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CN108205370A - 一种芯片散热方法与装置 - Google Patents

一种芯片散热方法与装置 Download PDF

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CN108205370A
CN108205370A CN201810156537.5A CN201810156537A CN108205370A CN 108205370 A CN108205370 A CN 108205370A CN 201810156537 A CN201810156537 A CN 201810156537A CN 108205370 A CN108205370 A CN 108205370A
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曾润鹏
孙超
高霄霄
李丽
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Shandong Chaoyue CNC Electronics Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种芯片散热方法与装置，包括：从多个芯片采集实时温度；将多个芯片的实时温度归一化为测定温度；读取预定的多个临界温度，并确定测定温度所在的临界温度区间；使用临界温度区间对应的散热手段为多个芯片散热。本发明能够针对不同芯片或不同类型的芯片散热，提高散热器件的使用寿命并降低能耗。

Description

一种芯片散热方法与装置
技术领域
本发明涉及电子设备散热领域，并且更具体地，涉及一种芯片散热方法与装置。
背景技术
交换机(Switch)是一种用于转发电信号的网络设备。交换机可以为接入交换机的任意两个网络节点提供独享的电信号通路。交换机正常进行数据转发时，交换芯片、处理器、PHY(物理接口收发器)芯片等耗电量较大，随着数据转发量的增大，芯片温度会迅速上升，因此功耗较高。为降低交换机芯片等模块的温度，保证交换机正常工作，延长使用寿命，一般标准交换机内都会带有散热风扇，但是散热风扇在交换机开机后就一直处于工作状态，不仅缩短了散热风扇的使用寿命，而且也耗费了大量的电量。
针对现有技术中散热器件使用寿命低、耗能高的问题，目前尚未有有效的解决方案。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例的目的在于提出一种芯片散热方法与装置，能够针对不同芯片或不同类型的芯片散热，提高散热器件的使用寿命并降低能耗。
基于上述目的，本发明实施例的一方面提供了一种芯片散热方法，包括以下步骤：
从多个芯片采集实时温度；
将多个芯片的实时温度归一化为测定温度；
读取预定的多个临界温度，并确定测定温度所在的临界温度区间；
使用临界温度区间对应的散热手段为多个芯片散热。
在一些实施方式中，使用温度传感器从多个芯片采集实时温度，其中多个芯片包括以下至少之一：交换机的交换芯片、处理器芯片、和物理接口收发器芯片。
在一些实施方式中，温度归一化从多个芯片的实时温度中取最大值或平均值作为测定温度。
在一些实施方式中，临界温度区间为根据多个临界温度而划分出的温度段。
在一些实施方式中，散热手段为使用散热风扇转动为多个芯片散热。
在一些实施方式中，在不同的临界温度区间中驱动散热风扇的转速不同。
本发明实施例的另一方面，还提供了一种芯片散热装置，使用了上述方法。
本发明实施例的另一方面，还提供了一种计算机设备，包括存储器、至少一个处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时执行上述的方法。
本发明实施例的另一方面，还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时执行上述的方法。
本发明实施例的另一方面，还提供了一种计算机程序产品，计算机程序产品包括存储在计算机可读存储介质上的计算程序，计算程序包括指令，当指令被计算机执行时，使计算机执行上述方法。
本发明具有以下有益技术效果：本发明实施例提供的芯片散热方法与装置，通过从多个芯片采集实时温度归一化为测定温度、确定测定温度所在的临界温度区间并使用散热手段为多个芯片散热的技术手段，能够针对不同芯片或不同类型的芯片散热，提高散热器件的使用寿命并降低能耗。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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为本发明提供的芯片散热方法的流程示意图；
图2为本发明提供的芯片散热方法的详细流程图；
图3为本发明提供的芯片散热装置的模块示意图；
图4为本发明提供的执行所述芯片散热方法的计算机设备的一个实施例的硬件结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明实施例进一步详细说明。
需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。
基于上述目的，本发明实施例的第一个方面，提出了一种能够针对不同芯片或不同类型的芯片散热的方法。图1示出的是本发明提供的芯片散热方法的流程示意图。
所述芯片散热方法，包括以下步骤：
步骤S101，从多个芯片采集实时温度；
步骤S103，将多个芯片的实时温度归一化为测定温度；
步骤S105，读取预定的多个临界温度，并确定测定温度所在的临界温度区间；
步骤S107，使用临界温度区间对应的散热手段为多个芯片散热。
在一些实施方式中，使用温度传感器从多个芯片采集实时温度，其中多个芯片包括以下至少之一：交换机的交换芯片、处理器芯片、和物理接口收发器芯片。
多个芯片的实时温度应当由多个温度传感器进行采集。但如果温度传感器本身能够区域性地采集温度数据而多个芯片又密集分布，则也可以采用一个温度传感器采集多个芯片的实时温度。
在一些实施方式中，温度归一化从多个芯片的实时温度中取最大值或平均值作为测定温度。
本文所述的温度归一化是指根据多个温度确定一个用于判决的数值，在本发明的优选实施例是使用实时温度的最大值。最大值限制有效保证了多个芯片不会因为温度上升而被烧坏，造成设备故障；但是对于温度不敏感的芯片，平均值更能反映多个芯片的实际温度环境，相比于最大值可以进一步省电。
在一些实施方式中，临界温度区间为根据多个临界温度而划分出的温度段。
临界温度区间可以理解为多个临界温度在表示温度的数轴上确定的取值范围。N个临界温度能够分割产生N+1个取值范围。不同取值范围意味着多个芯片处于不同的工作状态，应当分开处理。
在一些实施方式中，散热手段为使用散热风扇转动为多个芯片散热。
除散热风扇以外，如果有必要也同样可以采取水冷、恒温控制等可以调节冷却强度或散热强度的工业常用冷却或散热方法。
在一些实施方式中，在不同的临界温度区间中驱动散热风扇的转速不同。
一般而言，临界温度区间越高，越需要更高强度的散热。例如，最低的临界温度区间不需要散热；中间的某几个临界温度区间需要不同水平的恒定数值散热；最高的温度区间可能需要最大功率的散热，或使用具有额外成本的物理手段进行冷却以防止发生事故。
一个具体的实施方式如图2所示。首先芯片所在的设备(如交换机)开始工作。温度传感器检测交换机各芯片的实时温度，将采集到的交换机各芯片温度传给微控制器。然后，微控制器中的控制程序对采集到的各芯片的实时温度值取最大值Tmax作为判决值，并将最大值与临界温度值(在本发明实施例中是两个临界温度T0，T1)对比。三个临界温度区间分布如下：当最大温度值Tmax小于T0时，风扇不启动；当最大温度值Tmax大于T0时，微控制器启动风扇，开始为交换机散热；当Tmax大于T1时，提高风扇转速。
从上述实施例可以看出，本发明实施例提供的芯片散热方法，通过从多个芯片采集实时温度归一化为测定温度、确定测定温度所在的临界温度区间并使用散热手段为多个芯片散热的技术手段，能够针对不同芯片或不同类型的芯片散热，提高散热器件的使用寿命并降低能耗。
需要特别指出的是，上述芯片散热方法的各个实施例中的各个步骤均可以相互交叉、替换、增加、删减，因此，这些合理的排列组合变换之于芯片散热方法也应当属于本发明的保护范围，并且不应将本发明的保护范围局限在所述实施例之上。
基于上述目的，本发明实施例的第二个方面，提出了一种能够针对不同芯片或不同类型的芯片散热的装置。所述芯片散热装置使用了上述的芯片散热方法。
如图3所示，温度传感器采集交换机芯片实时温度，并将其传给微控制器，然后通过对微控制器编程控制散热器(在本发明实施例中是散热风扇)的工作方式，主要是进行进一步的细化设计使其以更加节能的方式为例如交换机的芯片散热，达到降低总体功耗的目的。微控制器可以通过温度传感器获取交换机中的多个芯片，包括交换芯片、CPU、PHY芯片等的实时温度信息，首先为交换机的散热风扇设定一个临界温度值T0，将交换机中的交换芯片、CPU、PHY芯片三者中的温度较大者的温度值计为Tmax，并将Tmax作为用于判断的归一化温度：当Tmax小于T0时，散热风扇不启动；当交换机的Tmax达到临界工作值时，风扇才开始工作。再设定一个另临界温度值T1(T1>T0)，当交换机芯片温度最大值Tmax处于T0到T1的区间内时，散热风扇的转速保持一个恒定的水平；当芯片温度迅速升高使得Tmax大于T1时，控制软件向微控制器发出相应的动作指令以提高散热风扇的转速，加强散热。如果交换机转发数据量的减少，Tmax又重新降到T1以下，微控制器减小风扇转速；当温度降到T0以下时，散热风扇自动断电，进入不工作状态。
从上述实施例可以看出，本发明实施例提供的芯片散热装置，通过从多个芯片采集实时温度归一化为测定温度、确定测定温度所在的临界温度区间并使用散热手段为多个芯片散热的技术手段，能够针对不同芯片或不同类型的芯片散热，提高散热器件的使用寿命并降低能耗。
需要特别指出的是，上述芯片散热装置的实施例采用了所述芯片散热方法的实施例来具体说明各模块的工作过程，本领域技术人员能够很容易想到，将这些模块应用到所述芯片散热方法的其他实施例中。当然，由于所述芯片散热方法实施例中的各个步骤均可以相互交叉、替换、增加、删减，因此，这些合理的排列组合变换之于所述芯片散热装置也应当属于本发明的保护范围，并且不应将本发明的保护范围局限在所述实施例之上。
基于上述目的，本发明实施例的第三个方面，提出了一种执行所述芯片散热方法的计算机设备的一个实施例。
所述执行所述芯片散热方法的计算机设备包括存储器、至少一个处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时执行上述任意一种方法。
如图4所示，为本发明提供的执行所述芯片散热方法的计算机设备的一个实施例的硬件结构示意图。
以如图4所示的计算机设备为例，在该计算机设备中包括一个处理器401以及一个存储器402，并还可以包括：输入装置403和输出装置404。
处理器401、存储器402、输入装置403和输出装置404可以通过总线或者其他方式连接，图4中以通过总线连接为例。
存储器402作为一种非易失性计算机可读存储介质，可用于存储非易失性软件程序、非易失性计算机可执行程序以及模块，如本申请实施例中的所述芯片散热方法对应的程序指令/模块。处理器401通过运行存储在存储器402中的非易失性软件程序、指令以及模块，从而执行服务器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例的芯片散热方法。
存储器402可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据芯片散热装置的使用所创建的数据等。此外，存储器402可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实施例中，存储器402可选包括相对于处理器401远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至本地模块。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
输入装置403可接收输入的数字或字符信息，以及产生与芯片散热装置的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。输出装置404可包括显示屏等显示设备。
所述一个或者多个芯片散热方法对应的程序指令/模块存储在所述存储器402中，当被所述处理器401执行时，执行上述任意方法实施例中的芯片散热方法。
所述执行所述芯片散热方法的计算机设备的任何一个实施例，可以达到与之对应的前述任意方法实施例相同或者相类似的效果。
基于上述目的，本发明实施例的第四个方面，提出了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时可执行上述任意方法实施例中的芯片散热方法与实现上述任意装置/系统实施例中的芯片散热装置/系统。所述计算机可读存储介质的实施例，可以达到与之对应的前述任意方法与装置/系统实施例相同或者相类似的效果。
基于上述目的，本发明实施例的第五个方面，提出了一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括存储在计算机可读存储介质上的计算程序，该计算机程序包括指令，当该指令被计算机执行时，使该计算机执行上述任意方法实施例中的芯片散热方法与实现上述任意装置/系统实施例中的芯片散热装置/系统。所述计算机程序产品的实施例，可以达到与之对应的前述任意方法与装置/系统实施例相同或者相类似的效果。
最后需要说明的是，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)等。所述计算机程序的实施例，可以达到与之对应的前述任意方法实施例相同或者相类似的效果。
此外，典型地，本发明实施例公开所述的装置、设备等可为各种电子终端设备，例如手机、个人数字助理(PDA)、平板电脑(PAD)、智能电视等，也可以是大型终端设备，如服务器等，因此本发明实施例公开的保护范围不应限定为某种特定类型的装置、设备。本发明实施例公开所述的客户端可以是以电子硬件、计算机软件或两者的组合形式应用于上述任意一种电子终端设备中。
此外，根据本发明实施例公开的方法还可以被实现为由CPU执行的计算机程序，该计算机程序可以存储在计算机可读存储介质中。在该计算机程序被CPU执行时，执行本发明实施例公开的方法中限定的上述功能。
此外，上述方法步骤以及系统单元也可以利用控制器以及用于存储使得控制器实现上述步骤或单元功能的计算机程序的计算机可读存储介质实现。
此外，应该明白的是，本文所述的计算机可读存储介质(例如，存储器)可以是易失性存储器或非易失性存储器，或者可以包括易失性存储器和非易失性存储器两者。作为例子而非限制性的，非易失性存储器可以包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦写可编程ROM(EEPROM)或快闪存储器。易失性存储器可以包括随机存取存储器(RAM)，该RAM可以充当外部高速缓存存储器。作为例子而非限制性的，RAM可以以多种形式获得，比如同步RAM(DRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据速率SDRAM(DDR SDRAM)、增强SDRAM(ESDRAM)、同步链路DRAM(SLDRAM)以及直接Rambus RAM(DRRAM)。所公开的方面的存储设备意在包括但不限于这些和其它合适类型的存储器。
本领域技术人员还将明白的是，结合这里的公开所描述的各种示例性逻辑块、模块、电路和算法步骤可以被实现为电子硬件、计算机软件或两者的组合。为了清楚地说明硬件和软件的这种可互换性，已经就各种示意性组件、方块、模块、电路和步骤的功能对其进行了一般性的描述。这种功能是被实现为软件还是被实现为硬件取决于具体应用以及施加给整个系统的设计约束。本领域技术人员可以针对每种具体应用以各种方式来实现所述的功能，但是这种实现决定不应被解释为导致脱离本发明实施例公开的范围。
结合这里的公开所描述的各种示例性逻辑块、模块和电路可以利用被设计成用于执行这里所述功能的下列部件来实现或执行：通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑器件、分立门或晶体管逻辑、分立的硬件组件或者这些部件的任何组合。通用处理器可以是微处理器，但是可替换地，处理器可以是任何传统处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器也可以被实现为计算设备的组合，例如，DSP和微处理器的组合、多个微处理器、一个或多个微处理器结合DSP和/或任何其它这种配置。
结合这里的公开所描述的方法或算法的步骤可以直接包含在硬件中、由处理器执行的软件模块中或这两者的组合中。软件模块可以驻留在RAM存储器、快闪存储器、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动盘、CD-ROM、或本领域已知的任何其它形式的存储介质中。示例性的存储介质被耦合到处理器，使得处理器能够从该存储介质中读取信息或向该存储介质写入信息。在一个替换方案中，所述存储介质可以与处理器集成在一起。处理器和存储介质可以驻留在ASIC中。ASIC可以驻留在用户终端中。在一个替换方案中，处理器和存储介质可以作为分立组件驻留在用户终端中。
在一个或多个示例性设计中，所述功能可以在硬件、软件、固件或其任意组合中实现。如果在软件中实现，则可以将所述功能作为一个或多个指令或代码存储在计算机可读介质上或通过计算机可读介质来传送。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，该通信介质包括有助于将计算机程序从一个位置传送到另一个位置的任何介质。存储介质可以是能够被通用或专用计算机访问的任何可用介质。作为例子而非限制性的，该计算机可读介质可以包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储设备、磁盘存储设备或其它磁性存储设备，或者是可以用于携带或存储形式为指令或数据结构的所需程序代码并且能够被通用或专用计算机或者通用或专用处理器访问的任何其它介质。此外，任何连接都可以适当地称为计算机可读介质。例如，如果使用同轴线缆、光纤线缆、双绞线、数字用户线路(DSL)或诸如红外线、无线电和微波的无线技术来从网站、服务器或其它远程源发送软件，则上述同轴线缆、光纤线缆、双绞线、DSL或诸如红外线、无线电和微波的无线技术均包括在介质的定义。如这里所使用的，磁盘和光盘包括压缩盘(CD)、激光盘、光盘、数字多功能盘(DVD)、软盘、蓝光盘，其中磁盘通常磁性地再现数据，而光盘利用激光光学地再现数据。上述内容的组合也应当包括在计算机可读介质的范围内。
以上是本发明公开的示例性实施例，但是应当注意，在不背离权利要求限定的本发明实施例公开的范围的前提下，可以进行多种改变和修改。根据这里描述的公开实施例的方法权利要求的功能、步骤和/或动作不需以任何特定顺序执行。此外，尽管本发明实施例公开的元素可以以个体形式描述或要求，但除非明确限制为单数，也可以理解为多个。
应当理解的是，在本文中使用的，除非上下文清楚地支持例外情况，单数形式“一个”(“a”、“an”、“the”)旨在也包括复数形式。还应当理解的是，在本文中使用的“和/或”是指包括一个或者一个以上相关联地列出的项目的任意和所有可能组合。
上述本发明实施例公开实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明实施例公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明实施例的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，并存在如上所述的本发明实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明实施例的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种芯片散热方法，其特征在于，包括以下步骤：
从多个芯片采集实时温度；
将所述多个芯片的所述实时温度归一化为测定温度；
读取预定的多个临界温度，并确定所述测定温度所在的临界温度区间；
使用所述临界温度区间对应的散热手段为所述多个芯片散热。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使用温度传感器从所述多个芯片采集所述实时温度，其中所述多个芯片包括以下至少之一：交换机的交换芯片、处理器芯片、和物理接口收发器芯片。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述温度归一化从所述多个芯片的所述实时温度中取最大值或平均值作为测定温度。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述临界温度区间为根据所述多个临界温度而划分出的温度段。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述散热手段为使用散热风扇转动为所述多个芯片散热。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在不同的所述临界温度区间中驱动所述散热风扇的转速不同。
7.一种芯片散热装置，其特征在于，使用如权利要求1-6任意一项所述的方法。
8.一种计算机设备，包括存储器、至少一个处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时执行如权利要求1-6任意一项所述的方法。
9.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时执行权利要求1-6任意一项所述的方法。
10.一种计算机程序产品，其特征在于，所述计算机程序产品包括存储在计算机可读存储介质上的计算程序，所述计算程序包括指令，当所述指令被计算机执行时，使所述计算机执行权利要求1-6任意一项所述的方法。
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