CN101145080A - 计算机系统及计算机系统的电源管理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种计算机系统及计算机系统的电源管理方法。所述计算机系统包括一主处理器、一协处理器以及一用于存储需要协处理器处理的任务的指令栈。所述计算机系统的电源管理方法包括：判断所述协处理器与一存储器之间的存储总线是否空闲一特定时间；判断所述指令栈是否为空。若所述协处理器与所述存储器之间的总线空闲该特定时间，且所述指令栈为空，则发出一切换命令使所述协处理器进入一低功耗模式。本发明计算机系统中功耗较小的主处理器可以使功耗相对较大的协处理器进入低功耗模式，因而可以达到降低计算机系统的功耗的效果。

Description

计算机系统及计算机系统的电源管理方法

技术领域

本发明是有关于一种计算机系统的电源管理方法，特别是有关于一种具有多处理器的计算机系统的电源管理方法及设备。

背景技术

随着集成电路技术的快速发展，多媒体功能是消费者对便携式设备的一项基本需要。以手机为例，手机从最初单纯用于通话的设备演变成可以运行Window mobile、Symbian、P almOS等操作系统，并整合了游戏、音频播放、视频播放、数字摄影以及可自由下载应用软件的个人信息处理等功能。为实现这些功能，手机已不仅能连接到移动电话网络，而且还可能连接到无线局域网并与PC通信，或者使用蓝牙技术连接无线耳机。所有这些附加的功能都要靠电池组提供电能。此外，系统及功能的复杂化，使得手机的处理器(例如ARM7)必须具有更高的运算处理能力，这直接导致处理器的功耗增大。事实上，除了改进电池本身以外，改进手机电源管理功能也是提升手机功效的有效方法。这对于提高应用的使用时间以及延长电池使用寿命等都极有帮助，并在用户使用系统所有功能的前提下显著延长待机时间、通话时间或播放时间。

因此，如何在支持新增功能的同时，维持计算机系统较长的待机时间是亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可支持多功能的计算机系统以及降低计算机系统功耗的电源管理方法。

本发明提供一种计算机系统的电源管理方法。所述计算机系统包括一主处理器、一协处理器以及一用于存储所述主处理器分配给所述协处理器处理的任务的指令栈。所述计算机系统的电源管理方法包括：判断所述协处理器与一存储器之间的存储总线是否空闲一特定时间；判断所述指令栈是否为空。若所述协处理器与所述存储器之间的总线空闲该特定时间，且所述指令栈为空，则发出一切换命令使所述协处理器进入一低功耗模式。

本发明又提供一种计算机系统，包括：一第一处理器、一第二处理器、一指令栈、一存储器以及一耦接于所述第一处理器与所述第二处理器之间的桥接器。第二处理器用于执行所述第一处理器分配的任务。指令栈用于存储所述第一处理器分配给所述第二处理器执行的任务的指令。存储器通过一存储总线耦接至所述第二处理器，并用于暂存处理数据。桥接器包括一总线状态侦测单元以及一指令栈状态侦测单元。总线状态侦测单元用于侦测所述存储总线的状态，并输出一超时信号，以表示所述存储总线处于空闲状态。指令栈状态侦测单元用于侦测所述指令栈的状态，并输出一指令栈空信号，以表示所述指令栈为空。所述第一处理器根据所述超时信号与指令栈空信号输出一切换命令，以使所述第二处理器由一正常工作模式切换为一低功耗模式。

本发明计算机系统中功耗较小的主处理器可以使功耗相对较大的协处理器进入低功耗模式，并且只有在需要协处理器执行的任务达到一定量时，才会使协处理器由低功耗模式转换为正常工作模式，因而可以达到降低计算机系统的功耗的效果。

附图说明

通过结合下面的实施例及示出的附图进行的描述，本发明的上述其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：

图1为根据本发明一实施例的计算机系统的示意图；

图2为图1所示计算机系统的详细示意图；

图3为根据本发明一实施例的电源管理方法的流程图；

图4为根据本发明另一实施例的电源管理方法的流程图。

具体实施方式

为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

一般来说，在计算机领域中存在两种通用的处理器架构，即采用复杂指令系统的x86架构处理器以及采用精简指令系统的ARM架构处理器。X86处理器通常用于个人计算机中，进行办公、图像处理以及数据库处理等。相对于X86处理器，ARM处理器具有成本低、功耗小，开放性好等特点，因而通常用于消费性电子产品中，例如，手机、数码相机等。然而，使用ARM处理器的计算机系统不支持大部分扩展的硬件或软件设备，例如，不能处理WORD、EXCEL、PPT和ACROBAT等电子文档，因而对消费性电子产品的功能提升造成了限制。

为解决上述问题，如图1所示，本发明提供一计算机系统100包括一X86架构的协处理器11以及一多媒体处理器12，以将计算机系统100的处理任务合理划分，实现性能与功耗的优化。举例来说，协处理器11用于处理性能要求较高的任务，例如公式计算等。多媒体处理器12由ARM处理器与图形处理芯片(GPU)组成，用于进行常规的任务以及多媒体信息的处理。计算机系统100还包括一桥接器13，与协处理器11及多媒体处理器12连接以进行协处理器11与多媒体处理器12之间的协议转换。于本实施例中，计算机系统100还包括与协处理器11连接的传输控制器110，与多媒体处理器12连接的外设控制器120以及分别与传输控制器110及多媒体处理器12连接的存储器111、121。传输控制器110可由一芯片组(chipset)实现，以控制数据传输以及协处理器11与其他组件的通信。外设控制器120可由一西桥(westbridge)实现，以负责多媒体处理器12与其他组件的通信以及特定外设之间的直接通信。如本领域技术人员所知，在计算机系统100中通常会集成有电源管理单元(power managementunit，PMU)，用于管理系统的功耗。例如，基于X86架构的协处理器11可依据高级配置与电源接口(ACPI，advancedconfiguration and power interface)规范进入节能模式C0～C5。基于ARM架构的多媒体处理器12也可以进入空闲模式、休眠模式以及关机模式。

为进一步减小计算机系统100的功耗，本实施例计算机系统100的协处理器11还可以依据PCIE规范所定义的活动状态电源管理(Active State Power Management，ASPM)机制进入链接(link)低功耗模式。如图2所示，于本实施例中，多媒体处理器12可看作计算机系统100的主处理器，负责处理日常事务以及多媒体任务，协处理器11则被看作PCIE设备，用于处理多媒体处理器12所分配的任务。存储器111用于暂存需要处理的数据或处理后的数据。存储器121用于存储系统程序与数据，并设有一指令栈(instruction stack)1211，存储多媒体处理器12分配给协处理器11执行的指令。桥接器13通过PCIE总线与协处理器11以及多媒体处理器12相连接，并包括一侦测模块131与一协议转换器132。协议转换器132用于完成ARM命令(command)与X86命令之间的协议转换。

侦测模块131包括总线状态侦测单元133、指令栈状态侦测单元134以及输出单元135。于本实施例中，若总线状态侦测单元133在一特定时间内未侦测到存储器111与传输控制器110之间有数据传送操作，且指令栈状态侦测单元134侦测到指令栈1211为空，则输出单元135会输出信号GNT，以告知多媒体处理器12可以将协处理器11转换为链接低功耗模式。具体来说，总线状态侦测单元133设有一总线周期侦测单元1331与一计时器1332。总线周期侦测单元1331连接至存储器111与传输控制器110之间的存储总线(未图示)，以侦测协处理器11与存储器111之间是否有数据传送。计时器1332用于计时一特定时间，且该特定时间由多媒体处理器12预先配置。当总线周期侦测单元1331侦测到一笔数据传输总线周期(data transfer bus cycle)时，计时器1332清零；  当总线周期侦测单元1331未侦测到数据传输总线周期时，计时器1332开始计时该特定时间。若计时器1332的计时时间超过该特定时间，则发送一超时信号T_OUT至输出单元135，以表明存储总线已空闲了该特定时间，即协处理器11与存储器111之间在该特定时间内没有数据传送操作。指令栈1211在存储器121中的地址范围会由多媒体处理器12预先写入指令栈状态侦测单元134的相应寄存器中。指令栈状态侦测单元134依据指令栈1211的地址范围以及侦测到的栈指针(stackpointer)的值，判断指令栈1211是否为空，若为空，则发送一指令栈空信号S_EMPTY至输出单元135，以表明目前没有需要协处理器11执行的任务。由以上描述可知，当输出单元135在同时接收到超时信号T_OUT与指令栈空信号S_EMPTY时才会输出信号GNT，以说明协处理器11已经空闲一特定时间，且没有新的任务需要执行。多媒体处理器12在接收到侦测模块131发出的GNT信号后，会发出一切换命令，以使协处理器11进入链接低功耗模式，该切换命令通过协议转换模块132处理后输出至协处理器11。然而，由于协处理器11很可能此时还有一些后台数据或进程在处理中而无法进入链接低功耗模式。因此，本实施例中协处理器11在接收到切换命令后会判断当前是否还有数据或进程在处理中，若否，则通过协议转换模块132发送一回应信号ACK至多媒体处理器12并进入链接低功耗模式。若当前还有数据或进程在处理中，则不发送回应信号ACK。

如前所述，本实施例的协处理器11为X86架构的处理器，因而可以依据ACPI规范进入处理器低功耗模式C0～C5。一般来说，当协处理器11要进入处理器低功耗模式时，需要发出一特别的配置信息至存储器111，且该配置信息会通过一配置周期(C state configure cycle)由存储总线传送至存储器111。因而，本实施例侦测模块131的总线状态侦测单元133还设有一低功耗模式识别单元1333，用于侦测存储总线上的配置周期。若低功耗模式识别单元1333侦测到配置周期，则发送一已进入处理器低功耗模式信号C_MODE至输出单元135，此时，即使输出单元135同时接收到超时信号T_OUT与指令栈空信号S_EMPTY，也不会输出信号GNT。也就是说，本发明实例的协处理器11进入处理器低功耗模式后，多媒体处理器12不会发出使协处理器11进入链接低功耗模式的命令。需要说明的是，若协处理器11并非X86架构的处理器，则可以不设置低功耗模式识别单元1333，即输出单元135仅依据超时信号T_OUT与指令栈空信号S_EMPTY输出信号GNT。

另一方面，本实施例的多媒体处理器12设有一状态记录单元122以及一决策单元123。状态记录单元122用于通过一处理器状态值来记录协处理器11的工作模式，例如，处理器状态值为1时，表示协处理器11处于正常工作模式，处理器状态值为0时，表示协处理器11处于链接低功耗模式。该状态记录单元122的初始值为正常工作模式。指令栈状态侦测单元134还依据栈指针以及指令栈1211的地址范围，判断指令栈1211的剩余大小是否小于一特定值，即判断指令栈1211是否快要满了。若指令栈1211快要满了，则输出一指令栈满信号S_FULL至多媒体处理器12的决策单元123。决策单元123依据输出单元134输出的信号GNT、指令栈状态侦测单元134输出的指令栈满信号S_FULL以及状态记录单元122的值，判断是否输出使协处理器11由链接低功耗模式转换为正常工作模式的命令。举例来说，当决策单元123接收到指令栈满信号S_FULL时，若状态记录单元122的值表示协处理器11处于链接低功耗模式，则输出使协处理器11由链接低功耗模式转换为正常工作模式的命令，并修改状态记录单元122的值。当决策单元123接收到输出单元134输出的信号GNT时，若状态记录单元122的值表示协处理器11处于正常工作模式，则输出使协处理器11进入链接低功耗模式的切换命令，并修改状态记录单元122的值。

于本实施例中，存储器111与存储器121可以为两个物理上独立的存储器，例如DDR、DDR2等，也可以为位于同一物理存储器上的两个存储空间。如本领域普通技术人员所知，协处理器11可以通过传输控制器110读取存储器121中的指令栈1211，以执行多媒体处理器12分配的任务(未图示)。

图3所示为根据本发明一实施例计算机系统的电源管理方法的流程图。首先，在步骤S30中，总线状态侦测单元133判断存储器111与传输控制器110之间的存储总线是否已经空闲了一特定时间，若是，则执行步骤S31。在步骤S31中，指令栈状态侦测单元134判断指令栈1211是否为空，若是，说明X86处理器既没有数据需要传输也没有新的任务需要执行，因而进入步骤S32。在步骤S32中，判断X86处理器是否处于处理器低功耗模式，若是，则跳至步骤S34，若否，则使X86处理器进入链接低功耗模式(步骤S33)。在步骤S33之后，执行步骤S34，判断指令栈是否即将被存满，若否，则使X86处理器保持在链接低功耗模式，若是，则使X86处理器由链接低功耗模式转换为正常工作模式(步骤S35)，并结束流程。

图4所示为根据本发明另一实施例计算机系统的电源管理方法的流程图。首先，在步骤S401中，若总线周期侦测单元1331未侦测到一数据传输总线周期，则执行步骤S402，启动计时器1332开始计时一特定时间。接着，在步骤S403中，再次判断存储总线上是否有数据传输总线周期，若有，则将计时器1332清零(步骤S404)后返回步骤S401。若在步骤S403中仍未发现数据传输总线周期，则执行步骤S405，判断计时器1332是否超时。若计时器1332已经超时，即存储总线已经空闲一特定时间，则接着判断指令栈1211是否为空(步骤S406)。若指令栈1211为空，即X86处理器没有新的任务需要执行，也没有数据需要传送，则执行步骤S407，判断X86处理器是否处于处理器低功耗模式。若指令栈1211不为空，则返回步骤S401。在步骤S407，若协处理器11处于处理器低功耗模式，则结束流程。若协处理器11并未处于处理器低功耗模式，则判断协处理器11是否处于链接低功耗模式(步骤S408)，若否，则发出一使协处理器11进入链接低功耗模式的命令(步骤S409)。若协处理器11处于链接低功耗模式，则跳至步骤S412。在步骤S410后，执行步骤S410，判断协处理器11是否依据接收到的命令输出回应信号ACK，若是，则表明协处理器11当前没有需要处理的数据或进程，并进入了链接低功耗模式(步骤S411)。若在步骤S410中，协处理器11未输出回应信号ACK，则返回步骤S401。在步骤S411之后，执行步骤S412与步骤S413，当指令栈1211的剩余空间小于或等于一特定值时，即指令栈1211即将满了的时候，发出使协处理器11由链接低功耗模式转换为正常工作模式的命令。接着，判断协处理器11是否输出回应信号ACK(步骤S414)，若是，则表明协处理器11由链接低功耗模式转换为正常工作模式(步骤S415)，即结束本实施例的电源管理流程。若否，则结束流程。

通过本实施例的电源管理流程，计算机系统100中功耗较小的多媒体处理器12可以依据ASPM规范使功耗相对较大的协处理器11进入链接低功耗模式，并且只有在需要协处理器11执行的任务达到一定量时，才会使协处理器11由链接低功耗模式转换为正常工作模式，从而可以进一步降低计算机系统100的功耗。

以上所述仅为本发明较佳实施例，然其并非用以限定本发明的范围，任何熟悉本项技术的人员，在不脱离本发明的精神和范围内，可在此基础上做进一步的改进和变化，因此本发明的保护范围当以本申请的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (12)

1.一种计算机系统的电源管理方法，所述计算机系统包括一主处理器、一协处理器以及一用于存储所述主处理器分配给所述协处理器处理的任务的指令栈，其特征在于，所述计算机系统的电源管理方法包括：

判断所述协处理器与一存储器之间的存储总线是否空闲一特定时间；

判断所述指令栈是否为空；以及

若所述协处理器与所述存储器之间的总线空闲该特定时间，且所述指令栈为空，则发出一切换命令使所述协处理器进入一低功耗模式。

2.根据权利要求1所述的计算机系统的电源管理方法，其特征在于，在发出一切换命令使所述协处理器进入一低功耗模式的步骤之前还包括：判断所述协处理器是否处于所述低功耗模式，若否，则发出所述切换命令。

3.根据权利要求2所述的计算机系统的电源管理方法，其特征在于，还包括：

若所述协处理器处于所述低功耗模式，则判断所述指令栈的剩余空间是否小于一特定值；以及

若所述指令栈的剩余空间小于该特定值，则发出一使所述协处理器进入一正常工作模式的命令。

4.根据权利要求1所述的计算机系统的电源管理方法，其特征在于，所述判断所述协处理器与一存储器之间的存储总线是否空闲该特定时间的步骤包括：

判断所述协处理器与所述存储器之间的存储总线上是否有一数据传输总线周期；以及

若所述存储总线上没有所述数据传输总线周期，则启动一计时器计时该特定时间。

5.根据权利要求4所述的计算机系统的电源管理方法，其特征在于，还包括：若所述计时器启动后，所述存储总线上有一数据传输总线周期，则将所述计时器清零。

6.根据权利要求1所述的计算机系统的电源管理方法，其特征在于，还包括：

判断所述协处理器是否依据ACPI规范进入一处理器低功耗模式；

若是，则结束电源管理流程。

7.一种计算机系统，其特征在于，包括：

一第一处理器；

一第二处理器，用于执行所述第一处理器分配的任务；

一指令栈，用于存储所述第一处理器分配给所述第二处理器执行的任务的指令；

一存储器，通过一存储总线耦接至所述第二处理器，以暂存处理数据；

一桥接器，耦接于所述第一处理器与所述第二处理器之间，包括：

一总线状态侦测单元，用于侦测所述存储总线的状态，并输出一超时信号，以表示所述存储总线处于空闲状态；

一指令栈状态侦测单元，用于侦测所述指令栈的状态，并输出一指令栈空信号，以表示所述指令栈为空；以及

其中，所述第一处理器根据所述超时信号与指令栈空信号输出一切换命令，以使所述第二处理器由一正常工作模式切换为一低功耗模式。

8.根据权利要求7所述的计算机系统，其特征在于，所述总线状态侦测单元包括：

一总线周期侦测单元，用于侦测所述存储总线上的数据传输总线周期；

一计时器，如所述总线周期侦测单元侦测到数据传输总线周期，该计时器清零；如所述总线周期侦测单元未侦测到数据传输总线周期，则该计时器开始计时一特定时间；以及

其中，所述总线周期侦测单元若没有侦测到数据传输总线周期，且该计时器的计时时间超过该特定时间，则该总线周期侦测单元会输出所述超时信号。

9.根据权利要求8所述的计算机系统，其特征在于，所述指令栈状态侦测单元侦测到所述指令栈的剩余空间小于一特定值时，输出一指令栈满信号至所述第一处理器。

10.根据权利要求9所述的计算机系统，其特征在于，所述第一处理器设有一决策单元，用于依据所述指令栈满信号以及一处理器状态值输出一使所述第二处理器由低功耗模式切换为正常工作模式的命令；以及一状态记录单元，用于记录所述第二处理器的所述处理器状态值，并输出所述处理器状态值至所述决策单元。

11.根据权利要求7所述的计算机系统，其特征在于，所述总线状态侦测单元设有一低功耗模式识别单元，用于依据所述存储总线上的配置周期输出一低功耗模式信号。

12.根据权利要求11所述的计算机系统，其特征在于，所述第一处理器依据所述低功耗模式信号、超时信号以及指令栈空信号，决定是否输出所述使第二处理器进入低功耗模式的切换命令。

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