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PECI是用於監測CPU及芯片組溫度的一線總線(one-wirebus)，全稱是Platform Environment Control Interface。它最主要的應用是監測CPU溫度，最新版本的PECI接口還包括一些其他的功能。
1 Intel Processor的溫控機制
在CPU中，通常每個CPU核心都有一個數字溫度傳感器。在PC平臺下，處理器可以通過MSR(Mode specific registers)獲得處理器自身的溫度、調節風扇轉速度，從而實現溫度控制。在服務器平臺下，溫度控制通常是由BMC來做的，業務CPU本身沒有辦法控制機框的風扇轉速度。BMC直接或間接通過PECI總線獲取到CPU核心溫度，再根據所有溫度值調整風扇轉速。
MSR方式讀取CPU溫度讀取到的是即時溫度，PECI方式讀取到的是256ms時間窗內的平均溫度。MSR方式是需要CPU處理C0狀態才能讀取。PECI方式在C0~C6均可以使用。
圖表1 PECI接中的連接方式
Intel Pentium M 開始在處理器中引入DTS（數字溫度傳感器）。溫度傳感器通常是每個CPU核心一個。
圖表2 Intel溫控組件
1.1 TM1
爲了保護CPU不會在過熱時被燒壞，從Pentium4開始，處理器中又加入了一個溫度監示器Thermal Monitor 1，簡稱TM1。TM1會監示數字溫度傳感器的讀數，當讀數高於閾值Tjmax時，TM1會調節處理器時鐘的佔空比，以降低功耗，降低溫度。這裏所謂的調節時鐘佔空比與傳統意義上的時鐘佔空比不同，這裏調節的是時鐘信號的開閉時間比例，比如說，它會在某一段時間內，37.5%的時間打開CPU時鐘，讓CPU工作，另62.5%的時間關閉CPU時鐘，讓CPU停止工作以降低功耗和溫度。
Figure 1 TM1調整CPU時鐘佔空比
1.2 TM2
TM2是Pentium M時引入的，它提供了另一種降低CPU溫度的辦法。在CPU某個核心的溫度超過Tjmax時，它會嘗試降低時鐘頻率和供電電壓來降低功耗和溫度。TM1和TM2是兩個單獨的機制，或以分別啓用和禁用。Intel推薦兩個機制同時使用。它們的啓用和禁用是通過BIOS設置IA32_MISC_ENABLE這個模式寄存器的第3、13位來實現的。BIOS打開這兩個機制後，OS和用戶程序不可關閉。
1.3 溫度閾值
Tjmax是我們所知的第一個閾值，當CPU上任意一個核心的溫度達到這個閾值時，CPU會產生一個PROCHOT#信號（processor hot）。該信號可觸發TM1和TM2。處理器時會通過調節時鐘佔空比、降低時鐘頻率和供電電壓的方式來降低功耗和溫度。產生PROCHOT#信號的同時，溫度監示器還會產生一箇中斷給CPU，其中斷向量號通過LAPIC和LVT來設置。模式寄存器IA32_THERM_INTERRUPT有兩個位用於高溫中斷使能（溫度超過Tjmax時產生中斷）和低溫中斷使能（溫度回到低於Tjmax的範圍時產生中斷）。
PROCHOT#通過CPU的一個引腳拉出，並且可以連接在外設上，由外設來發生這個信號。比如說一個系統中有另一個設備的溫度超過閾值，它可以拉低使能這個信號，從而使CPU也一起降溫，從而降低機箱內的溫度，製造一個更好的散熱環境。
如果TM1和TM2啓動後溫度沒能降低下來，並且繼續升高到可能造成CPU物理損壞的溫度時，核心會觸發THERMTRIP#信號，並且關閉CPU電源。
CPU硬件實現的溫度控制機制是用於CPU自我保存的溫控機制，當這些機制不足以降溫時，CPU會斷電，從而造成系統突然掉電，造成數據損失。因而一般要求BMC在要以一定的週期讀取CPU核心溫度，根據溫度調整風扇轉速，並且當溫度超過Tjmax-10時，讓風扇全速轉動。
2 相關MSR
2.1 IA32_THERM_INTERRUPT
IA32_THERM_INTERRUPT寄存的地址爲0x19B。BIOS通過IA32_THERM_INTERRUPT模式寄存器使能溫度相關的中斷，其各字段定義如下：
表格 1 IA32_THERM_INTERRUPT 0x19B
|
位 |
描述 |
|
0 |
High temperature interrupt enable |
|
1 |
Low temperature interrupt enable |
|
2 |
PROCHOT# interrupt enable |
|
3 |
FORCEPR# interrupt enable |
|
4 |
Critical Temperature interrupt enable |
|
7:5 |
reserved |
|
14:8 |
Threshold 1 value |
|
15 |
Threshold 1 int enable |
|
22:16 |
Threshold 2 value |
|
23 |
Threshold 2 int enable |
|
63:24 |
reserved |
在一個實際系統讀到的該寄存器的值爲：
sudo modprobe msr
sudo rdmsr –p 0 0x19B
3
2.2 IA32_TEMPERATURE_TARGET
IA32_TEMPERATURE_TARGET模式寄存器的地址爲0x1A2。該模式寄存器是隻讀的。
表格 2 IA32_TEMPERATURE_TARGET模式寄存器
|
位 |
描述 |
|
23:16 |
溫度目標，單爲是攝氏度，當達到這個溫度時觸發TM1和TM2，產生PROCHOT#信號。 |
在一個實際系統讀到的該寄存器的值爲：
sudo modprobe msr
sudo rdmsr –p 0 0x1A2
0x5B08
0x5B=91攝氏度
嵌入彙編方式讀取MSR：
__asm____volatile__(“movl $0x1A2, %%ecx\n\trdmsr\n\t”)
3 PECI接口
BMC獲取CPU核心溫度有兩種途徑：（1）通過PECI總線直接從CPU上獲取溫度數據，（2）通過IPMI協議從南橋上的ME上獲取CPU核心溫度。在途徑（2）的情況下，ME需要通過PECI接口從CPU上獲取溫度。由於PECI的一線總線是intel的私有總線協議，很多BMC廠商並沒有辦法集成支持PECI接口協議的硬件，因而途徑（2）是獲取CPU核心溫度的主流途徑。
3.1 PECI規範
PECI是一個私有的協議，不得到Intel授權無從得知協議的細節。PECI規範到現在有三個主要版本：1.1、2.0和3.0。PECI 1.1支持最簡單的溫度監示，PECI2.0則支持更多的如讀取MSR等特性，PECI 3.0進一步支持PCIe總線配置空間的讀取。
表格 3 PECI 1.1和2.0比較
|
版本 |
1.1 |
2.0 |
|
特性 |
溫度監示 Ping() GetTemp() GetDib() |
溫度監示 Ping() GetTemp() GetDib() |
|
|
訪問CPU內存 BIST Memory throttling相關 |
下圖是PECI 3.0支持的命令列表：
表格 4 PECI 3.0支持的命令列表
現代服務器系統中，BMC通常不直接使用PECI接口，而是通過南橋上的ManagementEngine來間接使用PECI接口。Management Engine是南橋上的一個嵌入式微控制器，它可以通過南橋上的PECI主控器訪問CPU上的PECI從設備。同時，ME還實現了一些IPMI命令，可以讓BMC通過SMLink間接使用這個PECI主控制器。這樣的系統架構如下圖所
示：
圖表 5 南橋做PECI Proxy
所有的IPMI命令可以參考《IntelIntelligent Power Node Manager 2.0 External Interface Specification》的2.9節： IPMI OEMPECI Proxy Commands。