TWI398752B - 中央處理器的超頻控制方法和超頻控制程式 - Google Patents

Description

中央處理器的超頻控制方法和超頻控制程式

本發明是有關於一種中央處理器的工作電壓調整方法，且特別是有關於一種在超頻模式中對中央處理器之工作電壓調整方法。

所謂的超頻(Overclocking)，是把一個電子裝置的時脈速度提升至高於製造商所定的速度來進行運作，從而提升電子裝置性能的方法。超頻的實施多為組裝電腦的愛好者所喜愛，其目的是把自己的電腦主機的性能發揮至最高。在有些情況下，使用者會購買較低階的裝置，然後把它們的效能超頻至高階裝置的水準。

習知的超頻方式大約分為幾種。最早的超頻方式是，使用者需要將電腦主機的機殼拆開，然後利用調整主機板上的跳線，來改變電腦主機之時脈的頻率。然而這種方式，造成使用者相當大的不便。另外，在拆卸機殼和調整主機板的動作中，一不注意就可能損傷其他的元件。

而隨著半導體技術的純熟，主機板上的跳線大都以電子開關所取代。因此目前對電腦主機的超頻，已可以利用軟體設定的方式來進行。以目前來說，利用軟體來對電腦主機進行超頻設定，又可以分為在基本輸入輸出系統的設定模式中進行設定，或是在作業系統下進行動態超頻。

在進行動態超頻時，假設使用者設定將中央處理器的工作頻率從200MHz超頻到220MHz，然而實際上，工作頻率因PLL特性並不會立即穩定在220MHz，而是會在200MHz~240M之間持續振盪一段時間，然後才會趨於穩定。在這段振盪的時間內，就可能導致中央處理器無法正常運作，而影響整個電腦裝置的運作。由此可知，如何在動態超頻時，維持中央處理器的正常運作，就是一項非常重要的課題。

本發明更提供一種中央處理器的超頻控制方法，可以保護中央處理器的工作時脈訊號頻率及工作電壓被調整時，仍可以維持穩定的運作。

此外，本發明還提供一種超頻控制程式，可以控制電腦裝置進行超頻，並且維持電腦裝置穩定的運作。

本發明提供一種電腦裝置包括中央處理器、電源模組、時脈產生器和控制模組。控制模組可以耦接電源模組和時脈產生器，以產生一工作電壓和一工作時脈訊號給中央處理器。當控制模組接收到一超頻要求時，則先控制電源模組將目前的工作電壓加上一額定電壓增量和一額外電壓增量，以產生一暫態工作電壓值，並且控制時脈產生器將工作時脈訊號的頻率值提升至一超頻目標值。當工作時脈訊號的頻率值提升完畢並且穩定後，則控制模組再控制電源模組將暫態工作電壓值減去額外電壓增量，以產生新的工作電壓。

其中，時脈產生器可以包括一鎖相迴路電路，其可以具有一取樣週期。

從另一觀點來看，本發明還提供一種中央處理器的控制方法，包括提供一工作電壓和一工作時脈訊號給中央處理器。當工作時脈訊號的頻率需要調整時，則依據工作時脈訊號之頻率所需的調整量，而將工作電壓的電位加上一額定電壓增量和一額外電壓增量，以獲得一暫態工作電壓值。接著，本發明可以調整工作時脈訊號的頻率。當工作時脈訊號的頻率調整完畢並且保持穩定時，則本發明可以將暫態工作電壓值減去額外電壓增量，以獲得新的工作電壓。

從另一觀點來看，本發明更提供一種超頻控制程式，適用於一電腦裝置。本發明之超頻控制程式所執行的步驟，包括當接收到一超頻要求時，依據超頻要求的內容，而將電腦裝置之中央處理器的工作電壓的電位加上一額定電壓增量和一額外電壓增量，以獲得一暫態工作電壓值。另外，提升中央處理器的工作時脈訊號的頻率至超頻要求所指定的一超頻目標值。當工作時脈訊號的頻率到達超頻目標值並且維持穩定後，則將暫態工作電壓值減去額外電壓增量，以獲得新的工作電壓。

在本發明之一實施例中，判斷工作時脈訊號是否穩定的步驟，包括在工作時脈訊號的頻率提升至超頻目標值後，每隔一單位時間對工作時脈訊號進行取樣，以偵測工作時脈訊號之頻率變化的狀況。當連續N次取樣獲得的工作時脈訊號都小於一預值時，則判斷工作時脈訊號的頻率為穩定，其中N為正整數。

此外，上述的預設時間，可以是鎖相迴路電路的取樣週期。

由於本發明可以在工作時脈訊號的頻率要調整之前，除了將中央處理器的工作電壓值加上一額定電壓增量之外，還另外加上一額外電壓增量。因此，就可以使得中央處理器在工作時脈訊號的頻率還在振盪時，仍舊可以保持穩定的運作。

為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖1繪示為依照本發明之一較佳實施例的一種電腦裝置的系統方塊圖。請參照圖1，本實施例所提供的電腦裝置100包括中央處理器102、電源模組104、時脈產生器106和控制模組108。電源模組104和時脈產生器106可以分別耦接至中央處理器102和控制模組108。在一些實施例中，控制模組108可以是一應用軟體產品，並且可以安裝在一作業系統中。

控制電源模組104可以提供給中央處理器102一工作電壓Vcore，而時脈產生器106則可以提供給中央處理器102一工作時脈訊號CLK。其中，時脈產生器106可以包括一鎖相迴路電路，並且具有一訊號的取樣週期，而此取樣週期在以下會有其它的應用。

圖2繪示為依照本發明之一較佳實施例的一種控制模組的系統方塊圖。請參照圖2，本實施例所提供的控制模組108，至少包括一介面單元202、一核心單元204和一偵測單元206。核心單元204可以分別耦接介面單元202和偵測單元206，並且可以分別耦接電源模組104和時脈產生器106。另外，偵測單元206可以擷取時脈產生器106所輸出的工作時脈訊號CLK。在另外一些實施例中，控制模組108還包括一查尋表208，其可以由廠商自行設定。而查尋表208的用途在以下會有較詳細的敘述。

請繼續參照圖2，介面單元202可以接收由使用者所輸入的使用者需求Req_IN，並且將此使用者需求Req_IN送至核心單元204進行處理。在一些實施例中，介面單元202可以在電腦裝置100的螢幕上顯示一操作視窗，以供使用者進行操作。

當核心單元204收到介面單元202所傳送來的使用者需求Req_IN後，可以對其進行判讀。若是核心單元204判斷所接收到的使用者需求Req_IN為一頻率調整要求時，也就是要調整工作時脈訊號之頻率的需求時，則核心單元204可以依據工作時脈訊號CLK之頻率所需的調整量，而從查尋表取得一額定電壓增量ΔV1和額外電壓增量ΔV2，並且可以將其送至電源模組104。藉此，核心單元204可以控制電源模組104將目前的核心電壓Vcore加上額定電壓增量ΔV1和額外電壓增量ΔV2，並獲得一暫態工作電壓值Vcore_temp。以上的敘述可以利用數學式表示如下：

Vcore_temp=Vcore+ΔV1+ΔV2

由於工作時脈訊號CLK的頻率在進行調整時，在一開始的時候頻率可能不會剛剛好等於所需要調整的頻率值。例如，當要將工作時脈訊號CLK的頻率從200MHz調整到220MHz時，在剛開始的瞬間，工作時脈訊號CLK的頻率可能會衝到240MHz。因此，若是只將工作電壓Vcore加上額定電壓增量ΔV1，則中央處理器102可能會因為工作電壓的電位不足而無法在正常運作。因此，在本實施例中，不但將工作電壓Vcore加上額定電壓增量ΔV1，還另外再加上一額外電壓增量ΔV2。因此，即便工作時脈訊號CLK的頻率超過設定的範圍時，中央處理器102仍可以正常運作。

圖3繪示為工作電壓Vcore在超頻時的電壓變化圖。請合併參照圖2和圖3，假設在t1時，核心單元204將額定電壓增量ΔV1和額外電壓增量ΔV2送至電源模組104。接著，核心單元204就可以控制電源模組104提升工作電壓Vcore的準位，以從目前的工作電壓值Vcorel提升至暫態工作電壓值Vcore_temp。接著，在t2時，當工作電壓Vcore的電位為暫態工作電壓值Vcore_temp，則核心單元204可以依據使用者要求Req_IN而控制時脈產生器106將工作時脈訊號CLK的頻率進行調整。

當時脈產生器106將工作時脈訊號CLK的頻率調整完畢後，偵測單元206可以開始偵測工作時脈訊號CLK是否穩定。假設，在t3時，偵測單元206確認工作時脈訊號CLK的頻率穩定在使用者要求Req_IN所指定的頻率時，則核心單元204就可以控制電源模組104將暫態工作電壓值Vcore_temp減去額外電壓增量ΔV2，以在t4時，可以獲得最新的工作電壓值Vcore2給中央處理器102。以上的敘述可以利用數學式表示如下：

Vcore2=Vcore_temp-ΔV2=Vcore1+ΔV1

圖4繪示為依照本發明之一較佳實施例的一種中央處理器之控制方法的步驟流程圖。請參照圖4，本實施例所提供的控制方法，可以如步驟S402所述，提供一工作電壓給中央處理器。此時，中央處理器之工作時脈訊號的頻率會大於標準的頻率值。接著，本實施例可以如步驟S404所述，等待接收一超頻要求。而當接收到一超頻要求時(就是步驟S404所標示的“是”)，則進行步驟S406，就是進行一超頻程序。

圖5繪示為依照本發明之一較佳實施例的一種超頻程序的步驟流程圖。請參照圖5，當接收到上述的超頻要求時，可以先如步驟S502所述，判讀超頻要求的內容，以獲得一超頻目標值。藉此，本實施例就可以依據所獲得的超頻目標值，而取得對應的額定電壓增量和額外電壓增量，也就是步驟S506。特別的是，在本實施例中，可以將圖4之步驟S402中的工作電壓的電位加上此額定電壓增量和額外電壓增量，以獲得一暫態工作電壓值。

當獲得暫態工作電壓值之後，則可以進行步驟S508，就是將圖4之步驟S404中的工作時脈訊號的頻率值提升至超頻目標值。接著，當工作時脈訊號的頻率穩定在超頻目標值時，則本實施例可以將暫態工作電壓值減去額外電壓增量，以獲得新的工作電壓給中央處理器，就是步驟S510所示之步驟。

詳細地來看步驟S512，當工作時脈訊號的頻率到達超頻目標值時，則本實施例可以每隔一單位時間，即進行步驟S512，就是對工作時脈訊號進行取樣，以獲得一展頻範圍。在本實施例中，所謂的單位時間可以是上述鎖相迴路電路的訊號取樣週期。

當取得工作時脈訊號的展頻範圍後，則可以進行步驟S514，就是判斷展頻範圍是否小於一預設範圍，例如是1%。若是展頻範圍小於預設範圍(就是步驟S514所標示的“是”)，則可以如步驟S516所述，將一成功次數加1，並且進行步驟S518，就是判斷成功次數是否等於N。其中，N為正整數，例如是3。在步驟S518中，若是成功次數不等於N(就是步驟S518所標示的“否”)，則本實施例可以重複S512等步驟。

相對地，若是在進行步驟S514時，發現展頻範圍大於預設範圍(就是步驟S514所標示的“否”)，則可以先執行步驟S520，就是將成功次數歸零，然後再進行S512等步驟。而上述的步驟經過多次重覆進行，直等到成功次數等於N時(就是步驟S518所標示的“是”)，則就如步驟S522所述，可以判斷工作時脈訊號的頻率穩定在超頻目標值。以上從步驟S512到步驟S522所花的時間，大概就是圖3中t2到t3所經過的時間。

綜上所述，由於本發明在中央處理器的工作時脈訊號需要超頻時，不但將工作電壓加上一額定電壓增量，更還將工作電壓加上一額外電壓增量。因此，中央處理器可以應付當具有過高頻率的工作時脈訊號。另外，本發明還可以在工作時脈訊號穩定時，再將工作電壓下降額外電壓增量的電位。因此，本發明也可以避免無謂的能源消耗。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100．．．電腦裝置

102．．．中央處理器

104．．．電源模組

106．．．時脈產生器

108．．．控制模組

202．．．介面單元

204．．．核心單元

206．．．偵測單元

208．．．查尋表

Req_IN．．．使用者需求

t1、t2、t3．．．時間點

Vcore、Vcore1、Vcore2．．．工作電壓

Vcore_temp．．．暫態工作電壓值

ΔV1．．．額定電壓增量

ΔV2．．．額外電壓增量

S402、S404、S406．．．中央處理器之控制方法的步驟流程

S502、S504、S506、S508、S510、S512、S514、S516、S518、S520、S522．．．超頻程序的步驟流程

圖1繪示為依照本發明之一較佳實施例的一種電腦裝置的系統方塊圖。

圖2繪示為依照本發明之一較佳實施例的一種控制模組的系統方塊圖。

圖3繪示為工作電壓Vcore在超頻時的電壓變化圖。

圖4繪示為依照本發明之一較佳實施例的一種中央處理器之控制方法的步驟流程圖。

圖5繪示為依照本發明之一較佳實施例的一種超頻程序的步驟流程圖。

S502、S504、S506、S508、S510．．．超頻程序的步驟流程

Claims (17)

1. 一種電腦裝置，包括：一中央處理器；一電源模組，耦接該中央處理器，以提供一工作電壓給該中央處理器；一時脈產生器，耦接該中央處理器，以提供一工作時脈訊號給該中央處理器，；以及一控制模組，耦接該電源模組和該時脈產生器，以在接收到一超頻要求時，控制該電源模組將目前的工作電壓的電位加上一額定電壓增量和一額外電壓增量，以產生一暫態工作電壓值，且該控制模組控制該時脈產生器依據該超頻要求而將該工作時脈訊號的頻率值提升至一超頻目標值，而當該控制模組確定該工作時脈訊號的頻率提升完畢並穩定後，則控制該電源模組將該暫態工作電壓值減去該額外電壓增量，以產生新的工作電壓。
2. 如申請專利範圍第1項所述之電腦裝置，更包括一查尋表，以記錄不同工作時脈訊號的頻率值所對應的該額定電壓增量和該額外電壓增量。
3. 如申請專利範圍第1項所述之電腦裝置，其中該控制模組安裝在一作業系統。
4. 如申請專利範圍第1項所述之電腦裝置，其中該控制模組在該工作時脈訊號的頻率提升至該超頻目標值時，更每隔一單位時間對該工作時脈訊號進行取樣，以偵測該工作時脈訊號之展頻的範圍，當該控制模組連續N次取樣都偵測到該工作時脈訊號的展頻範圍都小於一預設範圍時，則該控制模組控制該電源模組將該暫態工作電壓值減去該額外電壓增量，以獲得新的工作電壓，其中N為正整數。
5. 如申請專利範圍第4項所述之電腦裝置，其中該時脈產生器為一鎖相迴路電路。
6. 如申請專利範圍第5項所述之電腦裝置，其中該單位時間為該鎖相迴路電路的取樣週期。
7. 如申請專利範圍第4項所述之電腦裝置，其中該預設範圍為1%。
8. 如申請專利範圍第4項所述之電腦裝置，其中N等於3。
9. 一種中央處理器的控制方法，包括下列步驟：提供一工作電壓給該中央處理器；提供一工作時脈訊號給該中央處理器；當該工作時脈訊號的頻率需要調整時，則依據該工作時脈訊號之頻率所需的調整量，而將該工作電壓的電位加上一額定電壓增量和一額外電壓增量，以獲得一暫態工作電壓值；將該工作時脈訊號的頻率進行調整；以及當該工作時脈訊號的頻率調整完畢並穩定時，則將該暫態工作電壓值減去該額外電壓增量，以獲得新的工作電壓。
10. 如申請專利範圍第9項所述之控制方法，其中判斷該工作時脈訊號的頻率是否穩定的步驟，包括下列步驟：在該工作時脈訊號的頻率調整完畢後，每隔一單位時間對該工作時脈訊號進行取樣，以偵測該工作時脈訊號之展頻的範圍；以及當連續N次取樣獲得的該工作時脈訊號的展頻範圍都小於一預設範圍時，則判斷該工作時脈訊號的頻率為穩定，而N為正整數。
11. 如申請專利範圍第10項所述之控制方法，其中該預設範圍為1%。
12. 如申請專利範圍第9項所述之控制方法，其中N等於3。
13. 一種超頻控制程式，適用於一電腦裝置，而該超頻控制程式包括執行下列步驟：判斷是否接收到一超頻要求；當接收到該超頻要求時，則依據該超頻要求的內容，而將該電腦裝置之中央處理器的工作電壓的電位加上一額定電壓增量和一額外電壓增量，以獲得一暫態工作電壓值；提升該中央處理器的工作時脈訊號的頻率至該超頻要求所指定的一超頻目標值；以及當該工作時脈訊號的頻率到達該超頻目標值且穩定後，則將該暫態工作電壓值減去該額外電壓增量，以獲得新的工作電壓。
14. 如申請專利範圍第13項所述之超頻控制程式，更包括從一查尋表獲得該額定電壓增量和該額外電壓增量。
15. 如申請專利範圍第13項所述之超頻控制程式，其中判斷該工作時脈訊號是否穩定的步驟，包括下列步驟：在該工作時脈訊號的頻率提升至該超頻目標值後，每隔一單位時間對該工作時脈訊號進行取樣，以偵測該工作時脈訊號之展頻的範圍；以及當連續N次取樣獲得的該工作時脈訊號的展頻範圍都小於一預設範圍時，則判斷該工作時脈訊號的頻率為穩定，而N為正整數。
16. 如申請專利範圍第15項所述之超頻控制程式，其中該預設範圍為1%。
17. 如申請專利範圍第15項所述之超頻控制程式，其中N等於3。