EC FW - DTS

Digital Thermal Sensor(DTS)簡介與運作原理

Digital Thermal Sensor(DTS) 最早應用於 Intel 雙核心處理器架構。由於每個核心可以獨立執行或暫停運作,整體 CPU 晶片的溫度會隨各核心運作狀態而變動。為了更精確地監控並管理溫度,Intel 設計了 DTS,以便即時回報各核心的溫度資訊給系統 BIOS。

當 CPU 溫度變化達到某個門檻時,DTS 會透過 SMI(System Management Interrupt) 觸發中斷,通知系統 BIOS。BIOS 中的 SMI 中斷服務程式會被呼叫,進而讀取各核心的即時溫度。並且設定下一個上限及下限觸發的溫度點

Digital Thermal Sensor(DTS)簡介與運作原理

Digital Thermal Sensor(DTS) 最早應用於 Intel 雙核心處理器架構。由於每個核心可以獨立執行或暫停運作,整體 CPU 晶片的溫度會隨各核心運作狀態而變動。為了更精確地監控並管理溫度,Intel 設計了 DTS,以便即時回報各核心的溫度資訊給系統 BIOS。

當 CPU 溫度變化達到某個門檻時,DTS 會透過 SMI(System Management Interrupt) 觸發中斷,通知系統 BIOS。BIOS 中的 SMI 中斷服務程式會被呼叫,進而讀取各核心的即時溫度。


DTS 的運作流程:

  1. 開機階段:
    系統 BIOS 會從 EC RAM 中讀取 DTS 對應的每階溫度上升/下降限制值(Threshold)。

  2. 溫度變化觸發:
    當 CPU 核心的溫度發生變化,DTS 會觸發 SMI 中斷,BIOS 經由中斷服務程式取得各核心的溫度資訊。並且設定下一階段的上限及下限溫度點

  3. 比較溫度與限制值:
    BIOS 會使用多個核心中最高的溫度與 DTS 設定的限制值進行比較。

  4. 對應 Thermal Table 處理:
    若溫度高於或低於某個限制,BIOS 會依據 Thermal Table 找出對應的控制階數(Thermal Level)。

  5. 風扇控制:
    BIOS 將對應的階數傳給 EC(嵌入式控制器),由 EC 控制風扇的轉速或其他散熱裝置的行為,以達到散熱調節的效果。 


EC Firmware 與 BIOS 搭配處理 DTS 溫度流程


使用經驗與設計因應

儘管 Intel 所設計的 Digital Thermal Sensor (DTS) 可即時監控各核心的溫度並透過 SMI 通知 BIOS,但其仍存在一個重要的限制:

當 CPU 溫度超過其 臨界點(例如:TJ100 = 99℃TJ85 = 84℃)時,DTS 將不再更新或上報溫度變化,也不會再通知 BIOS。

為避免系統處於高溫而未能適時調整散熱策略,嵌入式控制器(EC)仍需透過外部的 Thermal Diode 取得 CPU 實際溫度。當偵測到溫度過高時,EC 有責任啟動降頻機制或直接關機,以保護系統安全。

  1. 初始化階段:

    • EC 在上電後,會將預設的 Thermal Table 搬移至 EC RAM。

    • 系統 BIOS 可透過標準介面(I/O Port 62h/66h)讀取該 Thermal Table,並設定到 CPU 的 DTS 相關暫存器中。

  2. DTS 溫度觸發:

    • 當 CPU 溫度超過或低於 Thermal Table 所定義的臨界門檻時,DTS 將觸發 SMI 中斷

    • BIOS 的 SMI 處理程序會讀取當前 CPU 的 DTS 溫度,並與 Thermal Table 比較,得出新的溫度階數。

  3. 傳遞與控制:

    • BIOS 將新的階數回傳給 EC。

    • EC 會與上次紀錄的階數進行比較:

      • 若新階數較高,代表溫度升高,EC 將該階數視為當前控制值。

      • 若新階數較低,則代表溫度降低,EC 亦做相應調整。

    • 但此處的調整僅限於 DTS 所提供的數值,尚需進一步驗證真實溫度。

  4. 溫度比對與風扇控制:

    • EC 將 DTS 溫度與來自**Remote Thermal Diode(外部熱感測器)**的溫度進行比較:

      • 若溫度在合理誤差範圍內,使用 DTS 資料控制風扇轉速。

      • 若 DTS 資料明顯失準(例如已達 TJ 限制無更新),則改用 Remote Thermal Diode 所提供的溫度值進行風扇控制。

在實際運作中,經常觀察到 Intel DTS 在溫度變化(上升/下降)時,未能即時觸發風扇轉速調整,導致整體系統溫度異常偏高。為強化可靠性,EC Firmware 採用 DTS 與 Remote Thermal Diode 雙重驗證機制,以獲得更準確的 CPU 溫度資訊,從而有效控制風扇,保障系統穩定與安全。







 

 

 

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