CN101063953A - 计算机系统消耗功率之估算方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种计算机系统消耗功率之估算方法，其是量测一计算机系统的各个电子元件中所流经之电流值，由此分别求得一基准耗电值与比例参数，其中该等比例参数分别乘以一风险常数，再各自加上对应之基准耗电值后，即可求得各该电子元件之一估算耗电值，该等估算耗电值之总和，即为该计算机系统之总耗电值，如此，当该计算机系统使用输出功率符合该总耗电值之一电源供应器，使得该计算机系统即可正常运作。

Description

计算机系统消耗功率之估算方法

技术领域

本发明关于消耗功率之估算方法，尤指一种可取得计算机系统消耗功率之估算方法。

背景技术

传统计算机系统(如：桌上型计算机(Desktop Computer))是由许许多多的电子元件(或称零元件，例如：中央处理器(Central Processing Unit)、南/北桥芯片(South/North Bridge Chip)及显示芯片(Video Graphics ArrayChip)等)所组合而成，由此具有强大的功能，例如：数学运算、文书处理、图形绘制及影音编辑等，然而，一但计算机系统中所使用的电子元件数量越多，其在工作时所需的电源之输出功率之要求也就越高，因此，一般计算机系统的设计者，为了提供足够输出功率之电源以供该计算机系统使用，设计者通常只能参考该等电子元件之制造厂商所提供之规格表(Data Sheet)，从而由各该规格表中计算出该计算机系统所需之总功率(即消耗功率)。

此外，由于该计算机系统之设计者往往为了保障该计算机系统可以正常运作，该计算机系统之设计者大多采用该等规格表中所记载之最大消耗功率值(Max Power)，并将各该电子元件的最大消耗功率值相加在一起后，再乘以一个适当的百分比，即是该计算机系统之总功率，从而作为该计算机系统消耗功率的计算基础。

然而此种作法不但安全性不足，而且随着不同设计者的不同设计经验，亦会有不相同的计算结果，因此，极有可能发生不必要的成本浪费，更甚者，将造成总功率的计算错误，而让设计者提供输出功率不足之电源给该计算机系统使用，令该计算机系统工作时极度不稳定，因此，如何设计出一种可简便、有规则的取得计算机系统消耗功率之计算方法，此举，实乃目前刻不容缓而亟待解决之一重要课题。

发明内容

有鉴于前述设计者在设计一计算机系统，而对该计算机系统之消耗功率进行分析、计算时所具有之诸多缺点，因此，发明人乃根据多年来之技术经验，及其所累积之专业知识，针对上述问题，开发设计出本发明之一种计算机系统消耗功率之估算方法。

本发明之一目的，即提供一种计算机系统消耗功率之估算方法，该估算方法是预先量测出一计算机系统中的每一个电子元件之估算耗电值，再将该等估算耗电值相加在一起，以求得一总耗电值，如此，当该计算机系统之设计者，使用输出功率符合该总耗电值之一电源供应器(Power Supply)，而得以提供足够之电源给该计算机系统使用时，令该计算机系统可正常运作。

本发明之另一目的是提供一标准化之估算准则，而且能够严谨的估算出风险，避免浪费成本。

附图说明

图1为一种可估算出计算机系统消耗功率之估算方法之动作流程图；

图2为储存有一电子元件中所流经之各个电流值之一耗电数据库之结构示意图；

图3为以图2之耗电数据库内所大量储存之电流值，经由统计计算后，所产生之分布图表及耗电曲线之结构示意图；

图4为具有与图3不相同之一风险常数之分布图表及耗电曲线之结构示意图；

图5为在若干个工作频率下针对一电子元件所量测出之各个电流值之分布图表及对应各工作频率之耗电曲线。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。

本发明是一种计算机系统消耗功率之估算方法，该估算方法是将一计算机系统中所会使用到的各个电子元件，分别量测出其个别的估算耗电值F，再储存在一耗电数据库20(如图2所示)中，然后，将该等估算耗电值F相加在一起，即可求得一总耗电值A，该总耗电值A即为该计算机系统之消耗功率，使得该计算机系统之设计者在设计该计算机系统时，可依该总耗电值A之大小，提供输出功率OP符合该总耗电值A之一电源供应器(Power Supply)给该计算机系统，使得该计算机系统可依该电源供应器所提供之电源而正常且稳定地运作。

在本发明之一实施例中，当该估算方法在量测一电子元件之估算耗电值F时，请参阅图1及图2所示，该估算方法依下列步骤进行处理：

(101)首先，在一工作频率WT(如：2.8千兆赫兹(Giga Hertz，以下简称GHz))下，逐一量测在该电子元件中所流经之电流值21，并储存在该耗电数据库20中；

(102)然后，判断该电子元件在该耗电数据库20中已储存之电流值21之数量，是否超过已预先设定好之一数值样本SP之数量(例如：4000个)？若是，即依步骤(103)继续进行处理；否则，依步骤(101)重新进行处理；

(103)将该电子元件在该耗电数据库20中所大量储存之电流值21，通过统计估算后，取得一基准耗电值LOC、一平均值SA(即所有电流值21之总平均)及一比例参数SCL等信息；

(104)接着，将该比例参数SCL乘以一风险常数σ(Sigma，或称标准差，如：6或7等)，再加上该基准耗电值LOC，由此求得该电子元件之估算耗电值F(或称规格上限(Upper specification Limit，简称USL))；最后，即结束。

请参阅图3及图4所示，该等电流值21通过统计学之正极值分布(LargestExtreme Value Distribution，或称极大值理论)进行估算，由此至少产生一位置(Location)常数及一刻度(Scale)常数，该位置常数即为本发明中所称之基准耗电值LOC，而该刻度常数则为本发明中所称之比例参数SCL，此外，当该等电流值21经由统计估算时，尚可产生至少一分布图表22及显示在该分布图表22上对应各该电流值21之一耗电曲线23，以方便设计者或消费者可以通过观察该分布图表22的方式，从而达到方便分析该电子元件之电流值21之分布状态之目的。

请参阅图1至图4所示，该电子元件之估算耗电值F可以下列公式表示：

                       F＝LOC+(σ×SCL)

其中该基准耗电值LOC为该电子元件之各该电流值21在同一范围内出现最多次之电流值21、该风险常数σ可由设计者依实施需求而自行设计规划、该比例参数SCL为该电子元件之各该电流值21之间距，其亦可由设计者自行设计规划，由此，该电子元件的估算耗电值F即等于风险常数σ乘以比例参数SCL后，再加上该基准耗电值LOC。

又，请参阅图2及图5所示，若一计算机系统由Y个电子元件所构成，则该计算机系统之总耗电值A可以下列公式表示：

$A=\underset{i=1}{\overset{Y}{\mathrm{\Σ}}}{F}_i=\underset{i=1}{\overset{Y}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{LOC}}_i+\left({\mathrm{\σ}}_i{\×\mathrm{SCL}}_i\right)$

其中i代表第1至Y个电子元件、F_i代表第1个电子元件之估算耗电值F、LOC_i代表第i个电子元件之基准耗电值LOC、σ_i代表第i个电子元件之风险常数σ、SCL_i则代表第i个电子元件之比例参数SCL，而总耗电值A即为各该估算耗电值F1至FY相加之总和。

本发明之又一实施例中，请参阅图2所示，其将该电子元件在该耗电数据库20中所储存之该等电流值21经由分析估算后，将超过该电子元件之估算耗电值F之电流值21之数量设为一超出数值PN，将未超过该估算耗电值F之电流值21之数量设为一安全数值SN，令该超出数值PN、安全数值SN及该数值样本SP间，可在估算后产生一风险数值DN，该风险数值DN可以下列之公式表示：

$\mathrm{DN}=\frac{\mathrm{PN}}{\mathrm{SN}+\mathrm{PN}}\×{10}^6=\frac{\mathrm{PN}}{\mathrm{SP}}\×{10}^6$

其单位为百万分之一(Parts Per Million，简称PPM)，该风险数值DN可供设计者在设计计算机系统时，可依实际需求及成本控制等目的，依该风险数值DN而决定该计算机系统所使用的风险常数σ，从而取得最适合该计算机系统的估算耗电值F，以达到控制生产质量，令不良率可维持在一范围内及可提供一标准化之估算准则，而且能够严谨的估算出风险，避免浪费成本等目的。

由此，需预先决定出二风险常数σ(如：6及7)，并以该二风险常数σ分别对一电子元件中所流经的各该电流值21，通过该估算方法求得二估算耗电值F，如图3及图4所示，图3是在工作频率WT＝2.8GHz的情况下，以风险常数σ＝6、基准耗电值LOC＝6.72341、平均值SA＝6.80987、数值样本SP＝4000及比例参数SCL＝O.14282，通过该估算方法而估算出其估算耗电值F＝6.72341+(6×0.14282)＝7.58033，而图4则是在与图3具有相同之工作频率WT、基准耗电值LOC、平均值SA、数值样本SP及比例参数SCL之情况下，以风险常数σ＝7，通过该估算方法而估算出其估算耗电值F＝6.72341+(7×0.14282)＝7.72315。

此外，请参阅图3所示，当其所示之估算耗电值F＝7.58033时，可得知该等电流值21超过该估算耗电值F之数量为11.67588个，因此，其风险数值：

$\mathrm{DN}=\frac{11.67588}{4000}\×{10}^6=291897$

另，请参阅图4所示，当其所示之估算耗电值F＝7.72315时，可得知该等电流值21超过该估算耗电值之数量为3.660712个，因此，其风险数值：

$\mathrm{DN}=\frac{3.660712}{4000}\×{10}^6=915.178$

如此，当设计者对其所设计之计算机系统之质量与良率要求较高时，即可选用风险常数σ＝7之规格，其损坏的机率为一百万个产品里面只有915.178个产品可能为不良品，然而，风险常数σ越高，亦代表着制造成本增加，因此，风险常数σ之选用，可依实际设需求、产品特性与成本等目的，而使用适合的风险常数σ。

本发明之另一实施例，请参阅图2及图5所示，在若干个工作频率WT(如：2.8GHz、3.0GHz、3.2GHz……等)下，分别量测每一个电子元件中所流经之电流值21，并逐一储存在该耗电数据库20中，然后，将该等电流值21通过统计估算，而求得各该电子元件分别对应不同工作频率WT之估算耗电值F，接着，该等估算耗电值F即可在与该计算机系统中的每一个电子元件在不同工作频率WT下所估算出之估算耗电值F分别相加在一起，而形成若干个分别对应不同工作频率WT之总耗电值A。如此，当设计者在设计该计算机系统时，即可依照预定使用之工作频率WT或以最安全、可靠及涵盖最广之设计，由此提供最符合该计算机系统消耗功率所需之输出功率OP之电源，从而达到节省成本及可预先评估风险等目的。

在此须特别一提者，乃该等待测之电子元件可为中央处理器(CentralProcessing Unit，简称CPU)、北桥芯片(North Bridge Chip)、南桥芯片(SouthBridge Chip)、显示芯片(Video Graphics Array Chip，简称VGA Chip)、软盘机(Floppy)、光驱(CD ROM)、硬盘(Hard Disk)、风扇(FAN)……等。

Claims (14)

1、一种计算机系统消耗功率之估算方法，该估算方法为先量测一计算机系统中的各个电子元件之估算耗电值，将该等估算耗电值相加在一起，求得一总耗电值，其中该估算方法在量测一电子元件之估算耗电值时，包含下列步骤：

量测在该电子元件中所流经之电流值，并储存在一耗电数据库中；

判断该耗电数据库中已储存之电流值之数量，是否超过一预先设定好之数值样本之数量；

若该等电流值之数量，已超过该数值样本之数量时，即将该耗电数据库中所大量储存之电流值，经由统计计算，求得一基准耗电值及一比例参数；

将该比例参数乘以一风险常数，再加上该基准耗电值，即为该估算耗电值。

2、如权利要求1所述的计算机系统消耗功率之估算方法，其特征在于：所述估算方法是在一固定的工作频率下，对电子元件进行量测。

3、如权利要求1所述的计算机系统消耗功率之估算方法，其特征是当该等电流值经由统计计算后，尚可产生一分布图表及显示在该分布图表上对应各该电流值之一耗电曲线。

4、如权利要求1或3所述的计算机系统消耗功率之估算方法，其特征在于：所述估算方法是通过统计学之正极值分布，而对该等电流值进行估算。

5、如权利要求1所述的计算机系统消耗功率之估算方法，其特征在于：所述估算方法更包含求得一风险数值之步骤，其将超过该电子元件之估算耗电值之电流值的数量设为一超出数值，将未超过该估算耗电值之电流值之数量设为一安全数值，将该超出数值除以该数值样本后，再乘以一百万，即求得该风险数值。

6、如权利要求1所述的计算机系统消耗功率之估算方法，其特征在于：所述估算方法更包含由该耗电数据库中已储存之该等电流值估算一平均值之步骤。

7、一种总耗电值估算方法，利用权利要求1所述的计算机系统消耗功率之估算方法，在若干个工作频率下量测该计算机系统中所有电子元件之电流值，以估算各该电子元件对应不同工作频率之个别估算耗电值，并将各该电子元件在不同工作频率下之个别估算耗电值分别相加在一起，由此求得若干个分别对应不同工作频率之总耗电值。

8、一种计算机系统电子元件之估算耗电值估算方法，包含下列步骤：

量测流经一电子元件之电流值，储存在一耗电数据库中作为数值样本；

判断该耗电数据库中已储存之该等电流值，是否超过预设之一数值样本数量；

若该等电流值数量，已超过预设之该数值样本数量时，即估算该耗电数据库中所储存之该等电流值，求得一基准耗电值及一比例参数；

将该比例参数乘以一风险常数，再加上该基准耗电值，即为该估算耗电值。

9、如权利要求8所述之计算机系统电子元件之估算耗电值估算方法，其特征在于：所述估算方法是在一固定的工作频率下，对电子元件进行量测。

10、如权利要求8所述之计算机系统电子元件之估算耗电值估算方法，其特征是当该等电流值经由统计计算后，尚可产生一分布图表及显示在该分布图表上对应各该电流值之一耗电曲线。

11、如权利要求8或10所述之计算机系统电子元件之估算耗电值估算方法，其特征在于：所述估算方法通过统计学之正极值分布，而对该等电流值进行估算。

12、如权利要求8所述之计算机系统电子元件之估算耗电值估算方法，其特征在于：所述估算方法更包含求得一风险数值之步骤，其是将超过该电子元件之估算耗电值之电流值的数量设为一超出数值，将未超过该估算耗电值之电流值之数量设为一安全数值，将该超出数值除以该数值样本后，再乘以一百万，即求得该风险数值。

13、如权利要求8所述之计算机系统电子元件之估算耗电值估算方法，其特征在于：所述估算方法更包含由该耗电数据库中已储存之该等电流值估算一平均值之步骤。

14、一种总耗电值估算方法，利用权利要求8所述之计算机系统电子元件之估算耗电值估算方法，在若干个工作频率下量测该计算机系统中所有电子元件之电流值，以估算各该电子元件对应不同工作频率之个别估算耗电值，并将各该电子元件在不同工作频率下之个别估算耗电值分别相加在一起，由此求得若干个分别对应不同工作频率之总耗电值。

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