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那些超频爱好者和计算机硬件（特别是CPU技术）发烧友们都赞同这样的观点－对CPU行业来说，散热绝对是头等关键的大事之一。对于无论是Intel生产的处理器还是AMD公司出品的CPU来说，给CPU降温都是非常重要的。如今的处理器耗电量都很大同时伴随着成生高热量。这就要求给CPU降温的工作不仅要把CPU自身的热量带走，还要把机箱内部的热量转移到机箱之外，因此仅靠CPU自身所带的散热槽进行普通的空气冷却根本不能满足要求。 随着更强劲的Pentium 4 处理器投放市场， Intel公司更新了系统必备条件中有关对CPU散热环境的要求。其中一项要求是对CPU核心温度的极限值和机箱内部的空气温度极限值做了详细说明，还对CPU风扇的封套温度推荐了合理的区间以及相关温度的其他要求。公司声明只能保证处理器可以在上述限定的条件下稳定的工作。与之相仿的是，AMD公司对基于Athlon XP CPU的电脑温度条件也有着类似的要求。 然而，摆在用户面前的问题是：怎样做才能满足这些要求呢？毫无疑问的，如果我们使用的是品牌机——如 惠普或者Dell公司的机器，我们可以很有把握的说制造商会考虑到有关热量和温度的问题来选择合适的机箱、风扇和其他相关组件。但是，如果是对于普通用户自己组装的机器来说问题就复杂的多，甚至很多用户根本就不知道Intel和AMD公司还有对温度条件还有着特别的规定，因此在组装机器的时候往往会忽略了这一问题。此外，超频行为从来都是不受保护的，当用户一旦对CPU进行超频，PC、机箱和风扇的制造厂家将不再对用户负责。对超频之后的CPU来说，能量消耗和热量成生要远远多于正常状态，因此CPU内核温度激增导致系统整体性能异常不稳定。 经过超频后的电脑不稳定，这是正常的。但是经过超频的CPU运行速度远远低于超频设置的速度却是相当偶然的现象。事实上，这种情况非常典型的例子是Intel Pentium 4处理器，虽然乍看起来好像是有些荒谬。这一现象的原理在于CPU温度，为了将CPU频率限制的更加严格，热量控制电路（Thermal Control Circuit）可以根据CPU的温度来调整其性能。本文将探讨热量控制电路（Thermal Control Circuit）的工作原理，并且验证Pentium 4 处理器性能对其内核温度的依赖关系。 温度监控器（Thermal Monitor） 是这样的，Intel公司在其Pentium 4 CPU中起用了一项新技术——（热量控制电路）Thermal Control Circuit。这项技术目的在于确保CPU工作的稳定性并且对CPU进行过热保护。所有的Pentium 4处理器都拥有两套热量二极管。其中一套热量二极管侦测CPU的温度值并传输给主板上的硬件监控系统。另一套放置在CPU内核温度最高的部位，几乎触及ALU单元， 也做为热量控制电路的一个组成部分。 AMD生产的Athlon XP CPU也配置了一套类似的热量二极管，但是两家公司的处理器之间存在着相当多的差别。Athlon XP 使用的热量二极管将CPU的温度传输给主板。主板上的一个特殊逻辑单元处理接收到的数据，并且能够在CPU温度超过一定的临界值的时候关闭电脑。当然，电脑内所有未保存的数据随之丢失。而Pentium 4 处理器的温度监控系统则是基于另外一套工作原理：系统即使是在温度接近或超过一定的临界值时也能稳定的运行。系统只在除非非常紧急的情况才会自动关闭。这也意味着CPU自身能够预防温度的进一步上升并且能持续支持所有的应用软件稳定的运行。 这一方案是通过整合在Pentium 4内核的一个特殊的 电路（温度监控器）来实现的，温度监控器持续的将当前温度与特定的临界值进行比较，通过逻辑温度控制单元来调节CPU的散热。温度监控器的工作原理是将两股电流进行比较：一股来自热量二极管，另一股来自独立的、基准参照源。热量二极管电阻是由其温度决定的，因此流经热量二极管的电流将根据CPU内核的温度变化而变化。将电流值与基准电流进行比较，我们可以从中判断温度是否接近或者超过临界水平。 温度监控器的任务很简单：如果CPU内核的最高温度超过了某个设定的临界值，它就会发送PROCHOT#信号并且启动热量控制电路来降低CPU的发热量，防止温度进一步的上升。 目前存在着很多有关温度控制单元机制的错误认识。其中最常见的错觉是认为Pentium 4 可以在变的过热的时候自动调低其额定的时钟频率。换句话说，这种观点认为假设CPU的工作频率是2.2GHz，当它过热的时候它可以自动的将频率调低到1.8GHz甚至更低。其实我们单纯讨论理论上的由频率发生器生成的CPU频率是非常不恰当的。还是让我们来详细解释一下吧。首先，我们来回顾一下Pentium 4 2.8GHz CPU生成时钟频率的路径。  假设主板向CPU发送133MHz频率。外频乘上倍频得到主频，Pentium 4 2.8GHz的倍频为21， 2.8GHz的频率就是所谓的Pentium 4的主频，这个数值可以用WCPUID这样的软件测量出来。主频决定CPU运算单元的实际工作频率。热量控制单元能够影响频率。当温度在常轨状态，算术逻辑部件运算器（ALU）能够收到相同的2800MHz的频率。但是当CPU温度超过某个临界值时，Thermal Monitor会发送PROCHOT#信号来启动 热量控制电路。后者将调节发送给CPU的频率，并且决定省略多少时钟周期来降低CPU的发热量。对发送给CPU的时钟信号的调制情况如下面图片所示：  结果，某些时钟周期也许会被排斥在正常的2.8GHz之外。换句话说，这些周期被发送到CPU倍乘器单元，但被PROCHOT#信号所激活的无效周期控制系统给省略掉了。这样最终发送给CPU ALU的 信号的实际频率就会有所降低。因此很明显，CPU的性能会随着发热量的上升而有所下降，尽管主板和内在时钟频率发生器仍然保持成生相同的2.8GHz主频。Intel公司宣称， 这个过程能使得处理器的实际频率有可能会降低到额定的设计频率的30-50%的水平，具体情况要取决于CPU的具体型号。 无论如何，随着温度的降低，温度控制电路单元将会开始使得CPU回归其额定的工作状态，方法是减少无效时钟周期的数目从而增加CPU最终输出的频率（注意，这里指的是实际的主频，也就是处理器倍乘器产生的频率已经经过了热量控制电路的调制。）当CPU内核温度低于临界值1℃的时候，温度监控器立即停止发送PROCHOT#信号。此后，热量控制电路将会停止成生无效循环，而有效（实际）频率将会恢复到额定频率－在这个例子里就是恢复到额定的2800MHz。 现在让我们看这样一个问题：我们前文中所一再提到的温度临界值到底是多少？何时温度监控器会真正激活温度控制电路？不同的Pentium 4的处理器之间是有所差别的。而且，Intel 公司宣称每一块CPU上的热量二极管在制造阶段都经过了特别的校准。温度监控器的温度临界值一旦设定之后，将无法再进行修正。 热量控制电路可以利用应用程序通过ACPI寄存器或者通过主板BIOS来激活。在通过软件方式激活的情况下，热量控制电路将工作在“On-Demand（可操控）”模式。意思就是，它可以在任何温度下激活，因此程序可以调节无效和有效周期的配比。无效时钟周期的数目可以在总数的12.5%到87.5%的区间内变化。顺便提一下，热量控制电路在所有的Pentium 4 CPU处理器中都是默认不可使用的。所以，必须在系统启动的时候修改主板BIOS来将其激活，或者在系统启动后利用相关驱动程序或者其他特殊的软件来进行激活。 那么，我们怎样才能证明有关热量控制电路技术的确存在呢？首先准备一块Pentium 4 CPU，并且对其进行不良散热，可以采用一个低性能的CPU风扇，在散热槽和CPU表面不要涂散热胶，系统机箱要尽可能的超负荷，充斥着五花八门的高发热量的各种扩展卡，然后不使用系统风扇。以上的这些做法将把CPU“逼”上过热的境地，因此处理器会比散热良好的情况性能要低，（所谓散热良好就是指使用高效的CPU风扇，并且使用昂贵的能提供良好散热条件的机箱）。如果对CPU进行超频，也有类似的过热问题。一块超频之后的CPU能比正常的工作在额定频率状态下产生更多的热量。因此很可能一块超频之后，但是散热条件不良的CPU的实际工作频率甚至会低于其额定时钟频率。 举例说来，我们将Pentium 4 2.2GHz CPU超频到 2.8GHz，但是不改善制冷条件。这种情况下CPU温度会很快超过其临界值，温度监控器将激活热量控制电路：CPU将开始丢失时钟周期。结果，用户这颗超频在2.8GHz的处理器，实际有效性能可能甚至会低于Pentium 4 2.2GHz的性能。 当然了，热量控制电路技术并不像看起来这么管用。当CPU温度出现过热现象的时候，这些技术的确可以有效的防止CPU的温度进一步上升，但是系统在CPU风扇失灵的时候仍然保持开机状态是危险的。为了防止CPU在这种情况下受到损害，镶嵌在CPU内部的第二个热量二极管也在持续监控CPU温度值。当一旦CPU温度超过某个临界温度值，这套二极管并不能给CPU“降温”或者“减速”，但它可以向系统发送THERMTRIP#信号来关闭系统。这第二个温度临界值设定在CPU所能承受的极限值以内，以防止CPU在紧急情况下因为过热而被烧坏。如果上述温度监控器（Thermal Monitor）和温度控制电路（Thermal Control Circuit）的所有二极管和电路都完整的安装在CPU内部，并且独立于主板进行工作，那么过热保护反应系统能够非常灵敏的激活：温度对比仅仅需要大约十亿分之几秒，也就是说即使你将一个工作着的CPU上的风扇移走，这套保护系统也能保全你的CPU。 根据Intel公司的资料数据显示：保护系统发送THERMTRIP#信号是在CPU温度超过大约135℃。
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