特開 2016-212717 放熱システム、制御方法、コンピュータ・プログラムおよび情報処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2016-212717(P2016-212717A)

(43)【公開日】2016年12月15日

(54)【発明の名称】放熱システム、制御方法、コンピュータ・プログラムおよび情報処理装置

(51)【国際特許分類】

   G06F 1/20 20060101AFI20161118BHJP

   H05K 7/20 20060101ALI20161118BHJP

【ＦＩ】

   G06F1/20 D

   G06F1/20 B

   H05K7/20 R

【審査請求】有

【請求項の数】13

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2015-97104(P2015-97104)

(22)【出願日】2015年5月12日

(71)【出願人】

【識別番号】505205731

【氏名又は名称】レノボ・シンガポール・プライベート・リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100106699

【弁理士】

【氏名又は名称】渡部 弘道

(74)【代理人】

【識別番号】100077584

【弁理士】

【氏名又は名称】守谷 一雄

(72)【発明者】

【氏名】上村 拓郎

(72)【発明者】

【氏名】長南 勉

(72)【発明者】

【氏名】秋山 晶吾

(72)【発明者】

【氏名】安達 貴光

【テーマコード（参考）】

5E322

【Ｆターム（参考）】

5E322AA01

5E322AB10

5E322BB03

5E322BB06

5E322DB10

5E322EA11

(57)【要約】

【課題】複数の放熱ファンの一部が故障したときにサーマル・マネジメントを継続する。
【解決手段】
それぞれ放熱ファンを含む放熱ユニット１０１、２０１、３０１は、ＧＰＵ１１、ＣＰＵ２１、３１の熱を排出する。３台の放熱ユニットが正常なときは、第１のサーマル・マネジメントを実行して放熱ユニットの回転速度および情報処理装置のパフォーマンスを制御する。いずれかの放熱ユニットが故障したときは、第１のサーマル・マネジメントよりも発熱量を抑制し、回転速度を上昇させた第２のサーマル・マネジメントを実行する。放熱ユニットの検査はブート中に行うことができる。第２のサーマル・マネジメントを導入することでいずれかの放熱ユニットが故障しても情報処理装置の利用を継続することができる。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

情報処理装置の筐体の内部の温度を管理するためのサーマル・マネジメントを実行する放熱システムであって、
プロセッサと、
それぞれが放熱ファンを含む複数の放熱ユニットと、
前記筐体の内部の温度を検出して検出温度を出力する温度センサと、
前記複数の放熱ユニットが正常なときに第１のサーマル・マネジメントを実行し、いずれかの前記放熱ユニットが故障したときに第２のサーマル・マネジメントを実行して前記情報処理装置の動作を継続させるコントローラと
を有する放熱システム。

【請求項2】

前記第２のサーマル・マネジメントは前記第１のサーマル・マネジメントよりも前記検出温度に対する前記情報処理装置の発熱量を低下させる請求項１に記載の放熱システム。

【請求項3】

前記第２のサーマル・マネジメントは前記第１のサーマル・マネジメントよりも前記検出温度に対する前記放熱ユニットの放熱量を増加させる請求項１に記載の放熱システム。

【請求項4】

前記第１のサーマル・マネジメントにおいて前記コントローラが参照する第１の参照テーブルと、
前記第２のサーマル・マネジメントにおいて前記コントローラが参照する第２の参照テーブルとを有し、
前記情報処理装置は、前記放熱ユニットの動作状態に応じて前記第１の参照テーブルまたは前記第２の参照テーブルのいずれかを参照可能に設定する請求項１に記載の放熱システム。

【請求項5】

前記第１の参照テーブルおよび前記第２の参照テーブルが、前記検出温度に対応する前記複数の放熱ユニットの回転速度を記述し、前記第２の参照テーブルが記述する回転速度が前記第１の参照テーブルが記述する回転速度に比べて同一の前記検出温度に対して高くなっている請求項４に記載の放熱システム。

【請求項6】

前記第１の参照テーブルおよび前記第２の参照テーブルが、前記検出温度に対応する前記プロセッサのパフォーマンス・ステップを記述し、前記第２の参照テーブルが記述するパフォーマンス・ステップが前記第１の参照テーブルが記述するパフォーマンス・ステップに比べて同一の前記検出温度に対して低くなっている請求項４に記載の放熱システム。

【請求項7】

前記情報処理装置は、ブート中に前記放熱ユニットの診断をして前記第１の参照テーブルまたは前記第２の参照テーブルを参照可能に設定する請求項４に記載の放熱システム。

【請求項8】

情報処理装置の筐体の内部の温度を管理するためのサーマル・マネジメントを実行する放熱システムであって、
第１のプロセッサと第２のプロセッサを含む複数のプロセッサと、
前記第１のプロセッサに熱的に結合した第１の放熱ユニットと前記第２のプロセッサに熱的に結合した第２の放熱ユニットを含む複数の放熱ユニットと、
前記第１のプロセッサの温度を検出する第１の温度センサと前記第２のプロセッサの温度を検出する第２の温度センサを含む複数の温度センサと、
前記複数の放熱ユニットが正常なときに第１のサーマル・マネジメントを実行し、いずれかの前記放熱ユニットが故障したときに第２のサーマル・マネジメントを実行するコントローラと
を有する放熱システム。

【請求項9】

前記第１のプロセッサと前記第２のプロセッサがヒート・パイプで結合している請求項８に記載の放熱システム。

【請求項10】

前記第１のプロセッサがＣＰＵで前記第２のプロセッサがＧＰＵであって、前記第２のサーマル・マネジメントは前記第１のサーマル・マネジメントに比べて前記ＣＰＵと前記ＧＰＵの動作クロックを低下させる請求項８に記載の放熱システム。

【請求項11】

前記第２のサーマル・マネジメントにおいて、前記第１の放熱ユニットが故障したときに前記ＣＰＵの動作クロックを低下させ、前記第２の放熱ユニットが故障したときに前記ＧＰＵの動作クロックを低下させる請求項８に記載の放熱システム。

【請求項12】

請求項１から請求項１１のいずれかに記載の放熱システムを搭載する情報処理装置。

【請求項13】

複数の放熱ユニットを搭載する情報処理装置が筐体の内部の温度を管理するためのサーマル・マネジメントを実行する方法であって、
前記情報処理装置が前記複数の放熱ユニットを検査するステップと、
前記複数の放熱ユニットが正常なときに前記情報処理装置が第１のサーマル・マネジメントを実行して前記複数の放熱ユニットを制御するステップと、
いずれかの前記放熱ユニットが異常なときに前記情報処理装置が正常な前記放熱ユニットに適応する第２のサーマル・マネジメントを実行して動作を継続するステップと
を有する方法。

【請求項14】

それぞれ前記放熱ユニットと発熱源とヒート・パイプを含む複数の放熱系統を有し、該複数の放熱系統の発熱源が相互に熱的に結合している請求項１３に記載の方法。

【請求項15】

前記第２のサーマル・マネジメントは前記第１のサーマル・マネジメントよりも前記情報処理装置の発熱量を低下させる請求項１３に記載の方法。

【請求項16】

前記第２のサーマル・マネジメントは前記第１のサーマル・マネジメントよりも前記放熱ユニットの放熱量を増加させる請求項１３に記載の方法。

【請求項17】

情報処理装置が搭載する複数の放熱ユニットを制御するために、前記情報処理装置に、
ブート中に前記複数の放熱ユニットを検査するステップと、
前記複数の放熱ユニットが正常なときに第１のサーマル・マネジメントの実行を可能にして前記ブートを完了するステップと、
いずれかの前記放熱ユニットが異常なときに正常な前記放熱ユニットを利用した第２のサーマル・マネジメントの実行を可能にして前記ブートを完了するステップと
を有する処理を実行させるためのコンピュータ・プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、複数の放熱ユニットで情報処理装置の筐体内部の温度を管理するサーマル・マネジメントに関する。

【背景技術】

【0002】

ノートブック型パーソナル・コンピュータ（ノートＰＣ）、ワークステーションまたはサーバのようなコンピュータには、筐体に収納するデバイスが生成した熱を強制的に排出するための放熱ユニットを搭載する。放熱ユニットはヒート・シンクと放熱ファンで構成する。コンピュータが搭載するデバイスのなかで特に発熱量が大きいのはセントラル・プロセッシング・ユニット（ＣＰＵ）およびグラフィックス・プロセッシング・ユニット（ＧＰＵ）である。放熱システムはこれらのデバイスの温度を許容値に収めながら、筐体の温度をユーザが触れても問題がない程度まで抑制するために筐体内部から熱を排出する。

【0003】

近年、複数のプロセッサを実装したり実装密度が増加したりしたことに伴い、コンピュータが複数の放熱ユニットを搭載する場合がある。特許文献１は、ヒート・シンクを通じてＣＰＵを冷却するＣＰＵ用冷却ファンと、他の回路素子を冷却するシステム冷却ファンを搭載するパーソナル・コンピュータを開示する。ＣＰＵ用冷却ファンは、隔壁部で囲まれた空間に配置されており、ＣＰＵを冷却するヒート・シンクに空気を送る。ＣＰＵ用冷却ファンとシステム冷却ファンは、独立した温度制御系で回転数が制御される。

【0004】

特許文献２は、プロセッサの処理能力と放熱ファンの回転による騒音を調和してユーザに最大の快適度を与えることのできるコンピュータ用の放熱システムを開示する。放熱システムは、処理能力の変更が可能なプロセッサ、放熱ファン、温度センサがコンピュータの筐体内に設けられる。回転速度設定部は閾値温度と温度センサが測定した測定温度に基づいて放熱ファンの回転速度を段階的に変更することを記載している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００４−２４６４０３号公報

【特許文献2】特開２０１０−３９６５５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

デバイスを含めた筐体内部の温度は、発熱量と放熱量のバランスで決まる。発熱量の低減には、発熱量の多いＧＰＵおよびＣＰＵのようなプロセッサのパフォーマンスを低下させることが有効である。また、また放熱量は放熱ファンの回転速度を変化させて調整することができる。発熱量と放熱量を調整して、筐体の温度を管理する手法をサーマル・マネジメントという。

【0007】

一般的なサーマル・マネジメントでは、プロセッサのパフォーマンスをできるだけ低下させないようにする。また一般的なサーマル・マネジメントでは騒音および消費電力の観点から、放熱ファンをできるだけ内部の温度に適応できる低い回転速度で回転させる。一般的にコンピュータが複数の放熱ユニットを搭載する場合であっても、いずれかの故障に対して完全なバックアップができるような予備機をもつことはない。

【0008】

したがって、いずれかの放熱ユニットが故障した場合に、すべての放熱ユニットが正常なことを前提にしたサーマル・マネジメントで発熱量および放熱量を制御すると、急激な発熱量の増加があったときに温度が許容値を超えてシステムがシャットダウンしたり、使用中に急激にプロセッサのパフォーマンスが低下してユーザにストレスを与えたりする。

【0009】

したがって、複数の放熱ファンを搭載するときには、起動時に全台数の動作状態を検査して１台でも異常を検知したときはブートを停止せざるを得なくなる。しかし、コンピュータの作業状態によっては残った正常な放熱ファンである程度システムの継続動作が可能な場合がある。特に最低限データの取り出しや緊急の処理をするために短時間でも動作を継続したい場合がある。

【0010】

そこで本発明の目的は、複数の放熱ファンの一部が故障したときに情報処理装置の動作を継続する方法を提供することにある。さらに本発明の目的は、複数の放熱ファンの一部が故障したときに、残った放熱ファンでサーマル・マネジメントを実行する方法を提供することにある。さらに本発明の目的は、そのような方法を実現する放熱システム、情報処理装置およびコンピュータ・プログラムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明の第１の態様は、情報処理装置の筐体の内部の温度を管理するためのサーマル・マネジメントを実行する放熱システムを提供する。放熱システムは、プロセッサと、それぞれが放熱ファンを含む複数の放熱ユニットと、筐体の内部の温度を検出して検出温度を出力する温度センサと、複数の放熱ユニットが正常なときに第１のサーマル・マネジメントを実行し、いずれかの放熱ユニットが故障したときに第２のサーマル・マネジメントを実行して情報処理装置の動作を継続させるコントローラとを有する。

【0012】

複数の放熱ユニットが、完全な予備機を保有するときは、一部が故障しても予備機を動作させることで、情報処理装置を支障なく動作させることができる。本発明は予備の放熱ユニットを備えていない場合でも、放熱ユニットに異常があったときに第２のサーマル・マネジメントを実行することで、情報処理装置が動作を継続することができる。第２のサーマル・マネジメントでは第１のサーマル・マネジメントよりも情報処理装置の発熱量を低減させることができる。あるいは第２のサーマル・マネジメントでは第１のサーマル・マネジメントよりも検出温度に対する放熱ユニットの回転速度を上昇させることができる。

【0013】

第２のサーマル・マネジメントではあらかじめ発熱量を抑制し、または放熱量を増加させておくことで、急激な温度上昇に対応でき、かつ、急激なパフォーマンスの低下を防ぐことができる。第１のサーマル・マネジメントにおいてコントローラが参照する第１の参照テーブルと、第２のサーマル・マネジメントにおいてコントローラが参照する第２の参照テーブルとを有し、情報処理装置は、放熱ユニットの動作状態に応じて第１の参照テーブルまたは第２の参照テーブルのいずれかを参照可能に設定することができる。このとき情報処理装置はブート中に放熱ユニットの診断をして参照可能に設定することができる。

【0014】

第１の参照テーブルおよび第２の参照テーブルが、検出温度に対応する複数の放熱ユニットの回転速度を記述し、第２の参照テーブルが記述する回転速度が第１の参照テーブルが記述する回転速度に比べて同一の検出温度に対して高くなるようにしてもよい。あるいは、第１の参照テーブルおよび第２の参照テーブルが、検出温度に対応するプロセッサのパフォーマンス・ステップを記述し、第２の参照テーブルが記述するパフォーマンス・ステップが第１の参照テーブルが記述するパフォーマンス・ステップに比べて同一の検出温度に対して低くなるようにしてもよい。

【0015】

本発明の第２の態様では、放熱システムが、第１のプロセッサと第２のプロセッサを含む複数のプロセッサと、第１のプロセッサに熱的に結合した第１の放熱ユニットと第２のプロセッサに熱的に結合した第２の放熱ユニットを含む複数の放熱ユニットとを含む。さらに、第１のプロセッサの温度を検出する第１の温度センサと第２のプロセッサの温度を検出する第２の温度センサを含む複数の温度センサと、複数の放熱ユニットが正常なときに第１のサーマル・マネジメントを実行し、いずれかの放熱ユニットが故障したときに第２のサーマル・マネジメントを実行するコントローラとを有する。

【0016】

このとき、第１のプロセッサと第２のプロセッサをヒート・パイプで結合させておくと、一方の放熱ユニットが故障しても他方の放熱ユニットが、一方の放熱ユニットに熱的に結合しているプロセッサを効率よく放熱することができる。第１のプロセッサがＣＰＵで第２のプロセッサがＧＰＵのときに、第２のサーマル・マネジメントは第１のサーマル・マネジメントに比べてＣＰＵとＧＰＵの動作クロックを低下させることができる。第２のサーマル・マネジメントにおいて、第１の放熱ユニットが故障したときにＣＰＵの動作クロックを低下させ、第２の放熱ユニットが故障したときにＧＰＵの動作クロックを低下させるようにしてもよい。

【発明の効果】

【0017】

本発明により、複数の放熱ファンを含む放熱システムの一部が故障したときに情報処理装置の動作を継続する方法を提供することができた。さらに本発明により、複数の放熱ファンの一部が故障したときに、残った放熱ファンでサーマル・マネジメントを実行する方法を提供することができた。さらに本発明により、そのような方法を実現する放熱システム、情報処理装置およびコンピュータ・プログラムを提供することができた。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】情報処理装置１０の概略の機能ブロック図である。

【図2】情報処理装置１０の内部の模式的な平面図である。

【図3】放熱ユニット１０１〜３０１の平面図である。

【図4】正常時に使用するサーマル・アクション・テーブル６１の構成の一例を説明するための図である。

【図5】異常時に使用するサーマル・アクション・テーブル６３の構成の一例を説明するための図である。

【図6】放熱システムの動作を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0019】

［情報処理装置］
図１は、ワークステーションまたはノートＰＣのような情報処理装置１０の概略の機能ブロック図である。Ｉ／Ｏコントローラ１３には、ＧＰＵ１１、ＣＰＵ２１、３１、ＨＤＤ３３、ＯＤＤ３５、ファームウェアＲＯＭ３７およびエンベデッド・コントローラ（ＥＣ）１７が接続されている。ＧＰＵ１１は、描画処理を専用に行うプロセッサで、ＣＰＵ２１、３１は情報処理装置１０の中枢機能を相互に分担して担うプロセッサである。ＣＰＵ２１、３１は、ＯＳ、ＢＩＯＳまたはＵＥＦＩのようなシステム・ファームウェア、デバイス・ドライバ、あるいはアプリケーション・プログラムなどを実行する。以後、ＧＰＵ１１、ＣＰＵ２１、３１を総称するときは、単にプロセッサということにする。

【0020】

プロセッサは情報処理装置１０が搭載するデバイスの中で消費電力が大きく、よって発熱量も多い。一例においてプロセッサは、スピード・ステップという技術およびスロットリングという技術に対応している。スピード・ステップは米国インテル（登録商標）社が開発した、プロセッサの動作電圧および動作周波数の値を自由に設定できる技術である。スピード・ステップでは、システムが所定の状態のときに許可する最大の動作周波数をシステム・ファームウェアがプロセッサのレジスタに設定することにより、実際に当該プロセッサが動作する動作周波数を段階的に低減させることができる。

【0021】

プロセッサは動作周波数を低減させるときに同時に当該動作周波数でプロセッサが動作するのに必要な値まで動作電圧を低減させる。プロセッサは、スピード・ステップを実行するときに、ＥＣ１７に指示してＤＣ／ＤＣコンバータ１９に、プロセッサの電圧を設定した最大動作周波数に適合するよう変更させる。スピード・ステップによりプロセッサの消費電力および発熱量が低減する。

【0022】

スロットリングは、プロセッサを一定間隔で動作および停止させて間欠動作をさせることにより平均的な処理速度を切り替える機能である。スロットリングを実行するには、システム・ファームウェアがプロセッサのレジスタにスロットリングの有効／無効の設定およびデューティ比（スロットリング率）を設定する。スピード・ステップもスロットリングも段階的にプロセッサの処理能力および発熱量を変化させることができる。

【0023】

また、スピード・ステップとスロットリングとを併用し、スピード・ステップによる最低の動作周波数を維持したままでスロットリングに移行することもできる。本発明においてこれらの技術を、プロセッサの処理能力を複数の段階に変化させて発熱量を調整するために利用する。以後、スピード・ステップおよびスロットリングまたはいずれか一方により変化するプロセッサの処理能力の各段階を、パフォーマンス・ステップということにする。パフォーマンス・ステップが１００％のときは、処理能力が低下していない状態であり、特にこの状態をプロセッサの通常状態ということにする。

【0024】

プロセッサは、パフォーマンス・ステップが高いほど、かつ、使用率が高いほど発熱量が多くなる。プロセッサが生成した熱はそれ自体の温度を上昇させるとともに、筐体内部の温度も上昇させる。ファームウェアＲＯＭ３７は、不揮発性で記憶内容の電気的な書き替えが可能なメモリであり、Ｉ／Ｏデバイスを制御したり電源および筐体内の温度を管理したりするシステム・ファームウェア、および起動時にハードウェアの試験や初期化を行うＰＯＳＴ（Power-On Self Test）コードなどを格納する。

【0025】

ＥＣ１７は、８〜１６ビットのＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどで構成されたマイクロ・コンピュータであり、さらにＡ／Ｄ入力端子、Ｄ／Ａ出力端子、タイマー、およびディジタル入出力端子などを備えている。ＥＣ１７には、それらの入出力端子を介して、放熱ファン駆動回路１０７〜３０７、温度センサ５１ａ〜５１ｆ、およびＤＣ／ＤＣコンバータ１９が接続されており、プロセッサとは独立してファームウェアを実行して、情報処理装置１０の内部の動作環境を管理することができる。ＥＣ１７のＲＯＭには、サーマル・マネジメントを行うプログラムとＥＣ１７が参照するサーマル・アクション・テーブル（ＴＡＴ）６１、６３を格納している。

【0026】

放熱ファン駆動回路１０７〜３０７には遠心式の放熱ファン１０３〜３０３が接続されている。放熱ファン駆動回路１０７〜３０７は、ＥＣ１７の指示で対応する放熱ファン１０３〜３０３の回転速度をステップ状にＰＷＭ制御する。電源ユニット３９は、電池および充電器などを含み、ＤＣ／ＤＣコンバータ１９に電力を供給する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１９は、各デバイスに所定の電圧で電力を供給する。

【0027】

［放熱構造］
図２は、情報処理装置１０の筐体の内部を模式的に示した平面図である。筐体の内部には放熱ユニット１０１〜３０１および、ヒート・パイプ１１１、２１１、３１１、４１１ａ〜４１１ｃに加えて、図１に示したデバイスを含む多数の電子部品を収納している。図３は、放熱ユニット１０１〜３０１の平面図である。放熱ユニット１０１〜３０１のサイズすなわち放熱量は、発熱体であるＧＰＵ１１、ＣＰＵ２１、３１の発熱量に適合するように、適宜選択することができる。放熱ユニット１０１〜３０１は、それぞれ放熱ファン１０３〜３０３とヒート・シンク１０５〜３０５で構成している。放熱ファン１０３〜３０３は、薄型のチャンバと軸に複数のブレードが取り付けられたファン・モータで構成している。

【0028】

ヒート・シンク１０５〜３０５は、チャンバの側面に形成した開口に位置が整合するようにチャンバに直接取り付けられている。放熱ユニット１０１〜３０１は、ファン・モータが回転すると、チャンバの上面と下面に形成した吸入口から周囲の空気を取り込んでヒート・シンク１０５〜３０５の複数のフィンの間を通過するように排出してヒート・パイプと熱交換する。

【0029】

図２に戻って各プロセッサは、それぞれの受熱板（図示せず）と熱的に結合している。ＧＰＵ１１の受熱板とヒート・シンク１０５は、ヒート・パイプ１１１で熱的に結合している。ＧＰＵ１１の受熱板とＣＰＵ２１、３１の受熱板はそれぞれヒート・パイプ４１１ａ、４１１ｂでＣＰＵ２１、３１の受熱板と熱的に結合している。ＣＰＵ２１の受熱板とＣＰＵ３１の受熱板は、ヒート・パイプ４１１ｃで熱的に結合している。ＣＰＵ２１の受熱板とヒート・シンク２０５はヒート・パイプ２１１で熱的に結合し、ＣＰＵ３１の受熱板とヒート・シンク３０５はヒート・パイプ３１１で熱的に結合している。

【0030】

筐体には、温度管理が必要な位置に複数の温度センサ５１ａ〜５１ｆを配置している。ＥＣ１７は、温度センサ５１ａ〜５１ｆの検出温度とＴＡＴ６１、６３を利用してサーマル・マネジメントを実行する。ＥＣ１７は、サーマル・マネジメントにおいて、温度センサ５１ａ〜５１ｆの検出温度に基づいて、ＴＡＴ６１、６３のいずれかを参照して放熱ファン１０３〜３０３の回転速度およびプロセッサのパフォーマンス・ステップを制御する。

【0031】

温度センサ５１ａ〜５１ｆの位置および個数は、本発明を説明するために例示したものである。温度センサ５１ａ〜５１ｆは、外付け型として対象となるデバイスの近辺に配置するか、または埋め込み型として当該デバイスのダイの中に形成する。ＧＰＵ１１およびＣＰＵ２１、３１をそれぞれ管理する温度センサ５１ａ、５１ｃ、５１ｅは埋め込み型で、その他のデバイスおよび筐体を管理する温度センサ５１ｂ、５１ｄ、５１ｆは外付け型である。一例において外付け型の温度センサ５１ｂ、５１ｄ、５１ｆは、マザーボードに取り付けられている。

【0032】

放熱ユニット１０１〜３０１は、ヒート・シンク１０５〜３０５の排出口が、筐体の側壁に形成した排気口に位置が整合するように配置している。筐体には、図示しない位置に吸気口が形成されている。放熱ユニット１０１〜３０１が動作すると吸気口から外気が流入し、内部の暖気がヒート・シンク１０５〜３０５を通過して熱交換しながら排気口から排出される。

【0033】

放熱ユニット１０１は主としてＧＰＵ１１の熱を排出し、放熱ユニット２０１は主としてＣＰＵ２１の熱を排出し、放熱ユニット３０１は主としてＣＰＵ３１の熱を排出する。温度センサ５１ａ、５１ｂは、放熱ユニット１０１の動作による影響を強く受け、温度センサ５１ｃ、５１ｄは放熱ユニット２０１の動作による影響を強く受け、温度センサ５１ｅ、５１ｆは放熱ユニット３０１の動作による影響を強く受ける。

【0034】

放熱ユニット１０１、ＧＰＵ１１および温度センサ５１ａ、５１ｂを第１の放熱系統といい、放熱ユニット２０１、ＧＰＵ２１および温度センサ５１ｃ、５１ｄを第２の放熱系統といい、放熱ユニット３０１、ＧＰ３１および温度センサ５１ｅ、５１ｆを第３の放熱系統ということにする。ただし、発熱源である各プロセッサが相互にヒート・パイプ４１１ａ〜４１１ｃで熱的に結合しているため、各放熱系統は他の放熱系統の熱も排出できるようになっている。

【0035】

［ＴＡＴ］
図４は、すべての放熱ファン１０３〜３０３が正常なときにＥＣ１７が参照するＴＡＴ６１の一例を示し、図５は１台の放熱ファンが故障して残り２台が正常なときにＥＣ１７が参照するＴＡＴ６３の一例を示している。故障したときに参照するＴＡＴ６３は、故障台数ごとに複数作成しておいてもよい。ＴＡＴ６１、６３には、放熱ファン１０３〜３０３の回転速度に対して、高速（Ｈ）から最低速（ＬＬ）までの４段階の回転ステージを定義している。各回転ステージに対応して、放熱ファン１０３にはｑ１〜ｑ４の回転速度を設定し、放熱ファン２０３にはｒ１〜ｒ４の回転速度を設定し、放熱ファン３０３にはｓ１〜ｓ４の回転速度を設定している。

【0036】

ＴＡＴ６１では、一例として温度センサ５１ａに、各回転ステージに対応させて回転速度およびパフォーマンスを制御するために、高い方から順番に温度Ｔ０ａ〜Ｔ５ａを設定している。他の温度センサ５１ｂ〜５１ｆにも同様に高い方から順番に温度を設定している。温度Ｔ０ａ〜Ｔ５ｆは、回転速度を上昇させる制御と下降させる制御の間にヒステリシスを備えている。

【0037】

これに対しＴＡＴ６３では、一例として温度センサ５１ａに、回転ステージに対応させて回転速度およびパフォーマンスを制御するために、高い方から順番に温度Ｔ１ａ〜Ｔ６ａを設定している。ＴＡＴ６３の温度は、ＴＡＴ６１に対して１列だけ左にシフトしており、結果として、ＴＡＴ６３を参照するとＴＡＴ６１を参照した場合に比べて温度が上昇したときに回転速度は早めに上昇し、温度が下降したときに回転速度が低下しにくくなる。

【0038】

ＴＡＴ６１、６３には、各プロセッサに、回転ステージに対応させて一例として３０％〜１００％のパフォーマンス・ステップを段階的に設定している。ＴＡＴ６１では、温度上昇によって回転ステージが高速（Ｈ）に到達し、さらに温度上昇が続く場合にパフォーマンス・ステップが低下するが、ＴＡＴ６３では、回転ステージが中速（Ｍ）に到達したときにパフォーマンス・ステップが低下する。結果として、ＴＡＴ６３を参照すると、ＴＡＴ６１を参照する場合に比べて、温度が上昇したときにパフォーマンス・ステップは早めに低下し、温度が下降したときに一パフォーマンス・ステップは回復しにくくなる。

【0039】

ＴＡＴ６１は、温度が上昇し始めると最初に放熱ファン１０３〜３０３を動作させ、放熱ファン１０３〜３０３が最大の回転速度Ｈに到達してもさらに温度上昇が続く場合にプロセッサのパフォーマンス・ステップを低下させるパフォーマンス優先のクーリング方式に対応する。ＴＡＴ６３は、温度が上昇し始めると最初にプロセッサのパフォーマンス・ステップを低減させ、パフォーマンス・ステップを所定値まで低下させても温度上昇が続く場合に放熱ファン１０３〜３０３を動作させる静粛性優先のクーリング方式の要素を取り込んでいる。ＴＡＴ６３では、最低の回転ステージ（ＬＬ）の段階でパフォーマンス・ステップを下げるようにしてもよい。

【0040】

［サーマル・マネジメント］
つぎに、図６のフローチャートを参照して、放熱システムが回転ステージとパフォーマンス・ステップを制御する方法を説明する。放熱システムは、放熱ファン１０３〜３０３、放熱ファン駆動回路１０７〜３０７、ＴＡＴ６１、６３、ＴＡＴ６１、６３のいずれかを参照可能に設定するシステム・ファームウェア、およびＴＡＴ６１、６３を参照して回転ステージおよびパフォーマンス・ステップを制御するＥＣ１７などで構成する。放熱ファン１０３〜３０３は、通常の使用環境では、すべてのプロセッサが同時に最大の負荷で動作したときに、パフォーマンスを低下させないでも最大の回転ステージで動作して放熱できるが、いずれかの放熱ユニットが故障したときは、すべてのプロセッサを同時に最大の負荷で動作させることができない。

【0041】

ブロック４０１で情報処理装置１０の電源を起動する。ブロック４０３でブートを開始すると最初にＰＯＳＴコードが各デバイスの検査および初期化を行う。ＰＯＳＴコードは、放熱ファン１０３〜３０３を動作させて、回転速度や電流値などの戻り値を確認する。ブロック４０５でＰＯＳＴコードがいずれかの放熱ファン１０３〜３０３に異常を検出するとブロック４０７に移行する。

【0042】

ＴＡＴ６３を使ったサーマル・マネジメントでは、１台が故障しても２台の放熱ファンでシステムの動作を継続させることができる。システム・ファームウェアは、ＰＯＳＴコードから異常を発見した放熱ファンの数がたとえば放熱ファン２０３の１台である場合は、ブロック４０７でＥＣ１７がＴＡＴ６３を参照するように設定する。以後、ＥＣ１７は、ＴＡＴ６３を参照して放熱ファン１０３、３０３の回転速度の制御とプロセッサのパフォーマンス・ステップの制御をする。

【0043】

もし、２台以上の放熱ファンが故障した場合は、ＴＡＴ６３では適切に制御できないため、この時点でブートを中止し、システム・ファームウェアは画面にそれを知らせる表示をする。ブロック４０９でシステム・ファームウェアは、故障した放熱ファン２０３をシステムが認識しないようにする。ブロック４１１で、ＯＳのブートが完了する。ブロック４１３で、ＯＳ上で動作するプログラムが、画面に放熱ファン２０３が故障したことおよびパフォーマンスが低下することを示す表示をする。

【0044】

情報処理装置１０は、１台の放熱ファン２０３が故障してもブートを完了するため、ユーザはパフォーマンスが低いながらも情報処理装置１０を使用することができる。したがって、ユーザは緊急のときにデータを読み出したり、メールを送ったりする最低限の作業ができるようになる。ブロック４１５でＥＣ１７は、ＴＡＴ６３を参照して放熱ファン１０３、３０３の回転速度およびプロセッサのパフォーマンス・ステップを制御する。ブロック４１７でＥＣ１７は、現在の回転ステージに対する温度センサ５１ａ〜５１ｆの検出温度とＴＡＴ６３に基づいて回転ステージの変更の必要性を判断する。

【0045】

回転ステージの変更が必要な場合はブロック４１９に移行する。ＥＣ１７は、温度センサ５１ａ〜５１ｆのいずれかが現在の回転ステージに対応する温度を越えると、放熱ファン１０３、３０３の回転ステージを同時にそれぞれ１段上げるように放熱ファン駆動回路１０７、３０７を制御する。ＥＣ１７は、すべての温度センサ５１ａ〜５１ｆの検出温度が現在の回転ステージに対応する温度より下がると、放熱ファン１０３、３０３の回転ステージを同時にそれぞれ１段下げるように放熱ファン駆動回路１０７、３０７を制御する。

【0046】

ブロック４２１でＥＣ１７は、現在のパフォーマンス・ステップに対する温度センサ５１ａ〜５１ｆの検出温度とＴＡＴ６３に基づいてパフォーマンス・ステップの変更の必要性を判断する。パフォーマンス・ステップの変更が必要な場合はブロック４２３に移行する。ＥＣ１７は、温度センサ５１ａ〜５１ｆのいずれかが各プロセッサについて現在のパフォーマンス・ステップに対応する温度を越えると、システム・ファームウェアを通じて当該プロセッサのパフォーマンス・ステップを１段下げる。ＥＣ１７は、すべての温度センサ５１ａ〜５１ｆの検出温度が各プロセッサについて、現在のパフォーマンス・ステップ対応する温度より下がると、システム・ファームウェアを通じて当該プロセッサのパフォーマンス・ステップを１段上げる。

【0047】

ブロック４０５で放熱ファン１０３〜３０３に異常がないときは、ブロック４５１でシステム・ファームウェアはＥＣ１７にＴＡＴ６１を参照するように設定する。ブロック４５３でＥＣ１７はＴＡＴ６１を参照して放熱ファン１０３〜３０３の回転速度およびプロセッサのパフォーマンス・ステップを制御する。放熱ファン２０３が故障したときにＥＣ１７がＴＡＴ６１を参照して回転速度およびパフォーマンス・ステップを制御する場合は、急激にプロセッサの負荷が増えたような場合に追従できなくなってシステムがサスペンド状態に移行したり、動作中に急にパフォーマンスが低下して使いにくかったりする。本実施の形態ではあらかじめ故障を検出した放熱ファン１０３〜３０３の台数に応じてそれに対応できるＴＡＴを利用することで、そのような問題を回避することができる。

【0048】

これまで、ＴＡＴ６１、６３の設定をブート中にシステム・ファームウェアが行う例を説明したが、ＴＡＴ６１、６３の設定は、ＯＳ上で動作するプログラムが、システム・ファームウェアを通じて放熱ファンの状態を確認してから実行するようにしてもよい。３つの放熱系統を例示して説明したが、本発明はこれに限定するものではなく、複数の放熱系統を備える放熱システムに適用できる。

【0049】

パフォーマンス・ステップの制御を、すべてのプロセッサに対して実行する例を説明したが、最初に故障した放熱ファンが帰属する放熱系統に含まれるプロセッサだけに対してパフォーマンス・ステップの制御を行い、当該プロセッサが最低のパフォーマンス・ステップまで低下した後に、残りのプロセッサのパフォーマンス・ステップを制御するようにしてもよい。たとえば、故障した放熱ファン２０３を含む第２の放熱系統に帰属するＣＰＵ２１のパフォーマンス・ステップを優先的に低下させ、さらに温度上昇が続く場合に、ＧＰＵ１１、ＣＰＵ３１のパフォーマンス・ステップを低下させることができる。

【0050】

これまで本発明について図面に示した特定の実施の形態をもって説明してきたが、本発明は図面に示した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の効果を奏する限り、これまで知られたいかなる構成であっても採用することができることはいうまでもないことである。

【符号の説明】

【0051】

１０ 情報処理装置
１１ ＧＰＵ
２１、３１ ＣＰＵ
５１ａ〜５１ｆ 温度センサ
１０１、２０１、３０１ 放熱ユニット
１０３、２０３、３０３ 放熱ファン
１０５、２０５、３０５ ヒート・シンク
１１１、２１１、３１１、４１１ａ〜４１１ｃ ヒート・パイプ
６１ 正常時のサーマル・アクション・テーブル（ＴＡＴ）
６３ 異常時のサーマル・アクション・テーブル（ＴＡＴ）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【手続補正書】

【提出日】2016年8月28日

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

情報処理装置の筐体の内部の温度を管理するためのサーマル・マネジメントを実行する放熱システムであって、
プロセッサと、
それぞれが放熱ファンを含む複数の放熱ユニットと、
前記筐体の内部の温度を検出して検出温度を出力する温度センサと、
前記検出温度に対応する前記複数の放熱ユニットの回転速度を記述した第１の参照テーブルと、
同一の前記検出温度に対して前記第１の参照テーブルが記述する前記回転速度より高い回転速度を記述した第２の参照テーブルと、
前記複数の放熱ユニットが正常なときに前記第１の参照テーブルを参照して第１のサーマル・マネジメントを実行し、いずれかの前記放熱ユニットが故障したときに前記第２の参照テーブルを参照して第２のサーマル・マネジメントを実行し、前記情報処理装置の動作を継続させるコントローラと
を有する放熱システム。

【請求項2】

前記情報処理装置は、ブート中に前記放熱ユニットの診断をして前記第１の参照テーブルまたは前記第２の参照テーブルを参照可能に設定する請求項１に記載の放熱システム。

【請求項3】

情報処理装置の筐体の内部の温度を管理するためのサーマル・マネジメントを実行する放熱システムであって、
プロセッサと、
それぞれが放熱ファンを含む複数の放熱ユニットと、
前記筐体の内部の温度を検出して検出温度を出力する温度センサと、
前記検出温度に対応する前記プロセッサのパフォーマンス・ステップを記述した第１の参照テーブルと、
同一の前記検出温度に対して前記第１の参照テーブルが記述する前記パフォーマンス・ステップより低いパフォーマンス・ステップを記述した第２の参照テーブルと、
前記複数の放熱ユニットが正常なときに前記第１の参照テーブルを参照して第１のサーマル・マネジメントを実行し、いずれかの前記放熱ユニットが故障したときに前記第２の参照テーブルを参照して第２のサーマル・マネジメントを実行し、前記情報処理装置の動作を継続させるコントローラと
を有する放熱システム。

【請求項4】

前記情報処理装置は、ブート中に前記放熱ユニットの診断をして前記第１の参照テーブルまたは前記第２の参照テーブルを参照可能に設定する請求項３に記載の放熱システム。

【請求項5】

情報処理装置の筐体の内部の温度を管理するためのサーマル・マネジメントを実行する放熱システムであって、
第１のプロセッサと第２のプロセッサを含む複数のプロセッサと、
前記第１のプロセッサに熱的に結合した第１の放熱ユニットと前記第２のプロセッサに熱的に結合した第２の放熱ユニットを含む複数の放熱ユニットと、
前記第１のプロセッサの温度を検出する第１の温度センサと前記第２のプロセッサの温度を検出する第２の温度センサを含む複数の温度センサと、
前記温度センサが検出した温度に対応する前記第１の放熱ユニットと前記第２の放熱ユニットの回転速度を記述した第１の参照テーブルと、
同一の前記検出した温度に対して前記第１の参照テーブルが記述する前記第１の放熱ユニットと前記第２の放熱ユニットの前記回転速度より高い回転速度を記述した第２の参照テーブルと、
前記複数の放熱ユニットが正常なときに前記第１の参照テーブルを参照して第１のサーマル・マネジメントを実行し、いずれかの前記放熱ユニットが故障したときに前記第２の参照テーブルを参照して第２のサーマル・マネジメントを実行するコントローラと
を有する放熱システム。

【請求項6】

前記第１のプロセッサと前記第２のプロセッサがヒート・パイプで結合している請求項５に記載の放熱システム。

【請求項7】

前記第１のプロセッサがＣＰＵで前記第２のプロセッサがＧＰＵであって、前記第２のサーマル・マネジメントは前記第１のサーマル・マネジメントに比べて前記ＣＰＵと前記ＧＰＵの動作クロックを低下させる請求項５に記載の放熱システム。

【請求項8】

前記第１のプロセッサがＣＰＵで前記第２のプロセッサがＧＰＵであって、前記第２のサーマル・マネジメントにおいて、前記第１の放熱ユニットが故障したときに前記ＣＰＵの動作クロックを低下させ、前記第２の放熱ユニットが故障したときに前記ＧＰＵの動作クロックを低下させる請求項５に記載の放熱システム。

【請求項9】

情報処理装置の筐体の内部の温度を管理するためのサーマル・マネジメントを実行する放熱システムであって、
第１のプロセッサと第２のプロセッサを含む複数のプロセッサと、
前記第１のプロセッサに熱的に結合した第１の放熱ユニットと前記第２のプロセッサに熱的に結合した第２の放熱ユニットを含む複数の放熱ユニットと、
前記第１のプロセッサの温度を検出する第１の温度センサと前記第２のプロセッサの温度を検出する第２の温度センサを含む複数の温度センサと、
前記温度センサが検出した温度に対応する前記第１のプロセッサと前記第２のプロセッサのパフォーマンス・ステップを記述した第１の参照テーブルと、
同一の前記検出した温度に対して前記第１の参照テーブルが記述する前記第１のプロセッサと前記第２のプロセッサの前記パフォーマンス・ステップより低いパフォーマンス・ステップを記述した第２の参照テーブルと、
前記複数の放熱ユニットが正常なときに前記第１の参照テーブルを参照して第１のサーマル・マネジメントを実行し、いずれかの前記放熱ユニットが故障したときに前記第２の参照テーブルを参照して第２のサーマル・マネジメントを実行するコントローラと
を有する放熱システム。

【請求項10】

前記第１のプロセッサと前記第２のプロセッサがヒート・パイプで結合している請求項９に記載の放熱システム。

【請求項11】

前記第１のプロセッサがＣＰＵで前記第２のプロセッサがＧＰＵであって、前記第２のサーマル・マネジメントは前記第１のサーマル・マネジメントに比べて前記ＣＰＵと前記ＧＰＵの動作クロックを低下させる請求項１０に記載の放熱システム。

【請求項12】

前記第２のサーマル・マネジメントにおいて、前記第１の放熱ユニットが故障したときに前記ＣＰＵの動作クロックを低下させ、前記第２の放熱ユニットが故障したときに前記ＧＰＵの動作クロックを低下させる請求項１１に記載の放熱システム。

【請求項13】

請求項１から請求項１２のいずれかに記載の放熱システムを搭載する情報処理装置。