Thermal Management und System Monitoring

White Paper Ausgabe 03/2001 SystemGuard Premium/Mainline/Value Mainboards Thermal Management und System Monitoring Thermal Management und System Monitoring sind zwei Begriffe, die in der PC Welt immer wichtiger werden. Thermal Management beinhaltet die Überwachung von Temperaturen und die entsprechende Regelung der Lüfter. Dies führt zu höchster Systemsicherheit und vermindert unnötige Lärmbelästigung. Unter System Monitoring versteht man die Kontrolle sonstiger äußerer und innerer Einwirkungen auf das System. Dazu gehören zum Beispiel Spannungsüberwachung, PCI-Bus-Belastung und Überwachung von Gehäuseöffnung (Intrusion). Alle diese Funktionen werden im Nachfolgenden noch genauer beschrieben. Die Überwachung dieser Ereignisse übernimmt ein von Fujitsu Siemens Computers entwickelter Microcontroller, der auf den Fujitsu Siemens Computers Premium Mainboards integriert ist. www.fujitsu-siemens.comwhite Paper Temp. Sensor 0 CPU Temp. Sensor 1 Housing Temp. Sensor 2 (external) optional Housing Open Detection 12 V 5 V CMOS Battery PCI Bus Utilization Rate * nur mit speziellen, regelbaren Netzteillüftern System Monitoring and Thermal Management Onboard Controller Control Control CPU Slowdown System Sleep or System Power Off Systen Reset PSU Fan 1&2* CPU Fan 0&1 System Fan 1&2

White Paper SystemGuard Seite 2 Der Microcontroller Der Microcontroller hat viele Vorzüge: Er arbeitet mit allen Betriebsystemen und CPU-Typen zusammen, belastet die CPU nicht zusätzlich und verwaltet die oben genannten Ereignisse selbständig. Einerseits reagiert er umgehend auf Veränderungen (z.b. der Temperatur) und andererseits bewirkt er durch diese Impulse eine Anpassung an die veränderten Bedingungen. Grundsätzlich wird der Microcontroller vom BIOS initialisiert und auch Einstellungen können im BIOS Setup vorgenommen werden. Dies ist äußerst umständlich, da dazu immer das System neu gestartet werden muß. Um diesem Problem Abhilfe zu schaffen, wurde das Programm SystemGuard entwickelt, mit dem man den Microcontroller während des Betriebs abfragen und steuern kann. Jedoch auch ohne SystemGuard überwacht und regelt der Microcontroller das System (reine Hardwarelösung). SystemGuard Allgemeines SystemGuard ist eine einfache und übersichtliche Oberfläche, die alle abgefragten Daten des Microcontrollers in Werten und in Grafiken darstellt. Im Normalfall läuft das Programm im Hintergrund. Eine Kontrollanzeige im SysTray gibt am rechten unteren Bildschirmrand den Zustand des Systems wieder (siehe Abschnitt Alarme ). Funktionen Temperaturen Im oberen Abschnitt der Oberfläche befinden sich die Anzeigen der einzelnen Temperaturen. Der Microcontroller unterstützt dabei die Sensoren CPU 0 (erster Prozessor), CPU 1 (zweiter Prozessor) und den dritten Sensor für die Temperatur auf dem Mainboard (Gehäusetemperatur). Für jeden dieser Sensoren wird angezeigt, ob er vorhanden ist, welche Temperatur er mißt und ob diese Temperatur unterhalb der kritischen Grenze liegt (Alert-Anzeige). Außerdem wird die Temperatur grafisch dargestellt. Normalerweise befindet sich die Anzeige im grünen Bereich. In diesem Fall drehen die regelbaren Lüfter mit Mindestdrehzahl bzw. sind abgeschaltet (je nach Grundeinstellung). Mit Eintritt der Temperatur in den gelben Bereich werden die Lüfter schneller gedreht. Die Lüfterdrehzahl steigt im gesamten gelben Bereich linear an, so daß vor Erreichen des roten Bereichs alle Lüfter auf voller Drehzahl gebracht werden. Falls die Temperatur doch die Grenze zum roten Bereich überschreiten sollte, meldet der Microcontroller einen Temperaturalarm. Dieses Ereignis wird später noch genauer beschrieben (siehe Abschnitt Alarme ). Falls ein Sensor nicht vorhanden oder defekt ist, wird auch keine Temperatur angezeigt. Lüfter Unterhalb der Temperaturanzeige befindet sich die Lüfterüberwachung. Wie bei den Temperaturen, so wird auch hier zunächst angezeigt, ob ein Lüfter vorhanden ist, bzw. einwandfrei läuft. Unter der Überschrift Speed kann die Geschwindigkeit der Lüfter in Umdrehungen pro Minute abgelesen werden. Hierbei ist anzumerken, daß der Stromversorgungslüfter (PS FAN) meist langsamer dreht als ein CPU-Lüfter, da ersterer größer ist und dadurch mehr Luft bewegen kann. Auch hier wird bei einem Lüfterausfall ein Alarm ausgelöst (siehe Abschnitt Seite 2 Alarme ). Der Microcontroller erkennt einen stehenden Lüfter nach zwei Sekunden, versucht dann ca. zehn Sekunden lang diesen durch sogenanntes Pulsen wieder zum Laufen zu bringen und gibt dann bei Mißerfolg Alarm. Spannungen Weiterhin werden auch die im PC am häufigsten verwendeten Spannungen überwacht: 5V, 12V und die CMOS-Batterie-Spannung. Diese Spannungen werden in genau dieser Reihenfolge angezeigt, und zwar sowohl als Zahlenwert als auch in grafischer Darstellung. Normalerweise schwanken diese Spannungen nur minimal, obwohl eine Abweichung von bis zu zehn Prozent kein Problem wäre. Der Hersteller der Stromversorgung garantiert eine Toleranz von fünf Prozent. Wie auch bei den Temperaturen teilt sich die Anzeige der Spannungen in drei Bereiche. Der grüne Bereich beinhaltet eine Abweichung von acht Prozent und der gelbe

White Paper SystemGuard Seite 3 von 15 Prozent. Die Batteriespannung wird gesondert betrachtet. Hierbei wird bei einem Abfall unter 2,1V Alarm gegeben und der Benutzer aufgefordert, eine neue Batterie einzusetzen. Die Alarmierung bei den Netzteilspannungen wird im Abschnitt Software-Alarm noch genauer betrachtet. PCI-Load Eine Funktion, die vor allem bei der Fehlererkennung und - behebung interessant ist, ist die Anzeige der PCI-Bus-Auslastung (PCI-Load). Der Micro Controller mißt den Strom auf dem Bus und gibt einen prozentualen Wert der Belastung zurück. SystemGuard stellt neben dem aktuellen Wert auch die Belastung der letzten 25 Sekunden in Form eines Liniendiagrammes dar. Last auf dem PCI-Bus verursachen alle PCI- Steckkarten, aber auch Kopier- und Lesevorgänge auf der Festplatte. WatchDog Der WatchDog (Wachhund) ist eine Funktion, die aus dem Bereich der Eisenbahn übernommen wurde. Dort gibt es eine Taste, den sogenannten Toter-Mann-Knopf, die innerhalb eines bestimmten Intervalls betätigt werden muß, da sonst der Zug anhält. Ähnlich ist es beim WatchDog: Wenn dieser aktiviert ist, muß er innerhalb eines einstellbaren Zeitabschnitts (1 8 min.) zurückgesetzt werden. Falls dies nicht geschieht, löst der Microcontroller automatisch einen System- Reboot aus. Dies ist vor allem bei Print- bzw. File-Servern interessant, da diese immer verfügbar sein sollten, aber oft nicht ohne weiteres zugänglich sind. Mit Hilfe von SystemGuard kann der WatchDog aktiviert und eingestellt werden. SystemGuard übernimmt auch die Rücksetzung. Das bedeutet, daß auch der WatchDog nicht mehr zurückgesetzt wird, wenn zum Beispiel das System überlastet ist. Nachdem die eingestellte Zeit verstrichen ist, startet der Microcontroller das System neu, und der Server ist wieder verfügbar. Beendet der Benutzer SystemGuard, so wird natürlich auch der WatchDog deaktiviert, da er sonst nach dem eingestellten Zeitabschnitt das System neu starten würde. Nachdem das System wieder hochgefahren ist, erkennt SystemGuard automatisch, daß der WatchDog für den Neustart verantwortlich war. Er meldet dies dem Benutzer und vermerkt es in der Protokolldatei (mehr dazu im Abschnitt Log-Dateien ). Lüfteralterung Da sich alle beweglichen Teile mechanisch abnutzen und die Lüfter mit zu den belastetsten Komponenten in einem PC gehören, überwacht SystemGuard auf Wunsch die Alterung aller Lüfter. Beim ersten Start der Software werden alle vorhandenen Lüfter der Reihe nach auf volle Drehzahl gebracht, diese gemessen und vermerkt. Falls die Überwachung der Lüfteralterung aktiviert ist, prüft SystemGuard dann in regelmäßigen Abständen, ob die Lüfter die erstmals vermerkte Maximaldrehzahl noch erreichen. Falls die neu ermittelte Maximaldrehzahl weniger als 80 % der zu Anfang gemessenen beträgt, wird der Benutzer aufgefordert, den Lüfter zu ersetzen. Der Zeitabstand zwischen der Lüfterüberprüfung kann zwischen einem Tag und einem Jahr gewählt werden. Nach Einbau eines neuen Lüfters muß der Benutzer diesen kalibrieren. Dies geschieht einfach durch einen Klick auf eine der FAN -Tasten im Fenster Configure Ageing Process Check. Während der Lüfterprüfung wird der WatchDog aus Sicherheitsgründen deaktiviert. Silent PC oder Performance PC? Da der Micro Controller in der Lage ist, die CPU,ist es möglich, eine Überhitzung zu vermeiden, ohne diherunterzutakten,e Lüfter zu aktivieren bzw. schneller drehen zu lassen. Die Temperatur, bei der die CPU heruntergetaktet wird (CPU-Slowdown-Temperature), kann vom Benutzer in bestimmten Grenzen stufenlos festgelegt werden. Je mehr der Schieberegler in Richtung Silent geschoben wird, um so früher setzt das Heruntertakten der CPU ein. Diese Einstellung ist dann sinnvoll, wenn die CPU wenig ausgelastet ist und der Benutzer möglichst wenig Geräusche haben möchte. Um den PC noch leiser machen zu können, bietet SystemGuard dem Benutzer an, die Lüfter abzuschalten, falls diese zur Kühlung nicht benötigt werden. Wenn weniger Wert auf einen geräuscharmen als auf einen leistungsfähigen PC gelegt wird, dann sollte der Regler mehr in Richtung Performance geschoben werden. Hier setzt das Heruntertakten erst später ein, wenn eine Kühlung durch die Lüfter nicht ausreicht. Diese Einstellung ist zum Beispiel beim Arbeiten mit 3D-Rendering-Programmen sinnvoll. Normalerweise können diese Einstellungen im BIOS getätigt werden. SystemGuard überschreibt die im BIOS eingestellten Werte bei jedem Start der Oberfläche. Selbstverständlich merkt sich SystemGuard seine Einstellungen und stellt diese nach einem Systemstart wieder her. her. Info-Tasten Für eine platzsparende und übersichtliche Ansicht befindet sich hinter jedem überwachten Objekt ein Info-Button. Beim Betätigen dieser Schaltfläche öffnet sich ein Fenster, in dem genauere Informationen zu dem entsprechenden Objekt angezeigt werden. Hier kann auch ein gegebenenfalls aufgetretener Alarm wieder zurückgesetzt ( Confirm ) oder ignoriert ( Ignore ) werden. Die hier angezeigten Fehler- bzw. OK-Meldungen können über die Datei Setup.ini eingegeben bzw. verändert werden. Alarme Bei der Alarmierung wird grundsätzlich zwischen zwei verschiedenen Arten von Alarmen unterschieden: Hardware- Alarm und Software-Alarm. Hardware-Alarm Hardware-Alarme sind solche, die der Microcontroller von sich aus meldet. Dieser erkennt zum Beispiel einen Lüfterausfall und löst sofort einen Alarm aus. SystemGuard fragt regelmäßig den Microcontroller ab, ob ein Hardware-Alarm vorliegt. Ist dies der Fall, wird das Info-Fenster des betroffenen Objekts geöffnet und die entsprechende Fehlermeldung angezeigt Wie im Abschnitt Info-Tasten beschrieben, kann der Alarm dann zurückgesetzt oder ignoriert werden. Letzteres bewirkt, daß die Fehlermeldung erhalten bleibt; ansonsten wird diese durch die OK-Meldung ersetzt. Fehler, die

White Paper SystemGuard Seite 4 der Microcontroller erkennt sind: Lüfterausfall, Überhitzung und Gehäuse-Öffnung. Die Feststellung einer Gehäuse-Öffnung wird vom SystemGuard allerdings nicht berücksichtigt, da dies vom BIOS übernommen wird. Wenn diese Option im BIOS gewählt ist, und dann eine Öffnung des Gehäuses festgestellt wurde, dann kann der Computer erst nach Eingabe eines Passworts wieder gestartet werden. Hierfür bietet SystemGuard auch keine Einstellungsmöglichkeit. Software-Alarm Da der Microcontroller nicht alle Ereignisse erkennt bzw. meldet, überwacht SystemGuard zusätzlich einige Komponenten. Der Controller liefert zwar die gemessenen Spannungswerte, reagiert aber nicht auf Schwankungen. SystemGuard speichert die letzten sieben Werte jeder gemessenen Spannung, bildet den Mittelwert und vergleicht dann mit der Nennspannung. Liegt der errechnete Mittelwert außerhalb der kritischen Toleranz von 15 %, so gibt SystemGuard Alarm. Bei der Batteriespannung wird nur überwacht, ob der errechnete Mittelwert über einer Spannung von 2,1V liegt. Falls dieser darunter sinkt, wird der Benutzer aufgefordert, eine neue Batterie einzusetzen. Wie auch bei den Hardware-Alarmen, wird bei Erkennen eines Fehlers das Info-Fenster des betroffenen Objekts geöffnet. Present-Überwachung Zusätzlich zur Alarm-Überwachung bietet SystemGuard eine Present-Überwachung (present = vorhanden). Diese prüft, ob Lüfter und Sensoren, die einmal vorhanden waren, immer noch arbeiten. Angenommen SystemGuard erkennt drei Lüfter und zwei Sensoren (z.b. Sensor 0 und Sensor 1), dann wird das Programm beendet, der Computer heruntergefahren und ein Lüfter (z.b. Fan 2) ausgebaut. Wenn SystemGuard jetzt wieder gestartet wird, erscheint die Meldung Fan 2 is not present but it was when last running SystemGuard. Die Software speicher also, welche Komponenten vorhanden sind und vergleicht diese Daten bei jedem Programmstart mit den aktuellen Werten. Fehlt dann ein Objekt, so ein Software-Alarm ausgelöst. Message-LED und SysTray-Icon Bei jeder Art von Alarmen blinkt die sogenannte Message- LED. Dies soll dem Benutzer auch ohne Bildschirm eine Fehlermeldung bewußt machen. Zusätzlich zur Message-LED wird ein Alarm durch ein rotes Symbol im SysTray angezeigt. Wenn das System einwandfrei arbeitet, wird im SysTray ein grünes Symbol angezeigt. Log-Dateien Event.log Damit Fehler, die während der Abwesenheit des Benutzers auftreten, richtig eingeordnet werden können, protokolliert SystemGuard alle auftretenden Ereignisse inklusive Datum, Uhrzeit und den wichtigsten Meßwerten. Falls das System größere Probleme, zum Beispiel mit der Temperatur aufweisen sollte, kann diese Protokolldatei (event.log) sehr nützlich sein, um einen eventuell vorliegenden Fehler zu beheben. Wenn die Log-Datei zu groß ist oder nicht mehr benötigt wird, kann diese einfach gelöscht werden; SystemGuard erkennt dies und erstellt automatisch eine neue Datei. Am Anfang jeder erstellten Datei wird zunächst vermerkt, welche Komponenten vorhanden sind. All.log Zusätzlich zur Protokollierung der Ereignisse und Alarme, kann SystemGuard auf Wunsch auch alle gemessenen Daten in regelmäßigen Zeitabständen in eine Datei (all.log) schreiben. Der zeitliche Abstand zwischen den Einträgen kann in einem Bereich von einer bis ca. 60 000 Sekunden frei gewählt werden. Die Werte werden unter Angabe von Datum und Uhrzeit (mit Semikolon getrennt) in Tabellenform abgelegt, was einen Datenimport zum Beispiel in Microsoft Excel ohne Probleme zuläßt. Diese Werte können somit sehr leicht in ein Diagramm übertragen werden. Setup.ini Um SystemGuard so flexibel wie möglich zu halten und eine Änderung nicht unnötig kompliziert zu machen, sind sämtliche Fehlermeldungen und die wichtigsten Konstanten in die Datei setup.ini ausgelagert. Diese ist aufgebaut wie eine Standard-INI-Datei, wie sie von Windows her bekannt ist. Die Überschriften sind in eckigen Klammern gefaßt und darunter stehen die jeweiligen Werte in folgender Form: Variable = Meldungstext. Diese standardisierte Form vereinfacht den Zugriff auf die Datei, da Microsoft Windows eigens für diese Aufgabe Funktionen zur Verfügung stellt. Auch das Ändern von Meldungstexten wird dadurch erleichtert. Da der Benutzer diese Datei an sich nicht verändern sollte, ist sie mit einem Schreibschutz versehen. Außerdem wird beim Einlesen der Datei geprüft, ob diese verändert wurde. Falls eine nicht gültige Veränderung erkannt wird, startet SystemGuard nicht und weist den Benutzer darauf hin, das Programm neu zu installieren. Treiber Der Zugang zu den Micro Controller Daten hängt vom installierten Betriebssystem ab. Deshalb wird dieser Vorgang im Folgenden näher erleutert. Windows 95/98 Unter Windows 95/98 wird der Micro Controller von einer DLL-Datei kontrolliert (WinIO95.dll). Näheres können Sie in der Datei Liesmich.txt nachlesen. Es wird empfohlen SystemGuard nur einmal zu starten. Windows NT 4.0/2000 Im Gegensatz zu Windows 95/98 wird für Windows NT 4.0 ein Treiber benötigt. Um SystemGuard zu benutzen, wird der Microcontroller über die Datei SMBRW.dll ausgelesen. Die Datei SNISMDrv.sys wirdregistriert. und als Dienst unter NT 4.0 gestartet. Ruft man Systemguard.exe folgendermassen auf: SysGuard.exe /NoMsgBoxes /Write2EventLog wird unter NT/W2K kein event.log-file mehr angelegt, stattdessen werden alle Informationen statt in die Datei event.log in die NT\W2K-Eventlog eingetragen. Es werden folgende Arten von Einträgen für die Eventlog unterschieden:

White Paper SystemGuard Seite 5 Informations oder Errors Informations sind alle Texte die in Setup.ini unter [EventLog Message Text] stehen, Erros sind alle Texte die in Setup.ini unter [Alert... ] oder [not present... ] stehen. Einsatz von SystemGuard und Bezug der Software SystemGuard für Premium Mainboards von Fujitsu Siemens Computers gibt es kostenlos unter: www.fujitsu-siemens.de/mainboards Achtung: System Guard ist ein reines Freeware-Programm, für welches keine technische Unterstützung angeboten wird! Bitte beachten Sie die Rechtshinweise bei der Installation. Informationen und Downloads Informationen: www.fujitsu-siemens.de/mainboard Downloads (Handbücher, Treiber, BIOS): www.fsc-pc.de/support/softwareassist.asp Published by Fujitsu Siemens Computers Competence Center Systemboard Bürgermeister-Ulrich-Str. 100 D-86199 Augsburg World Wide Web: www.fujitsu-siemens.com/mainboard All rights, including rights created by patent grant or registration of a utility model or design, are reserved. Delivery subject to availability; right of technical modifications reserved. All hardware and software names used are trade names or trademarks of their respective manufacturers. Copyright Fujitsu Siemens Computers; March 2001; Printed in Germany Company stamp: