CN101071329A - 多核处理器的电源控制装置及其方法 - Google Patents

Abstract

一种多核处理器的电源控制装置及其方法，涉及在设置有多个核心的处理器中以单一核心模式工作时可以灵活地变更核心的动作电压，可以减少处理器消电的电源控制装置及其方法。包括：判断设置有两个以上核心的多核处理器的电源管理模式，若是单一核心模式，把生成的VID(电压识别信号)及电压切换信号提供给电压切换开关部的控制部；控制部如果接收到单一核心模式电压切换信号，上述控制部就接收VID，然后把它传送给电压控制单元的电压切换开关部；及上述电压切换开关部生成施加接收的VID的电压标准后，把它提供给核心的电压控制单元。本发明工作时，由于可以提供最佳的处理器电压从而减少了消电，因此可以延长电池的续航时间。

Description

多核处理器的电源控制装置及其方法

技术领域

本发明涉及一种多核处理器的电源控制装置及其方法，尤其涉及在设置有多个核心的处理器中以单一核心模式工作时由于可以灵活地变更核心的动作电压，因此可以减少处理器消电的一种多核处理器的电源控制装置及其方法。

背景技术

现在对高速处理器的要求不断的增加，处理器现在从单核处理器进化成多核处理器(multi-core processor)。多核处理器由于在一个处理器内设置有多个核心，而且多个核心分担处理操作，因此可以提高处理性能。另外与附加几个处理器使用相比，由于可以共用核心以外的部分，因此具有制造费用低廉、而且还可以实现小型化的优点。

由于上述的多核处理器是有多个核心进行工作，与单核处理器相比，有可能会增加消电。以携带式电脑为例，消电的增加会缩减电池续航时间，在固定型系统，也因为发热会缩短处理器的使用寿命，甚至会恶化系统的功能。因而需要开发出一种可以减少多核处理器消电的技术。

已经被提案的设置有现有技术的低电力处理器的有关技术支持多个核心模式和单一核心模式，根据处理器的装载，在比起电池续航时间更需要重视处理器性能的环境中支持多个核心模式，在比起处理器性能更需要重视电池续航时间的环境中支持单一核心模式。

但是上述现有技术与处理器以多个核心模式或是单一核心模式进行的动作无关，根据处理器传送的VID(Voltage Identification Signal电压识别信号)向处理器提供相同的动作电压。因而在比起处理器的性能更需要重视电池续航时间的单一核心模式中根据核心的状态无法迅速地可变电压，因此存在着浪费电力的问题。

发明内容

本发明就是为了克服上述现有技术的问题而提出的发明创造，本发明的第一个目的在于提供：若是多核处理器的单一核心模式，就可以防止不必要的电力浪费，并使管理处理器的性能达到最佳的多核处理器的电源控制装置及其方法。

本发明的另一个目的在于提供：由于使处理器消电达到最小，因此可以减小电池的空间从而可以实现便携式电脑的小型薄型化的多核处理器的电源控制装置及其方法。

为了实现上述目的，本发明的多核处理器的电源控制装置，作为控制设置有两个以上核心的多核处理器电源的装置，其特征在于上述装置包括以下几个部分：

判断上述处理器的电源管理模式为单一核心模式时，生成的VID(VoltageIdentification Signal电压识别信号，以下简称VID)及电压切换信号后，把它们提供给电压切换开关部的控制部；

如果上述控制部接收到单一核心模式电压切换信号的话，上述控制部接收VID，然后把它传送给电压控制单元的电压切换开关部；

及上述电压切换开关部生成施加接收的VID的电压标准后，把该电压标准提供给核心的电压控制单元。

在本发明的多核处理器的电源控制装置中上述控制部根据系统基本输入输出系统中被设定的模式设定位来判断是单一核心模式还是多个核心模式。另外上述控制部接收操作系统(Operating System)依据上述单一核心的占有率或是线程(thread)测定的核心使用量信息，然后根据上述核心使用量生成VID，并把它传送给电压切换开关部。

上述控制部，例如为了生成7位的VID就会包括7个开关，控制部控制各个开关的开/关，然后生成7位的VID。

因此，所述控制部依据系统基本输入输出系统中设定的模式设定位来判断是单一核心模式还是多个核心模式。

所述控制部接收操作系统依据上述单一核心的占有率或是线程来测定的核心使用量信息，然后根据上述核心的使用量生成所述电压识别信号。

所述控制部设置有用于生成所述电压识别信号的多个开关。

本发明的多核处理器的电源控制装置还包括存储上述处理器的电源管理模式、VID及核心的动作电压之间相关关系的VID表格。

另外，为了实现上述目的，依据本发明的其他状态，对于在设置有多个核心的多核处理器中控制电源来说，多核处理器的电源控制方法其特征在于包括以下几个步骤：

监控系统基本输入输出系统中被设定的模式设定位，然后判断是否是单一核心模式的步骤；

以单一核心模式为例，生成单一核心模式电压切换信号的步骤；

接收单一核心模式电压切换信号时根据有关核心的使用量生成VID的步骤；

根据上述VID调节单一核心的动作电压的步骤。

在判断上述核心的使用量的步骤中依据核心的占有率或是线程来测定核心的使用量是最理想的。另外本发明的方法中周期性或是特定程序运行后进行监控模式设定位，在单一核心模式位被检测时可以切换到单一核心模式。

本发明的效果：

本发明的多核处理器的电源控制装置及其方法具有如下效果：在包括两个以上核心的处理器中，在以单一核心模式进行工作时由于根据核心的使用量可以智能地分配电力，以此可以减少消电，并延长电池的续航时间。

另外由于处理器的消电直接与电池的驱动时间相关，以此包括本发明的电源控制装置的处理器减小了电池的空间，并解决了发热问题，因此可以实现便携式电脑的小型薄型化。

为进一步说明本发明的上述目的、结构特点和效果，以下将结合附图对本发明进行详细的描述。

附图说明

图1是本发明一个实施例的多核处理器的电压控制装置的功能整合图。

图2是说明本发明一个实施例的多核处理器的电源控制装置的动作模式图。

图3是本发明一个实施例的多核处理器的电源控制方法的流程图。

图4是本发明一个实施例的多核处理器的电源控制方法中的核心电压控制过程的流程图。

附图中主要部分的符号说明：

110：电压切换开关部    120：电压控制单元

130：控制部            140：操作系统

150：处理器            151：第1个核心

152：第2个核心

具体实施方式

下面参照附图对本发明的多核处理器的电源控制装置及其方法的实施方式进行更为详细地说明。

本发明中“多核处理器”意味着一个芯片中包括两个以上的多个处理核心的具有数据处理能力的系统或是装置。上述的多核处理器比较典型的是计算机的中央处理装置，还意味着包括辅助处理器、输入输出处理器之类的处理器。

本发明中“多个核心模式”意味着处理器内的两个以上的多个核心全部都进行工作的电源管理模式。

本发明中“单一核心模式”意味着处理器内的两个以上的核心中只有一个核心进行工作的电源管理模式。

本发明的多核处理器的电源控制装置其以单一核心模式进行动作时接收控制部生成的VID，然后根据VID动态调节提供给核心的电压。

本发明的多核处理器的电源控制装置其特征在于包括以下几个部分：处理器的电源管理模式为单一核心模式时，生成VID(Voltage Identification Signal：电压辨认信号，以下简称VID)及电压切换信号后，把它们提供给电压切换开关部的控制部；上述控制部若接收到单一核心模式电压切换信号，上述控制部就接收VID，然后再把它传送给电压控制单元的电压切换开关部。

图1是本发明一个实施例的多核处理器的电源控制装置的功能整合图。如果参照图1的话，本发明的多核处理器的电源控制装置在处理器的电源管理模式为单一核心模式时，包括以下几个部分：生成VID(Voltage Identification Signal)及电压切换信号后，把它们提供给电压切换开关部的控制部130；上述控制部若接收到单一核心模式电压切换信号，上述控制部130就接收VID，然后再把它传送给电压控制单元120的电压切换开关部110；及上述电压切换开关部110生成施加接收的VID的电压标准后，把它提供给核心的电压控制单元120。

上述控制部130依据系统基本输入输出系统设定的模式设定位来判断是单一核心模式还是多个核心模式。是单一核心模式还是多个核心模式的决定基本上取决于用户的选择。因此即使用户不变更模式设定，根据处理器的装载、电池剩余量、使用中应用程序的种类、核心的温度、处理器的电源管理模式(最大性能模式、最大电池模式或是最佳电池模式等)系统也可以自动变更模式。

控制部130在模式设定位为单一核心模式时，生成单一核心模式电压切换信号(BE#)后，把它提供给电压切换开关部110，同时单一核心模式中根据工作的单一核心的使用量互相生成不同的VID，把如上所述的不同VID提供给电压切换开关部110。

上述控制部130一方面在提高核心的工作速度时，生成用于上向调整动作电压的VID，以此上向调整有关核心的工作电压，另一方面在降低核心工作速度时，生成与它有关的VID，以此下向调整有关核心的工作电压。

上述控制部130可以设置有用于生成VID的多个开关。例如VID是7位时可以包括7个开关。上述的每一个开关依据控制部130被开/关后，生成7位的VID。

一方面，本发明的多核处理器的电源控制装置可以包括存储处理器的电源管理模式、VID及核心的动作电压之间相关关系的VID表格(未图示)。

单一核心模式中工作的核心假定为第1个核心时，包括多核处理器的系统的操作系统140核对第1个核心151的使用量，然后把那个结果传达给控制部130。上述操作系统140依据核心的占有率或是线程(thread)来测定核心的使用量后，把它传达给控制部130。

电压切换开关部110从控制部130接收电压切换信号(BE#)。从控制部130接收的电压切换信号为单一核心模式电压切换信号(例如，LOW)时把从控制部130接收的VID提供给电压控制单元120。一方面，从控制部接收的电压切换信号为多个核心模式电压切换信号(例如，HIGH)时，把从处理器150接收的VID提供给电压控制单元120。

电压控制单元120与设置有第1个核心151及第2个核心152的处理器150连接在一起。在单一核心模式中电压切换开关部110根据施加接收的VID，把不同的动作电压提供给有关的核心。多个核心模式根据现有技术之类的方式来控制提供给各个核心的电压。如上所述在单一核心模式中也是由于提供了核心必要的最佳电力，因此减少了不必要的电力浪费，并有效地减少了消电。

下面对具有上述构成的本发明的多核处理器的电源控制动作进行详细地说明。图2是说明与图1构成相同的本发明的多核处理器的电源控制装置的动作模式图。

如果参照图2的话，变更电压的前提条件就是在系统基本输入输出系统中(BIOS)用户必须认识选择的电源管理模式。即，判断是多个核心模式还是单一核心模式。控制部230观察根据系统基本输入输出系统设定的模式设定位后，来确认处理器的电源管理模式是多个核心模式还是单一核心模式。

用户手动选择单一核心模式时，在计算机系统设定的视窗控制板程序中提供的电源管理模式设定菜单(Power Management Applet Menu)或是基本输入输出系统设置菜单(BIOS Set Up Menu)上选择指定单一核心模式。上述控制部由于把上述菜单上选择指定的电源管理模式设定为计算机系统的电源管理模式，因此可以通过手动把计算机系统的电源管理模式设定为单一核心模式。

下面对便携式计算机系统的电源管理模式自动设定为适合于现在系统状态的最佳电源管理模式进行说明。如果用户不想用硬件或是软件逐个手动设定便携式计算机系统的电源管理模式而是想要自动设定时，在上述电源管理模式设定菜单或是基本输入输出设置菜单上就会选择指定电源管理模式。

如果观察模式设定位后，判断为单一核心模式时，上述控制部2 30输出用于调整适合于单一核心模式(single core mode)动作的VID值的开关on/off信号，同时为了把多个核心模式电压变更为单一核心模式电压，就会生成电压切换信号(BE#)“0(LOW)”信号，然后再提供给电压切换开关部210。

例如，如图2所示，上述控制部控制被连接在上述控制部230上的7个开关的开/关动作，因而会形成适合于单一核心模式动作的7位的VID。例如，工作在单一核心模式中的核心假定为第1个核心151时，若第1个核心必须要以低频模式(Low Frequency Mode)工作，就必须调低提供给第1个核心的电压。这时控制部230生成与上述低频模式匹配的VID后，把它传送给电压切换开关部210。电压控制单元220接收电压切换单元210施加的VID后，把第1个核心的工作电压生成比起现在核心的工作电压低一个阶段的工作电压，然后提供给第1个核心。

把单一核心模式变更到多个核心模式进行工作时，以相同的方式形成模式切换。即，若向电压切换开关部210提供的电压切换信号(BE#)为1，就以多个核心模式进行动作。

VID信号若设置有0V(″0″)到1.5V(″1″)，依据7个位的组合就被生成。电压控制单元220若从电压切换开关部210接收到VID，就生成VID的电压，然后提供给核心。这时，各个VID的电压(VID1-VID6)可以根据存储处理器电源管理模式、VID及核心工作电压之间相关关系的表格来决定。在本发明中电压控制单元220也可以被包括在Microsoft的Windows XP之类的操作系统OS(operating system)内来体现。

一般的VID是根据CPU状态及装载在CPU自身中生成的信号。处理器的电源管理模式中CPU动作若(CPU电压/VID生成)依据在CPU及南桥芯片(south bridge)中被生成的PSI#Deeper Sleep信号来决定，这个信号根据CPU电流就会被分支。

如果向电压切换开关部210施加的电压切换信号(BE#)为“1(HIGH)″的话，电压控制单元220接收处理器230施加的VID，以此可以灵活地调整多个核心的工作电压。

一方面，多个核心模式中第1个核心或是第2个核心接受电压控制单元220的控制后生成VID，然后把它提供给电压切换开关部210，这样就会知道核心中到底需要多大程度的工作电压。本发明可以依据核心的占有率或是线程(thread)来判断核心的使用量，但是也可以依据这个方法之外的其他方法来评价它。

电压控制单元220接收操作系统处理器内的各个核心的使用量有关的信息后，控制第1个核心及第2核心的电压供给情况。处理器生成各个核心的使用量的VID后，若传送给电压切换开关，依据电压控制单元的控制就可以控制各个核心的电源供给情况。

本发明的另外一个实施例与多核处理器的电源控制方法有关。下面关于本发明的多核处理器的电源控制方法进行说明。图3是本发明的多核处理器的电源控制方法的流程图。图4是单一核心模式工作时的电压控制方法的详细流程图。

S301，如果参照图3的话，依据本发明控制多核处理器的电源时用户输入接收与处理器的电源管理模式相关的设定。在视窗控制板程序中提供的电压管理模式设定菜单(Power Management Applet Menu)或是基本输入输出系统设置过程中用户可以把处理器的电源管理模式设定为单一核心模式。

作为解决方案，根据系统(或是处理器)的条件可以自动决定是单一核心模式还是多个核心模式。这时监控系统的温度、处理器的温度、AC电源状态及电池剩余量中一个以上的条件后，可以决定模式或是变更模式设定。

步骤S303，因而监控系统基本输入输出系统中设定的模式设定位后，判断是否是单一核心模式(步骤303)。

步骤S305、步骤S307，观察系统基本输入输出系统中设定的模式设定位后，确认是单一核心模式时生成单一核心模式电压切换信号，据此以单一核心模式进行工作。即控制部生成单一核心模式电压切换信号后，把该信号传送给电压切换开关部。

步骤S313、步骤S315，一方面，上述S303步骤中，观察系统基本输入输出系统中设定的模式设定位后确认不是单一核心模式时，生成多个核心模式电压切换信号，据此以多个核心模式进行工作。

步骤S309，如上所述处理器的电压管理模式是依据用户的选择而决定的，系统在一定时间段周期性地或是特定程序运行结束后监控模式设定位

步骤S311，判断是否是单一核心模式。

若是单一核心模式，就可以以单一核心模式进行工作，流程进入上述步骤S307。若不是单一核心模式，就可以以多个核心模式进行工作，流程进入上述步骤S313。

一方面，以单一核心模式工作时，如图4所示，图4是本发明一个实施例的多核处理器的电源控制方法中的核心电压控制过程的流程图。

步骤S401、步骤S403，根据单一核心模式中的工作核心的使用量生成VID，控制部接收生成的VID。

上述VID是在适合于操作系统获取与核心占有率或是线程有关的信息状态中生成的(步骤401)。生成VID时可以参考存储上述处理器的电源模式、VID及核心的工作电压之间的相关关系的VID表格。

步骤S405，若接收到VID，就根据VID来调节单一核心的动作电压，因为在单一核心模式中可以提供最佳的处理器电压从而减少了消电，而且还可以延长便携式电脑的电池续航时间。

本发明的多核处理器的电源控制方法作为计算机可以读出的代码，可以在计算机可读出的记录媒介体现。体现本发明的计算机可读出的记录媒介包括存储计算机系统可以读出数据的所有种类的记录装置。例如，计算机可以读出的记录媒介有ROM、EEPROM(电可擦除只读存储器)、快闪EEPROM、软盘、CD-ROM、光数据存储装置等。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明权利要求书的范围内。

例如，本发明的多核处理器的电源控制装置及其方法也可以适用于台式计算机或是伺服以外的笔记本计算机、智能电话、手机、PDA之类的各种移动设备。

另外为了说明的便利性，虽然是以设置有两个核心的双核处理器为主进行了说明，但是本发明绝对不会局限在这里，，当然还可以适用于包括更多数量核心的处理器。

Claims (13)

1、一种多核处理器的电源控制装置，是设置有两个以上核心的多核处理器的电源控制的装置，其特征在于上述装置包括以下几个部分：

判断上述处理器的电源管理模式，当是单一核心模式时，生成电压切换信号及电压识别信号后，把它们提供给电压切换开关部的控制部；

所述控制部如果接收到单一核心模式电压切换信号的话，上述控制部接收所述电压识别信号后，把所述电压识别信号传送给电压控制单元的电压切换开关部；

上述电压切换开关部生成施加接收的所述电压识别信号的电压标准后，把它提供给核心的电压控制单元。

2、如权利要求1所述的多核处理器的电源控制装置，其特征在于：

所述控制部依据系统基本输入输出系统中设定的模式设定位来判断是单一核心模式还是多个核心模式。

3、如权利要求1所述的多核处理器的电源控制装置，其特征在于：

所述控制部接收操作系统依据上述单一核心的占有率或是线程来测定的核心使用量信息，然后根据上述核心的使用量生成所述电压识别信号。

4、如权利要求1所述的多核处理器的电源控制装置，其特征在于：

所述控制部设置有用于生成所述电压识别信号的多个开关。

5、如权利要求1所述的多核处理器的电源控制装置，其特征在于：

所述装置还包括存储上述处理器的电源模式、所述电压识别信号及核心的动作电压之间相关关系的所述电压识别信号表格。

6、如权利要求1所述的多核处理器的电源控制装置，其特征在于：

所述电压切换开关部从上述控制部接收多个核心模式电压切换信号时，从处理器接收所述电压识别信号后，把所述电压识别信号传达给电压控制单元。

7、一种多核处理器的电源控制方法，对于在设置有多个核心的多核处理器的电源控制方法，其特征在于包括以下几个步骤：

监控系统基本输入输出系统中设定的模式设定位来判断是否是单一核心模式的步骤；

是单一核心模式时，生成单一核心模式电压切换信号的步骤；

接收单一核心模式电压切换信号时，根据有关核心的使用量生成电压识别信号的步骤；

根据上述电压识别信号来调节单一核心的动作电压的步骤。

8、如权利要求7所述的多核处理器的电源控制方法，其特征在于：

所述方法还包括周期性或是运行特定程序后监控模式设定位的步骤。

9、如权利要求7所述的多核处理器的电源控制方法，其特征在于：

所述电压识别信号生成步骤是操作系统获取各个核心的占有率或是线程有关的信息后，生成适合于上述状态的所述电压识别信号的步骤。

10、如权利要求7所述的多核处理器的电源控制方法，其特征在于：

所述电压识别信号生成步骤是参考存储上述处理器的电源模式、电压识别信号及核心的工作电压之间相关关系的所述电压识别信号表格，来生成所述电压识别信号的步骤。

11、如权利要求7所述的多核处理器的电源控制方法，其特征在于：

所述方法还包括在多个核心模式中处理器接收所述电压识别信号信号，然后根据被接收的所述电压识别信号来调节各个核心的动作电压的步骤。

12、如权利要求7所述的多核处理器的电源控制方法，其特征在于：

所述方法还包括根据用户的选择与否或是处理器的条件自动决定是单一核心模式还是多个核心模式的步骤。

13、如权利要求12所述的多核处理器的电源控制方法，其特征在于：

所述方法还包括自动决定模式时，是依据监控系统的温度、处理器的温度、AC电源状态及电池残量中至少一个条件后进行决定的步骤。

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