Digital Thermal Sensor - revoluce v měření teploty
24.4.2006, Eagle , článek
Měření teploty čipů bylo vždy problematické. Analogový systém způsoboval závažné problémy s kalibrací, a tak různé základní desky ukazovaly u stejného procesoru rozdílné teploty, přestože se čip hřál úplně stejně. Díky novým procesorům Intel se tyto limitace staly minulostí. Na scénu přichází digitální měření teploty.
Kapitoly článku:
- Digital Thermal Sensor - revoluce v měření teploty
- Jak zjistit, že deska měří správně?
- Digitální termální sensor
Nové procesory Intel Core Duo (Yonah) a také zatím neuvedené čipy Conroe, Merom a Woodcrest umožňují nový způsob měření teploty prostřednictvím software. Tato možnost je dostupná díky tomu, že tyto procesory nyní v sobě obsahují nejen Thermal Diode, ale také samotný sensor. Čidlo je umístěno co nejblíže místu s nejvyšší koncentrací tepelného vyzařování (tzv. hot-spot) a je pro každé jádro individuální. U dvoujádrového procesoru se proto nachází dvě Thermal Diode a dva sensory. Výstupem je tedy teplota každého z jader. Senzory pak naměřené hodnoty převádí na teplotu a zapisují do mikropaměti v každém z jader.
Bity 22:16 slouží pro zjišťování delty teploty, bity 30:27 pak ke zjišťování přesnosti
Tuto teplotu může software zjistit prostřednictvím čtení z Model Specific Registers (MSR), což jsou mikropaměti určené k ovládání některých funkcí procesoru (mimo jiné i třeba umělého zpomalování a změny frekvence a napětí za chodu). Protože instrukce RDMSR (Read Model Specific Registers) pracuje na nejvyšší úrovni CPL0, má tuto možnost čtení v systému Windows pouze samotný operační systém a SYS ovladače zařízení. Klasický program tedy teplotu zjistit nemůže, stejně jako nemůže nastavit některé další funkce Digital Thermal Sensor, které jsou primárně určeny k řízení výpočetního výkonu procesoru v závislosti na teplotě.
Core Temp - program pro snímání Digital Thermal Sensor
Jediný program, který dnes umí přečíst Digital Thermal Sensor, se jmenuje Core Temp. Podobně jako u programu na zjišťování TCaseMax u Athlonů 64 ho na můj popud naprogramoval Arthur Liberman a stáhnout ho můžete z jeho webových stránek.
Co program dokáže? MSR registr Digital Thermal Sensoru pracuje s teplotou ve formě delty, která zbývá do dosažení maximální přípustné hodnoty dle dokumentace, tedy teploty Tjunction (Tjunction určuje teplotu na povrchu uprostřed samotného kusu křemíku, zatímco TCaseMax teplotu na povrchu uprostřed Heat Spreaderu). Z tohoto důvodu je nutné k získání konkrétní teploty ve stupních Celsia provést jednoduchý výpočet:
Z této rovnice také plyne hlavní omezení programu, kterým je neznalost Tjunction pro ještě neuvedené procesory. U procesorů Yonah proto bude nahlášena aktuální teplota, zatímco pro procesory Conroe, Merom a Woodcrest, pro které zatím chybí dokumentace, bude nahlášena teplota zbývající do povoleného maxima.
Přesnost měření se může u jednotlivých procesorů lišit. MSR registr vyjma samotné teploty udává také přesnost v +/- měřítku. U zatím vyzkoušeného procesoru Core Duo byla tato hodnota definována na +/- 1 stupeň Celsia, což je doposud zdaleka nejdokonalejší systém měření teploty procesoru.
Měřiče umístěné na základní desce trpí značným zpožděním
Vyjma skvělé přesnosti je také možné hovořit o tom, že tento typ měření je mnohem rychlejší. U klasického analogového způsobu bývá hodnota (dle dokumentace Intelu) měřena obvykle osmkrát za vteřinu. V případě, kdy v procesoru náhle vzroste teplota o 50 stupňů za vteřinu (může se snadno stát při upadnutí chladiče v situaci, kdy je procesor zatížen), je reakce značně pomalá, neboť každé měření se může odchylovat o hodnoty kolem pěti stupňů Celsia (50 / 8 = 6.25). Taková rychlost může být pro programy řídící výkon v závislosti na teplotě příliš malá. Vysoká rychlost Digital Thermal Sensoru teoreticky umožňuje operačnímu systému v případě katastrofického selhání chlazení téměř okamžitě snížit výpočetní zatížení procesoru a tím i jeho teplotu. Hardwarový ochranný mechanismus tak nebude muset procesor vypnout, jak se to děje u všech dnešních čipů bez této technologie.
Bity 22:16 slouží pro zjišťování delty teploty, bity 30:27 pak ke zjišťování přesnosti
Tuto teplotu může software zjistit prostřednictvím čtení z Model Specific Registers (MSR), což jsou mikropaměti určené k ovládání některých funkcí procesoru (mimo jiné i třeba umělého zpomalování a změny frekvence a napětí za chodu). Protože instrukce RDMSR (Read Model Specific Registers) pracuje na nejvyšší úrovni CPL0, má tuto možnost čtení v systému Windows pouze samotný operační systém a SYS ovladače zařízení. Klasický program tedy teplotu zjistit nemůže, stejně jako nemůže nastavit některé další funkce Digital Thermal Sensor, které jsou primárně určeny k řízení výpočetního výkonu procesoru v závislosti na teplotě.
Core Temp - program pro snímání Digital Thermal Sensor
Jediný program, který dnes umí přečíst Digital Thermal Sensor, se jmenuje Core Temp. Podobně jako u programu na zjišťování TCaseMax u Athlonů 64 ho na můj popud naprogramoval Arthur Liberman a stáhnout ho můžete z jeho webových stránek.
Co program dokáže? MSR registr Digital Thermal Sensoru pracuje s teplotou ve formě delty, která zbývá do dosažení maximální přípustné hodnoty dle dokumentace, tedy teploty Tjunction (Tjunction určuje teplotu na povrchu uprostřed samotného kusu křemíku, zatímco TCaseMax teplotu na povrchu uprostřed Heat Spreaderu). Z tohoto důvodu je nutné k získání konkrétní teploty ve stupních Celsia provést jednoduchý výpočet:
aktuální teplota = Tjunction - teplota nahlášená v MSR
Z této rovnice také plyne hlavní omezení programu, kterým je neznalost Tjunction pro ještě neuvedené procesory. U procesorů Yonah proto bude nahlášena aktuální teplota, zatímco pro procesory Conroe, Merom a Woodcrest, pro které zatím chybí dokumentace, bude nahlášena teplota zbývající do povoleného maxima.
Přesnost měření se může u jednotlivých procesorů lišit. MSR registr vyjma samotné teploty udává také přesnost v +/- měřítku. U zatím vyzkoušeného procesoru Core Duo byla tato hodnota definována na +/- 1 stupeň Celsia, což je doposud zdaleka nejdokonalejší systém měření teploty procesoru.
Měřiče umístěné na základní desce trpí značným zpožděním
Vyjma skvělé přesnosti je také možné hovořit o tom, že tento typ měření je mnohem rychlejší. U klasického analogového způsobu bývá hodnota (dle dokumentace Intelu) měřena obvykle osmkrát za vteřinu. V případě, kdy v procesoru náhle vzroste teplota o 50 stupňů za vteřinu (může se snadno stát při upadnutí chladiče v situaci, kdy je procesor zatížen), je reakce značně pomalá, neboť každé měření se může odchylovat o hodnoty kolem pěti stupňů Celsia (50 / 8 = 6.25). Taková rychlost může být pro programy řídící výkon v závislosti na teplotě příliš malá. Vysoká rychlost Digital Thermal Sensoru teoreticky umožňuje operačnímu systému v případě katastrofického selhání chlazení téměř okamžitě snížit výpočetní zatížení procesoru a tím i jeho teplotu. Hardwarový ochranný mechanismus tak nebude muset procesor vypnout, jak se to děje u všech dnešních čipů bez této technologie.
