| PCの温度測定の仕組み |
PCの温度測定の仕組みの解説です。
2000.01.21 Takapen Signed
「センサーをCPUに付けていないのに、どうやって温度を計っているの？」
「マザーを変えたら、表示ソフトがすごい高温をしめすようになった。」
「CPUの温度が安定しない。２０度も上がったり下がったり？」
などの質問が良く出されます。
ここでは、一般的な考え方と仕組みを解説します。
メーカーや表示ソフトにより、設定方法などが違いますので、基本を踏まえて応用してください。
＜サーミスタ方式と、サーマル･ダイオード方式＞
CPU・システム温度のモニタリングには、実は２つの方法があります。
サーミスタ方式 と、サーマル･ダイオード方式です。
現在主流の状態監視チップ「LM78」やその互換チップ「W83782D」では、
その２つの方式を、同一のチップで選択して実現できるため、
質問のような混乱が生じていると思われます。
サーミスタ方式は、マザーの監視チップにつながるパターンから線を引き出し、
測りたい所にセンサーを貼り付ける（接触させる）方法です。
サーマル･ダイオード方式は、チップに埋め込まれたダイオードの信号線を、
監視チップに導いて温度に換算しますので、特にセンサーなどは見受けられません。
＜２つの方法の切り替えと混乱＞
２つの方法の切り替えが、ASUSで言えば、P2B-FとP3B-Fの間で行われました。
昔はサーミスタ･センサーで、今はサーマル･ダイオードで測定するのが一般的です。
他のボードメーカーもほぼ同時期で、９９年の中ごろまでに、この切り替えされた様です。
ＣＰＵでいえば、PentiumII、Celeron(Mendocino)から、
ＣＰＵのダイにサーマル･ダイオードが埋め込まれました。
ＰＰＧＡ、ＦＣ−ＰＧＡ用の下駄では、
初期のものは、ＣＰＵチップ内のサーマル･ダイオードからの信号線が、
下駄の配線上で結線されていませんでした。
ＡＳＵＳの下駄などは、下駄の端子が省略されていました。
初期より結線されていたのは、ＭＳＩのMS-6905
くらいしかなかったでしょうか。
ＣＰＵやマザーが対応しても、線がつながっていないのですから、測れるわけはありません。
また、表示ソフト側の対応も必要でした。
サーミスタ方式と、サーマル･ダイオード方式では、抵抗値も、温度への換算テーブルも違います。
サーマル･ダイオード方式で測った値を、サーミスタ方式を前提としたソフトで表示させるので、
「温度が、異常に高い！２５５℃になる！」など、混乱が生まれました。
変に表示されるのは、当たり前ですね。
最近のソフトでは、「Temperrature
Sensor -> On-Die
Thermal Diode」のチェックボックスがあるなど、
両対応になってきています。
それとて、ちゃんと知らずに設定してやらなければ、依然として「変だ！」と騒ぐことになります。
９９年から、ＣＰＵに実装された機能を利用した、新しい温度計測方法へ変化したのです。
ふたつの測定方法の違いがあるのに、変だ変だと、いまだにBBSをにぎあわせています。
温度を正しく計測表示するには、
ＣＰＵの対応、下駄の対応、マザーの対応、ソフトの対応と設定の４条件が、
同一測定方法を前提に揃う必要があるのです。
＜温度測定のながれ＞
昔のは、サーミスタで測定した結果（電気信号）を、監視チップを経由して、
ＳＭＢ(System Management Bus)レジスタのＩ／Ｏポートを叩いて、情報を得て、
Windows上で表示ソフトが補正して、表示していました。
（２本線の先や、マザーからにょきっと出てシンクに当たるようになっていたね。）
今の主流は、チップに組み込まれたサーマル・ダイオード、
（オン・ダイの、CPUであれば、コアにこのダイオードが組み込まれています。）
を使って測定しています。
Intel系であれば、CPUの１５ピンと１６ピンから、この温度情報が取り出し、
監視チップを経由して、ＳＭＢ(System Management Bus)レジスタのＩ／Ｏポートを叩いて、
Windows上で表示ソフトが補正して、表示しています。
マザーがこのオン・ダイ・サーマル・ダイオードの測定信号に、対応していないと、
誤ってとんでもない結果を表示します。
さらに、PPGAやFCPGAのCPUの場合、下駄を使うことになりますが、
初期の下駄は、この１５ピンと１６ピンからの信号線が、結線されていなかった。
もっとすごいのは、AopenやASUSの初期下駄では、下駄の端子そのものが、省略されてた。
（対応マザーがまだ発売されておらずないのですから、当然といえば当然です）
こうした下駄では、CPUとマザーが対応していても、
下駄で線が切れているわけですから、正確に温度測定ができません。
（MSIの下駄は、MS-6905Dから全てのピンと端子が結線されていましたので、
ばっちりでした。このことは、実はMS-6905Dの私の記事で、
ずべての端子が結線されているので選んだと、さらりと書いています。
説明するのが、あまりにも面倒なので、解説を書かなかったのです。）
ところで、対応していないと、どういう温度を表示するかというと、
２５５℃になるようです。
また、温度／ファン回転数のモニターを使う場合も、
サーマル・ダイオードに対応したソフトで、ちゃんと指定してやらないと、
正しく補正して表示してくれません。
９９年中ごろからの変更ですから、意外とちゃんと表示できないソフトがあります。
この場合、どういう温度を表示するかというと、
いろいろのようですが、８５℃や１２５℃なんていうのが多いようです。
以上のように、CPU、マザー、下駄、ソフトの対応状況がバラバラの状態で、
ちょうど移行期にありましたので、「温度」問題は混乱を極めています。
興味があれば、
「ＣＰＵの内部温度を測定しよう」という、以下のURLが、詳しく解説されています。
http://www.geocities.co.jp/SiliconValley-SanJose/5084/index.html
ぜひ、ご参照ください。
＜どこを測っているか？＞
最新のマザーは、どこを測っているか？ということです。
私のP2B-Fは、実はこのオン・ダイ・サーマル・ダイオードに対応していません。
そこで、対応しているBX6SEで測ってみました。
温度１は、環境処理チップの「W83782D」の、オンダイ・ダイオード
「W83782D」は、大概、PCIバスの奥横についている小さなチップ
電源投入後、じわじわ上がり、５分くらいで５度程度上昇します。
通電／稼動しているチップの温度上昇ですね。
温度２は、CPU内蔵の、オンダイ・ダイオード
CPUの負荷の高いベンチマークを動かすと、跳ね上がります。
温度３は、・・・これがなかなかわかりませんでした。一般にも、
「どこを測っているの？」とよく話題になるやつです。
英文マニュアルのボード配置図の隅っこに、見つけました！それらしき記号！！
CMOSクリアジャンパー（ＪＰ２）付近にダイオードがセットされています。
ここに、鏝先を近づけたり、ドライヤーを当てると、
温度３が一挙に上昇します。
たぶん、他のマザーも同じ様な処理だと思います。
＜温度表示のくせ･感度･バラツキ＞
ダイオード測定型か、サーミスタ測定型かによって、
温度については、表示のくせがあります。
（というか測定点がチップ内か、外部から間接的に測っているか。）
測定の仕方や、マザーによる抵抗値の違い、表示ソフトの補正方法が違うのに、
温度を比べて高い・低い、と議論しても、あまり実りはないように思います。
参考値として、実際の自分のマシンでくせと傾向を把握するのが一番です。
サーミスタ方式は、外部から間接的に、熱源から離れたところを、
測っているわけですから、温度変化には鈍感で、なだらかな曲線になります。
サーマル･ダイオード方式は、チップ内の熱源のすぐ横を測定しています。
よって負荷状況によって、温度変化は敏感に出ます。
温度は高めに表示されることが多いようです。
あまりにも敏感ですから、ソフト側で補正したり、
変化をなだらかにすることも、されているようです。
そのまま表示すると、負荷の切り替わりで、瞬間的に２０〜３０度くらいは上下します。
（ＢＸ６ＳＥでは、無負荷１５℃−＞最大負荷４０℃に、瞬間にハネ、逆に戻ります。）
これを、「安定しない」と誤解されている人も多いから、不思議なものです。
まずは、自分のマザーや下駄やソフトを良く知って、
（マザーのマニュアルやソフトのReadme.txtに詳しい解説があることも多いです。）
ＣＰＵの対応、下駄の対応、マザーの対応、ソフトの対応と設定の、４条件を揃えて、
温度監視結果を、安定動作やO/Cの強い味方にしましょう！