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AMD CPU的测温原理（修订）
dongfang-M 发表于 2013-1-6
有些AMD平台的DIY客户，很是纠结CPU的温度，感觉一些“测温”软件显示的温度不准确。
笔者在这里就AMD的CPU测温技术作一点解释和说明。
一、AMD的 CPU测温技术
AMD一直没有公开他的CPU测温技术。只能根据一些零星的资料透露的信息综合起来看，AMD CPU测温技术的历史如下：
1、早期的AMD CPU（K7和K7之前），都是采用主板CPU插槽下面的温度探头来测量温度，这一点可以从那个时代的K7主板CPU插座里面的热敏电阻证实。
其实早期的CPU，无论是Intel还是AMD，CPU内部都没有温度监控功能，大多数情况下，是主板CPU插座内的一个热敏电阻来监视CPU温度，温度读数是由监控芯片根据热敏电阻的阻值变化计算得出。热敏电阻是接触式测温元件，如果热敏电阻与CPU接触不够紧密，CPU的热量不能有效地传送到热敏电阻，所测量温度会有很大误差。此外，CPU核心发出的热量由芯片封装向外部散热，CPU的表面温度和核心温度之间约有15度～30度的温差，结果因芯片封装形式不同，以及环境温度的不同，而让真实的CPU温度难以确定。
2、到了K8时代，CPU开始逐步内置温度传感器。早期的AMD CPU温度传感器的信息，是由CPU汇报给BIOS，通过Windows 2K/XP管理系统的核心（WMI）来获取，并由软件体现出来。由于WMI只是操作系统层面的东东，所以准确性以及时效性都很差。此时的CPU温度数据一旦变化，必须要等到系统某些信息发生变化时，数据才会刷新。
3、AMD官方宣布从F 版的Opteron 开始支持DTS。其实早在AMD 64芯片就已经有DTS存在了。
所谓DTS（数字温度传感器），就是一个热敏二极管加上一个模数转换器就构成。理论上来说这个DTS的工作方式十分简单：一个CPU核心上的电路从热敏二极管上采样然后把数字数据输出到CPU一个特定的寄存器中，从而任何程序都可以随意读取该数据。这种方式的长处就是所有工作都在CPU内部即时完成，和易于被干扰和衰减的模拟信号相比，数字信号传输的时候不会损失精确性。
DTS的另一个优点就是可以在一块芯片上集成若干个传感器。AMD说在CPU的每一个核心上集成了一个DTS，这就是说可以看到每一个核心的温度。除了核心里面的DTS外，在CPU整体封装里面还有一个DTS，这个DTS检测的是CPU的整体温度。
这是AMD官方文档中说到的放置在内核的DTS，不过AMD在这里没有称之为DTS，而是叫做Thermal Sensor。
这是AMD官方文档中说到的CPU芯片内的DTS，AMD称之为On-die thermal diode。
Die是芯片的意思，On-die就是放在芯片里 On-die thermal diode，就是放在CPU芯片里的热敏二极管，也就是温度探头。这个On-die thermal diode才是测温的硬件，是一个温度计。
因此我们从一些软件中可以看到AMD处理器的温度有中央处理器（CPU）温度，还有CPU的几个核心温度。
二、传送温度数据的接口TSI
DTS探测到的温度数据要通过一个通道传送出来，或者说存放在寄存器通过接口便于通过电路传送出来。
AMD把这种接口称之为TSI（Thermal Sensor Interface），英特尔把这种接口称之为PECI（Platform Environment Control Interface，平台环境控制接口）。TSI也好，PECI也好都是一种专门用来传输CPU温度的数字接口。
由于温度主要是用来控制CPU负载和CPU过热保护的。保护机制还是要通过IO芯片和BIOS操控，CPU温度需要送到传统的IO芯片。
温度数据传送到IO芯片的途径如下。
三、IO芯片的温度数据
IO芯片获取CPU温度数据一是用来调控风扇转速，也叫做智能调速，二是保护CPU，当CPU温度达到保护温度的时候执行关机。
由于IO芯片有TSI和D1+二种途径获取CPU温度，主板厂商可以采用TSI途径，也可以采用D1+的途径。
TSI是CPU温度数据接口，可以随时从CPU的TSI接口读取，不需要寄存器存放。
D1+是传送到IO芯片的温度数据寄存器。IO芯片一般有三个温度数据寄存器。各种IO芯片的定义不一样。
F71889的定义如下图。
三个寄存器存放的是二进制补码，可以代表的温度是-40---127摄氏度。如果线路设计是开路没有数据链接。那就是10000000，也就是128度。
IO芯片的三个温度寄存器定义也不是永恒的，主板厂商也是可以更改的，比如可以自己定义D2+是CPU温度。
四、温度显示软件的张冠李戴
用户希望知道他使用的CPU温度是多少，是不是很高，特别是出现故障的时候想知道是不是与CPU过热有关。于是产生显示温度的软件，这些软件被称之为“测温软件”。其实软件是不能测温的，只是通过温度数据接口找到温度数据，并显示出来。温度显示软件可以从IO芯片获取CPU温度数据，也可以从TSI接口获取。
IO芯片有三个温度寄存器，其中哪一个是CPU的？每种IO芯片有自己的定义，主板厂商还有可能随时改变IO芯片的定义。有的时候还可能不用IO的温度寄存器。这样就给实名显示温度的软件带来不便。搞不好就会张冠李戴。
请看AIDA64的2个版本在同一台电脑上显示的CPU温度。
2.60.2100版本显示中央处理器（CPU）温度是56度。
2.70.2200版中央处理器（CPU）温度是13度。
所以，当感觉软件显示的温度不正常的时候，不一定是CPU温度不对，可能是软件张冠李戴。
CPUID这款软件不是显示实名温度，只是把温度显示出来，显示出温度的来源，但是这些温度是什么温度？核心温度？芯片温度？
这个软件不会说明，因为搞不好就会弄错。当感觉某个软件显示的温度不对时，可以用这个软件看看，这个温度取自哪里。
五、核心温度的低温
从上面AIDA64显示的核心温度看，9度？是不是有点太低？是的AMD CPU的核心温度偏低，这是因为AMD 的多核CPU是把多个核心做在一个芯片，核心的热量迅速传向芯片。所以CPU芯片的温度就明显高很多。
核心温度不是固定不变的，观察核心温度，最好使用Core Temp这款软件。这是专门显示核心温度的软件，而且读取核心温度特变快，可以显示出核心温度的瞬间变化，并记录最大和最小温度。
从这个图片就可以看到，最大21度，最小1度。
六、FM2主板CPU测温的变化
新的FM2主板的CPU测温采用了新的设计。就是在CPU插座的中心放置了一个热敏电阻，侦测CPU的温度，也就是又回到原始的CPU测温方式。
这是测温电原理图
BIOS显示的温度
这是测温软件显示的CPU温度。
热敏电阻侦测的CPU温度数据传送到IO芯片的TMPIN0寄存器里。测温软件从TMPIN0寄存器读取温度数值。AIDA64软件显示的“中央处理器（CPU）”温度鲁大师显示的CPU温度，都是从TMPIN0寄存器读取的。CPU ID显示的TMPIN0是CPU温度，TMPIN2是主板温度。
dongfang-M 发表于 2013-1-6
有些AMD平台的DIY客户，很是纠结CPU的温度，感觉一些“测温”软件显示的温度不准确。
笔者在这里就AMD的CPU测温技术作一点解释和说明。
一、AMD的 CPU测温技术
AMD一直没有公开他的CPU测温技术。只能根据一些零星的资料透露的信息综合起来看，AMD CPU测温技术的历史如下：
1、早期的AMD CPU（K7和K7之前），都是采用主板CPU插槽下面的温度探头来测量温度，这一点可以从那个时代的K7主板CPU插座里面的热敏电阻证实。
其实早期的CPU，无论是Intel还是AMD，CPU内部都没有温度监控功能，大多数情况下，是主板CPU插座内的一个热敏电阻来监视CPU温度，温度读数是由监控芯片根据热敏电阻的阻值变化计算得出。热敏电阻是接触式测温元件，如果热敏电阻与CPU接触不够紧密，CPU的热量不能有效地传送到热敏电阻，所测量温度会有很大误差。此外，CPU核心发出的热量由芯片封装向外部散热，CPU的表面温度和核心温度之间约有15度～30度的温差，结果因芯片封装形式不同，以及环境温度的不同，而让真实的CPU温度难以确定。
2、到了K8时代，CPU开始逐步内置温度传感器。早期的AMD CPU温度传感器的信息，是由CPU汇报给BIOS，通过Windows 2K/XP管理系统的核心（WMI）来获取，并由软件体现出来。由于WMI只是操作系统层面的东东，所以准确性以及时效性都很差。此时的CPU温度数据一旦变化，必须要等到系统某些信息发生变化时，数据才会刷新。
3、AMD官方宣布从F 版的Opteron 开始支持DTS。其实早在AMD 64芯片就已经有DTS存在了。
所谓DTS（数字温度传感器），就是一个热敏二极管加上一个模数转换器就构成。理论上来说这个DTS的工作方式十分简单：一个CPU核心上的电路从热敏二极管上采样然后把数字数据输出到CPU一个特定的寄存器中，从而任何程序都可以随意读取该数据。这种方式的长处就是所有工作都在CPU内部即时完成，和易于被干扰和衰减的模拟信号相比，数字信号传输的时候不会损失精确性。
DTS的另一个优点就是可以在一块芯片上集成若干个传感器。AMD说在CPU的每一个核心上集成了一个DTS，这就是说可以看到每一个核心的温度。除了核心里面的DTS外，在CPU整体封装里面还有一个DTS，这个DTS检测的是CPU的整体温度。
这是AMD官方文档中说到的放置在内核的DTS，不过AMD在这里没有称之为DTS，而是叫做Thermal Sensor。
这是AMD官方文档中说到的CPU芯片内的DTS，AMD称之为On-die thermal diode。
Die是芯片的意思，On-die就是放在芯片里 On-die thermal diode，就是放在CPU芯片里的热敏二极管，也就是温度探头。这个On-die thermal diode才是测温的硬件，是一个温度计。
因此我们从一些软件中可以看到AMD处理器的温度有中央处理器（CPU）温度，还有CPU的几个核心温度。
二、传送温度数据的接口TSI
DTS探测到的温度数据要通过一个通道传送出来，或者说存放在寄存器通过接口便于通过电路传送出来。
AMD把这种接口称之为TSI（Thermal Sensor Interface），英特尔把这种接口称之为PECI（Platform Environment Control Interface，平台环境控制接口）。TSI也好，PECI也好都是一种专门用来传输CPU温度的数字接口。
由于温度主要是用来控制CPU负载和CPU过热保护的。保护机制还是要通过IO芯片和BIOS操控，CPU温度需要送到传统的IO芯片。
温度数据传送到IO芯片的途径如下。
三、IO芯片的温度数据
IO芯片获取CPU温度数据一是用来调控风扇转速，也叫做智能调速，二是保护CPU，当CPU温度达到保护温度的时候执行关机。
由于IO芯片有TSI和D1+二种途径获取CPU温度，主板厂商可以采用TSI途径，也可以采用D1+的途径。
TSI是CPU温度数据接口，可以随时从CPU的TSI接口读取，不需要寄存器存放。
D1+是传送到IO芯片的温度数据寄存器。IO芯片一般有三个温度数据寄存器。各种IO芯片的定义不一样。
F71889的定义如下图。
三个寄存器存放的是二进制补码，可以代表的温度是-40---127摄氏度。如果线路设计是开路没有数据链接。那就是10000000，也就是128度。
IO芯片的三个温度寄存器定义也不是永恒的，主板厂商也是可以更改的，比如可以自己定义D2+是CPU温度。
四、温度显示软件的张冠李戴
用户希望知道他使用的CPU温度是多少，是不是很高，特别是出现故障的时候想知道是不是与CPU过热有关。于是产生显示温度的软件，这些软件被称之为“测温软件”。其实软件是不能测温的，只是通过温度数据接口找到温度数据，并显示出来。温度显示软件可以从IO芯片获取CPU温度数据，也可以从TSI接口获取。
IO芯片有三个温度寄存器，其中哪一个是CPU的？每种IO芯片有自己的定义，主板厂商还有可能随时改变IO芯片的定义。有的时候还可能不用IO的温度寄存器。这样就给实名显示温度的软件带来不便。搞不好就会张冠李戴。
请看AIDA64的2个版本在同一台电脑上显示的CPU温度。
2.60.2100版本显示中央处理器（CPU）温度是56度。
2.70.2200版中央处理器（CPU）温度是13度。
所以，当感觉软件显示的温度不正常的时候，不一定是CPU温度不对，可能是软件张冠李戴。
CPUID这款软件不是显示实名温度，只是把温度显示出来，显示出温度的来源，但是这些温度是什么温度？核心温度？芯片温度？
这个软件不会说明，因为搞不好就会弄错。当感觉某个软件显示的温度不对时，可以用这个软件看看，这个温度取自哪里。
五、核心温度的低温
从上面AIDA64显示的核心温度看，9度？是不是有点太低？是的AMD CPU的核心温度偏低，这是因为AMD 的多核CPU是把多个核心做在一个芯片，核心的热量迅速传向芯片。所以CPU芯片的温度就明显高很多。
核心温度不是固定不变的，观察核心温度，最好使用Core Temp这款软件。这是专门显示核心温度的软件，而且读取核心温度特变快，可以显示出核心温度的瞬间变化，并记录最大和最小温度。
从这个图片就可以看到，最大21度，最小1度。
六、FM2主板CPU测温的变化
新的FM2主板的CPU测温采用了新的设计。就是在CPU插座的中心放置了一个热敏电阻，侦测CPU的温度，也就是又回到原始的CPU测温方式。
这是测温电原理图
BIOS显示的温度
这是测温软件显示的CPU温度。
热敏电阻侦测的CPU温度数据传送到IO芯片的TMPIN0寄存器里。测温软件从TMPIN0寄存器读取温度数值。AIDA64软件显示的“中央处理器（CPU）”温度鲁大师显示的CPU温度，都是从TMPIN0寄存器读取的。CPU ID显示的TMPIN0是CPU温度，TMPIN2是主板温度。