處理單元的模式轉(zhuǎn)換到掛起模式，仍然可以抑制風扇產(chǎn)生的噪聲。
此外，當信息處理單元從它的正常操作模式轉(zhuǎn)換到它的掛起模式時，由于風扇轉(zhuǎn)速沒有從它的高速狀態(tài)轉(zhuǎn)換到停止狀態(tài)，因此可以利用風扇獲得冷卻效果。
另外，由于釋放大量熱量的半導體芯片安裝在主板的可插拔插槽上，所以不同類型的半導體芯片可以固定在公用主板上。因此，在掛起模式，芯片溫度不會超過規(guī)定溫度，這樣可以避免風扇產(chǎn)生的不必要的噪聲并且即使使用不同類型的半導體芯片也可以使用公用主板。
如

圖1所示，信息處理單元(PC)6包括由作為具有PC算術(shù)運算功能的中央部件的半導體芯片組成的CPU1，表示安裝在CPU1上的溫度傳感器所檢測到的芯片溫度的溫度信號St輸入到的，和當嵌入的半導體芯片超過溫度閾值時根據(jù)溫度信號輸出告警信號Sa的溫度監(jiān)測部分2，控制饋給CPU1的供電并且輸出掛起信號(供電變化信號)Ss的電源控制部分3，根據(jù)從溫度監(jiān)測部分2饋送的輸出信號或從電源控制部分3饋送的掛起信號輸出風扇控制信號Sf的風扇控制部分4，以及通過風扇控制信號Sf控制其轉(zhuǎn)速的風扇5。
此外，溫度監(jiān)測部分2預先存儲了與兩種或多種類型的半導體芯片中的每一種的特征對應的多個溫度閾值，并且當嵌入兩種或多種半導體芯片中的任意一種半導體芯片時，將溫度閾值有選擇地設(shè)置為與所嵌入的半導體芯片對應的溫度閾值，并且當該半導體芯片的溫度超過它的溫度閾值時輸出告警信號Sa。
如圖2所示，當PC正在執(zhí)行正常操作時，從電源控制部分3輸出的掛起信號Ss為H(高)電平信號，并且當PC將它的操作模式從它的正常操作轉(zhuǎn)換到它的掛起模式時，輸出L(低)電平信號。因此，通過利用風扇控制部分4來確定掛起信號Ss的電平，可以檢查出PC是否正在執(zhí)行它的正常操作或PC是否將它的模式從它的正常操作轉(zhuǎn)換到它的掛起操作。
如圖3所示，在溫度監(jiān)測部分2中，預先存儲了與多種類型半導體芯片中的每一種半導體芯片的特征對應的多個溫度閾值，例如，根據(jù)不同溫度規(guī)范(即，特征)操作的每種CPU的溫度閾值。例如，在根據(jù)溫度規(guī)范為相對高的73℃下操作CPU-A的例子中，溫度規(guī)范被設(shè)置為相對高的70℃。另一方面，例如，在根據(jù)溫度規(guī)范為相對低的65℃下操作CPU-B的例子中，溫度規(guī)范被設(shè)置為相對低的63℃。具體地說，在BIOS(基本輸入輸出系統(tǒng))中存儲了表示不同類型的半導體芯片中的每一種半導體芯片和它的溫度閾值關(guān)系的關(guān)聯(lián)表。它能夠根據(jù)用于PC中CPU的溫度規(guī)范來判斷轉(zhuǎn)換風扇轉(zhuǎn)速(高、中或低速)的時序，即，耐熱的極限。CPU1的這種配置可以使其方便地從安裝在PC主板的插槽中插拔。這使得不同類型的CPU可以插在公用主板上。因此，不需要根據(jù)CPU的類型準備多種類型的主板。
如圖4所示，從風扇控制部分4輸出的風扇控制信號Sf根據(jù)檢測到的輸出到風扇5的CPU1的芯片溫度來使風扇控制電壓不同，并且在風扇5操作時改變風扇轉(zhuǎn)速使得能夠在每個必要時刻校準冷卻能力。例如，當檢測到芯片溫度相對低時，執(zhí)行控制使得相對低的6V風扇控制電壓作為風扇控制信號Sf輸出到風扇5，并且風扇5的轉(zhuǎn)速也變?yōu)?500rpm(低速)以便降低風扇5的冷卻能力。此外，當檢測到芯片溫度相對高時，執(zhí)行控制使得相對高的12V風扇控制電壓作為風扇控制信號Sf輸出到風扇5，并且風扇5的轉(zhuǎn)速也變?yōu)?200rpm(高速)以便提高風扇5的冷卻能力。另外，當檢測到芯片溫度相對居中時，執(zhí)行控制使得相對居中的8V風扇控制電壓作為風扇控制信號Sf輸出到風扇5，并且風扇5的轉(zhuǎn)速也變?yōu)?800rpm(中速)以便校準風扇5在居中水平操作時的冷卻能力。
接下來，參考圖5描述利用風扇冷卻PC中組成CPU的半導體芯片的方法。這里，一個實例是利用圖3所示的CPU-A作為圖1所示的CPU1來描述。在圖5中，操作模式作為橫坐標，溫度A和風扇轉(zhuǎn)速B作為縱坐標。在溫度監(jiān)測部分2中預先設(shè)置了圖3所示的CPU-A的溫度規(guī)范73℃對應的溫度閾值Tt為70℃。在圖5中，在時間t0，當PC正在執(zhí)行正常操作(S0)時，組成CPU1的半導體芯片(在實例中為CPU-A)的芯片溫度T被設(shè)置為低于規(guī)范溫度73℃并且風扇控制部分4向風扇5輸出8V的風扇控制電壓作為風扇控制信號Sf并且風扇的轉(zhuǎn)速設(shè)置為1800rpm的中等轉(zhuǎn)速。如果需要，風扇的轉(zhuǎn)速根據(jù)CPU的功能是可變的。在這種狀態(tài)下，從電源控制部分3輸出的掛起信號Ss為圖2中的H(高)電平。
接下來，在時間t1，當PC轉(zhuǎn)換到掛起模式(S1)時，省電功能開始工作并且芯片溫度T逐漸降低，從電源控制部分3輸出的掛起信號Ss變?yōu)長(低)電平。根據(jù)L電平信號，風扇控制部分4向風扇5輸出6V的風扇控制電壓作為風扇控制信號Sf并且風扇5的轉(zhuǎn)速設(shè)置為4500rpm的中等轉(zhuǎn)速。這樣就降低了風扇5的冷卻能力。
因此，根據(jù)本實例，在時間t1，當它的輸出水平變?yōu)長(低)電平時，通過利用風扇控制部分4確認從電源控制部分3輸出的掛起信號Ss，由于風扇控制部分4向風扇5輸出了用于降低風扇轉(zhuǎn)速的風扇控制信號Sf，因此當PC轉(zhuǎn)換到掛起模式時，可以避免風扇5產(chǎn)生的不必要的噪聲。
接下來，在時間t2，當PC返回正常操作模式(S0)時，CPU的操作再次引起芯片溫度T的上升。從電源控制部分3輸出的掛起信號Ss變?yōu)镠(高)電平，由于表示溫度升高的溫度信號St從安裝在CPU1中的溫度傳感器輸出到溫度監(jiān)測部分2，因此，溫度監(jiān)測部分2根據(jù)溫度信號St輸出信號。響應這個信號，風扇控制部分4向風扇5輸出8V的風扇控制電壓作為風扇控制信號Sf，并且將風扇5的轉(zhuǎn)速設(shè)置為1800rmp的中等轉(zhuǎn)速。這樣，由于利用風扇5提高了冷卻能力，因此抑制了CPU1的芯片溫度上升。
接下來，PC持續(xù)的正常操作(S0)引起芯片溫度T的進一步升高，并且在時間t3，當芯片溫度超過預先設(shè)置的70℃溫度閾值時，由于表示溫度升高的溫度信號St從CPU1上安裝的溫度傳感器輸出到溫度監(jiān)測部分2，因此溫度監(jiān)測部分2輸出告警信號Sa來響應它的溫度信號St。這標志著半導體芯片的芯片溫度T接近規(guī)范溫度Td。根據(jù)這一點，風扇控制部分4輸出12V的風扇控制電壓作為風扇控制信號，并且將風扇5的轉(zhuǎn)速設(shè)置為2200rmp的高速。結(jié)果，由于冷卻能力得到進一步提高，因此，抑制了CPU1中芯片溫度T的上升。
接下來，在時間t4，當PC轉(zhuǎn)換到掛起模式(S1)時，省電功能開始工作并且芯片溫度T逐漸降低，從電源控制部分3輸出的掛起信號Ss變?yōu)長(低)電平。根據(jù)L電平信號，風扇控制部分4向風扇5輸出6V的風扇控制電壓作為風扇控制信號Sf，并且將風扇5的轉(zhuǎn)速設(shè)置為1500rmp的低速。因此，降低了風扇5的冷卻能力。
這樣，根據(jù)本實施例，在時間t4，當它的輸出電平變?yōu)長電平時，通過利用風扇控制部分4確認從電壓控制部分3輸出的掛起信號Ss，由于風扇控制部分4向風扇5輸出用于降低風扇轉(zhuǎn)速的風扇控制信號Sf，因此當PC轉(zhuǎn)換到掛起模式時，可以避免風扇5產(chǎn)生不必要的噪聲。因此不會使用戶產(chǎn)生不安。
接下來，當圖3中所示的CPU-B用作圖1中所示的CPU1時，在溫度控制部分2中預先存儲了對應規(guī)范溫度65℃的63℃溫度閾值Tt后，在使用CPU-B的例子中使用的是與CPU1相同的冷卻方法。這種情況下，在圖5的時間t1及之后，PC的持續(xù)正常操作(S0)引起芯片溫度T的進一步上升，并且在時間t3，當芯片溫度T超過預先設(shè)置的溫度閾值63℃時，表示溫度上升的溫度信號St從安裝在CPU1上的溫度傳感器輸出到溫度監(jiān)測部分2，溫度監(jiān)測部分2根據(jù)溫度信號St輸出告警信號Sa。根據(jù)這一點，風扇控制部分4向風扇5輸出12V的風扇控制電壓作為風扇控制信號Sf，并且將風扇5的轉(zhuǎn)速設(shè)置為2200rmp。這樣，風扇5的冷卻能力進一步提高了，從而抑制了CPU1的芯片溫度T的上升。
除了上面所述的之外，執(zhí)行與在CPU-A的例子中幾乎相同的操作。因此，當從電源控制部分3輸出的掛起信號Ss在時間t1和t4變?yōu)長電平時，由于用來降低風扇5轉(zhuǎn)速的風扇控制信號Sf通過風扇控制部分4輸出，因此當PC變?yōu)閽炱鹉Ｊ綍r，避免了由風扇5產(chǎn)生的不必要的噪聲。
如上所述，根據(jù)本實施例的信息處理單元6，在從電源控制部分3輸出的用來控制饋給CPU1供電的掛起信號Ss得到確認后，當供電發(fā)生變化并且它的輸出變?yōu)長電平時，風扇控制部分4輸出風扇控制信號Sf，當PC轉(zhuǎn)換到掛起模式時，可避免風扇5產(chǎn)生不必要的噪聲。因此，如第一個實施例中的情況，當PC從它的正常操作模式(S0)轉(zhuǎn)換到它的掛起模式(S1)時，風扇轉(zhuǎn)速保持在初始設(shè)置的高速，從而阻止了由風扇產(chǎn)生的不必要的噪聲。
此外，根據(jù)本實施例的信息處理單元6，在時間t1和時間t4，當供電發(fā)生改變并且掛起信號Ss變?yōu)長電平時，風扇控制部分4向風扇5輸出用于降低風扇轉(zhuǎn)速的風扇控制信號Sf。然而，如第二實施例中的情況，在時間t1和時間t4，當PC從它的正常操作(S0)變?yōu)樗膾炱鹉Ｊ?S1)時，由于風扇轉(zhuǎn)速沒有從它的高速變?yōu)橥Ｖ範顟B(tài)來避免風扇產(chǎn)生不必要的噪聲，因此不利用風扇執(zhí)行冷卻，從而不發(fā)生芯片溫度超過規(guī)范溫度Td的情況。
此外，根據(jù)本實施例的信息處理單元，CPU1的構(gòu)造方式能夠使其在主板上安裝的插槽中方便地插拔，任何不同類型的都可以插在公用主板上，因此不需要根據(jù)CPU的類型準備多個主板。這樣，可以降低成本。
如上所述，如圖2所示，通過預先設(shè)置不同類型的每種CPU的關(guān)聯(lián)表，即，溫度監(jiān)測部分2對應不同的規(guī)范溫度，在使用任何類型CPU的情況下都會獲得上述的效果。
因此，根據(jù)本實施例的信息處理單元6，當從電源控制部分3輸出的適合用來控制饋給CPU1的供電的掛起信號Ss變?yōu)長電平時，由于風扇控制部分4輸出用于降低風扇5轉(zhuǎn)速的風扇控制信號Sf，因此當PC轉(zhuǎn)換到掛起模式時，抑制了風扇5產(chǎn)生的噪聲。
此外，根據(jù)本實施例的信息處理單元6，當PC從它的正常操作模式(S0)轉(zhuǎn)換到掛起模式(S1)時，由于風扇5的轉(zhuǎn)速不能從高速狀態(tài)轉(zhuǎn)換到停止狀態(tài)，因此可以利用風扇進行冷卻。
另外，根據(jù)本實施例的信息處理單元6，CPU1的構(gòu)造方式能夠使其在主板上安裝的插槽中方便地插拔，任何不同類型的CPU都可以插在公用主板上，不需要根據(jù)CPU的類型準備多個主板。因此，在掛起模式，芯片溫度不會超過規(guī)定溫度并且可以避免風扇產(chǎn)生不必要的噪聲并且不同類型的半導體芯片可以使用公用主板。
顯然，本發(fā)明不只局限于上述實施例，可以在不超出本發(fā)明范圍和精神的前提下作變動和修改。例如，本發(fā)明不局限在實施例中所示的風扇。就是說，只要可以標定冷卻半導體芯片的程度(冷卻能力)，那么可以使用諸如水、氣等裝置進行冷卻。此外，在本實施例中，提供了一個實例，即為響應從電源控制部分輸出的掛起信號，從風扇控制部分輸出風扇控制信號，然而，風扇控制信號不只局限于這種掛起信號。就是說，提供向信息處理單元饋給電源的電源控制部分和用來檢測供電量變化以及根據(jù)變化輸出風扇控制信號的風扇控制部分。根據(jù)該實例，可以不輸出作為特殊信號的掛起信號來達到目的。
此外，在實施例中，提供了一個在PC中應用信息處理單元的實例。然而，只要半導體芯片在操作時釋放大量熱量，如正在使用的PC，本發(fā)明可以應用到其它信息處理單元上，如PDA(個人數(shù)字助理)。
由于半導體芯片釋放大量熱量，因此在本實施例中采用在CPU中使用的半導體芯片，然而，可以應用用來控制信號或其它用于畫圖的半導體芯片。只要信號能表示供電的變化，可用的信號不只局限在從電源控制部分輸出的掛起信號，也可以使用其它信號。此外，可用的掛起信號也不只局限在本實施例中的使用。其電壓在H電平和L電平之間轉(zhuǎn)換的信號，即具有其H電平和L電平的二進制信號都可以作為掛起信號來使用。另外，在實施例中，CPU的規(guī)定溫度值和溫度閾值，風扇控制電壓，風扇轉(zhuǎn)速等是作為一個實例來提出，這些值可以根據(jù)目的，應用等進行改變。
權(quán)利要求
1.一種具有至少一個釋放大量熱量的半導體芯片以及被配置利用冷卻單元冷卻所述半導體芯片的信息處理單元，包括當饋給所述半導體芯片的供電發(fā)生變化時，輸出供電變化信號的電源控制部分；響應所述供電變化信號輸出冷卻單元控制信號的冷卻單元控制部分；和其中，當所述供電變化信號在驅(qū)動時從所述電源控制部分輸入到所述冷卻單元控制部分時，配置所述冷卻單元控制部分以標定冷卻單元的冷卻能力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信息處理單元，其特征在于所述半導體芯片包括中央處理單元(CPU)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信息處理單元，其特征在于當所述信息處理單元執(zhí)行正常操作時所述電源控制部分輸出一個構(gòu)成二進制信號的信號，作為表示所述供電的所述量變化的所述信號，并且當所述信息處理單元從它的正常操作模式轉(zhuǎn)換到省電模式時輸出另一個構(gòu)成所述二進制信號的信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信息處理單元，其特征在于所述半導體芯片以可插拔的方式安裝在公用主板上的插槽上。
5.一種具有至少一個釋放大量熱量的半導體芯片以及被配置利用風扇冷卻所述半導體芯片的信息處理單元，包括當饋給所述半導體芯片的供電發(fā)生變化時，輸出供電變化信號的電源控制部分；響應所述供電變化信號輸出風扇控制信號的風扇控制部分，和其中，在驅(qū)動時所述供電變化信號從所述電源控制部分輸入到所述風扇控制部分，配置所述風扇控制部分以降低風扇轉(zhuǎn)速。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的信息處理單元，其特征在于還包括預先存儲與兩種或多種類型的半導體芯片中的每一種的特征對應的多個溫度閾值的，并且當嵌入兩種或多種類型的半導體芯片中的任意一種半導體芯片時，將溫度監(jiān)測部分有選擇地設(shè)置到與嵌入的半導體芯片對應的溫度閾值的溫度監(jiān)測部分。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的信息處理單元，其特征在于所述半導體芯片包括中央處理單元(CPU)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的信息處理單元，其特征在于當所述信息處理單元執(zhí)行正常操作時所述電源控制部分輸出一個構(gòu)成二進制信號的信號，作為表示所述供電的所述量變化的所述信號，并且當所述信息處理單元從它的正常操作模式轉(zhuǎn)換到省電模式時輸出另一個構(gòu)成所述二進制信號的信號。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的信息處理單元，其特征在于所述半導體芯片以可插拔的方式安裝在公用主板上的插槽上。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的信息處理單元，其特征在于所述溫度監(jiān)測部分包括預先存儲的表示所述半導體芯片和每種不同類型半導體芯片的所述溫度閾值之間關(guān)系的關(guān)聯(lián)表的基本輸入/輸出系統(tǒng)(BIOS)。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的信息處理單元，其特征在于當組成所述二進制信號的一個信號作為表示所述供電量變化的所述信號從所述電源控制部分輸出時，所述風扇控制部分輸出風扇控制信號來降低風扇轉(zhuǎn)速。
12.一種具有至少一個釋放大量熱量的半導體芯片以及被配置利用風扇對該半導體芯片進行冷卻的信息處理單元，包括預先存儲與兩種或多種類型的半導體芯片中的每一種的特征對應的多個溫度閾值的，并且當嵌入兩種或多種類型的半導體芯片中的任意一種半導體芯片時，將溫度監(jiān)測部分有選擇地設(shè)置到與嵌入的半導體芯片對應的溫度閾值，以及當所述半導體芯片的溫度超過所述溫度閾值時輸出告警信號的溫度監(jiān)測部分；響應所述告警信號輸出風扇控制信號的風扇控制部分；并且其中，當所述告警信號在驅(qū)動時從所述溫度監(jiān)測部分輸入到所述風扇控制部分時，配置所述風扇控制部分以提高風扇轉(zhuǎn)速。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的信息處理單元，其特征在于所述半導體芯片包括CPU(中央處理單元)。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的信息處理單元，其特征在于所述溫度監(jiān)測部分包括預先存儲的表示所述半導體芯片和每種不同類型半導體芯片的所述溫度閾值之間關(guān)系的關(guān)聯(lián)表的基本輸入/輸出系統(tǒng)(BIOS)。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的信息處理單元，其特征在于所述半導體芯片以可插拔的方式安裝在公用主板上的插槽上。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的信息處理單元，其特征在于當組成所述二進制信號的一個信號作為表示所述供電量變化的所述信號從所述電源控制部分輸出時，所述風扇控制部分輸出風扇控制信號來降低風扇轉(zhuǎn)速。
17.一種具有釋放大量熱量的半導體芯片以及被配置利用風扇冷卻所述半導體芯片的信息處理單元，它包括向所述信息處理單元供電的電源部分；檢測饋給的所述供電量的變化，并且根據(jù)檢測結(jié)果輸出風扇控制信號的風扇控制部分；并且其中，當表示所述供電量變化的信號在驅(qū)動時從所述電源部分輸入到所述風扇控制部分時，配置所述風扇控制部分降低風扇轉(zhuǎn)速。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的信息處理單元，其特征在于所述半導體芯片包括中央處理單元(CPU)。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的信息處理單元，其特征在于所述半導體芯片以可插拔的方式安裝在公用主板上的插槽上。
20.一種用來冷卻具有釋放大量熱量的半導體芯片的信息處理單元的方法，包括當饋給所述半導體芯片的供電量變化時，將供電變化信號從電源控制部分輸出到冷卻單元控制部分的步驟；當所述供電變化信號在驅(qū)動時從所述電源控制部分輸入到所述冷卻單元控制部分時，利用所述冷卻單元控制部分標定冷卻單元冷卻能力的步驟。
21.一種用來冷卻具有釋放大量熱量的半導體芯片的信息處理單元的方法，包括當饋給所述半導體芯片的供電量發(fā)生變化時，將供電變化信號從電源控制部分輸出到風扇控制部分的步驟；和當所述供電變化信號在驅(qū)動時從所述電源控制部分輸入到所述風扇控制部分時，利用所述風扇控制部分降低風扇轉(zhuǎn)速的步驟。
22.一種用來冷卻具有釋放大量熱量的半導體芯片的信息處理單元的方法，包括預先存儲與兩種或多種類型的半導體芯片中的每一種的特征對應的多個溫度閾值，并且當嵌入兩種或多種類型的半導體芯片中的任意一種時，將所述溫度閾值有選擇地設(shè)置到與所述嵌入的半導體芯片對應的溫度閾值的步驟；當所述半導體芯片的溫度超過所述溫度閾值時，將告警信號從溫度監(jiān)測部分輸出到風扇控制部分的步驟；以及當所述告警信號在驅(qū)動時從所述溫度監(jiān)測部分輸入到所述風扇控制部分時利用所述風扇控制部分提高風扇轉(zhuǎn)速的步驟。
23.一種用來冷卻具有釋放大量熱量的半導體芯片的信息處理單元的方法，包括將表示從電源部分向所述信息處理單元供電的供電量變化的信號輸出到風扇控制部分的步驟；和當表示所述供電的所述量變化的所述信號在驅(qū)動時從所述電源部分輸入到所述風扇控制部分時利用所述風扇控制部分降低風扇轉(zhuǎn)速的步驟。
全文摘要
在掛起模式提供一種信息處理單元使其芯片溫度不超過規(guī)定溫度，這樣能夠避免風扇產(chǎn)生不必要的噪聲，即使使用不同類型的半導體芯片，也可以利用公用主板。當從電源控制部分輸出的用來控制向CPU供電的掛起信號變?yōu)榈碗娖綍r，風扇控制部分向風扇輸出適合降低風扇轉(zhuǎn)速的風扇控制信號。
文檔編號G06F1/32GK1410854SQ0214445
公開日2003年4月16日 申請日期2002年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月28日
發(fā)明者栗原一男 申請人:日本電氣株式會社