p4凭什么烧不死：剖析cpu温度监控技术

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1、P4凭什么烧不死：剖析CPU温度监控技术引言:迄今为止还没冇一种CPU散热系统能保证永不失效。失去了散热系统保护伞的“芯”，往往会在儿秒钟内永远停止“跳动”。值得庆幸的是，聪明的工程师们早己开发出有效的处理器温度监控、保护技术。以特殊而敏锐的“嗅觉”随时监测CPU的温度变化，并提供必要的保护措施，使CPU免受高温卜•的灭顶Z灾。在我们看来，探索这项技术如同开始一段神秘而有趣的旅程，何不与我们同行？微处理器功耗和温度随运行速度的加快而不断增人,现已成为一个不折不扣的“烫手山芋”。如何使处理器安全运行，提高系统的可靠性，防止因过热而产牛的死机、蓝屏、反复重启动甚至处理器烧

2、毁,不仅是处理器所而临的闲境，也是留给主板设计者的一个重要课题。为此，Intel率先提出了温度监控器（ThermalMonitor,以下简称TM）的概念，通过对处理器进行温度控制和过热保护，使稳定性和安全性大大增加。但是，由于电脑爱好者和普通用户对处理器温度监控系统了解不多，而介绍这方面知识的中文资料也难以获得，遇到相关问题时会感到不知所措，所以冇必要将处理器温度监控技术系统地介绍给大家。一、温度测量：从表面深入到核心建立微处理器温度监控系统，首先要选择一种介适的温度测量器件。能够测量温度的器件冇很多种，如热敏电阻、热电偶和半导体温度传感器等。电脑中最早使用热敏电阻作

3、为测温元件，微处理器插座下竖立的球状或带状的小元件，就是热敏电阻（如图1）o图1注：处理器插槽下的热敏电阻热敏电阻(ThermalResistor，简称Thermistor)体积小、价格低，使用方便,但用于检测微处理器温度时存在着先天不足：1•热敏电阻是接触式测温元件，如果热敏电阻•微处理器接触不够紧密，微处理器的热量不能有效地传送到，所测量温度会有很人谋差。有些主板上采用SMD贴片热敏电阻去测量微处理器温度，其测量谋差比肓立式热敏电阻谋茅更人，因为这种贴片元件很难紧密接触到微处理器。2.微处理器的核心(die)发出热量由芯片封装向外部散热，微处理器的表面温度和核心温

4、度Z间约有15°C〜30°C的温差，同时因芯片封装形式不同，及环境温度的不同而难以确定。至今还没有一种技术能够把热敏电阻埋进芯片内部去，导致现在热敏电阻只能测量微处理器的表面温度，而无法测量核心温度。总乙热敏电阻不仅测量精度难以保证，更重要的是无法检测到热源的真实温度。由于热敏电阻先天不足带来了一个十分严重的问题：表面温度不能及吋反映微处理器核心温度变化，用专业术语说就是存在一个时间滞示的问题。因为核心温度变化之后要经过-段时间才能传送到微处理器表面。图2反映了采用核心测温方式下保护电路起作用的情况，当核心温度达到微处理器极限温度T2吋，控制电路及吋切断微处理器的供电

5、，否则只需儿秒钟时间便会到达烧毁温度T3。和比之下，表面温度反应十分迟钝，其升温速度远不及核心温度，当核心温度发牛急剧变化时，表面温度只有“小幅上扬”oPentium4和AthlonXP等最新的微处理器，具核心温度变化速度达30〜50°C/s,核心温度的变化速度越快，测量温度的延迟误差也越大。在这种背景Z下，如果再以表面温度作为控制冃标，保护电路尚耒做出反应，微处理器町能已经命归黄泉了。图2注：表而温度的吋间滞后特性为了解决热敏电阻无法测最微处理器核心真实温度的问题，Intel在PentiumII和Celeron处理器屮植入了热敏二极管(ThermalDiode,或简

6、称作Thermodiode)肓•接测暈处理器核心温度，开创了半导体测温技术的先河。此后的PentiumIII和Pentium4芯片中都植入了热敏二极管，AMD在Athlon和Duron处理器中也植入了热敏二极管。现在许多主板都在监控芯片内设置冇热敏二极管，用于检测芯片所在位置的环境温度。小知识：如何知道BIOS或测试软件显示的微处理器温度是表面温度还是核心温度？就目前来看，无论使用Intel还是AMD的微处理器，已很少使用热敏电阻测量微处理器表面温度了，所以BIOS与检测软件所显示的微处理器温度都是指微处理器的核心温度。而在PentiumII以询，微处理器温度通常是指

7、表而温度‘PentiumII及以后的微处理器内都集成冇热敏二极管，所测量温度就是核心温度。不过，在过渡期内许多主板匕仍在微处理器插座下面保留了热敏电阻，这样就同时能检测到两个不同的微处理器温度值，通常BIOS«

8、>显示的是微处理器的外部温度，而检测软件所测试的是核心温度。热敏二极管又叫热敏PN结(ThermalPNjunction),基于硅基PN结正向电压和温度的关系，具测温范围在-55°C〜+150°C之间。与热敏电阻一样，热敏二极管属于变阻器件，其等效电阻值是由其工作温度所决定。二、温度监控：从单纯显示到温度监控在热敏电阻为主要测温手段时期，测得