CN101470514A

CN101470514A - 主板电源管理方法与系统

Info

Publication number: CN101470514A
Application number: CNA2007103066161A
Authority: CN
Inventors: 林火元; 陈振顺
Original assignee: Giga Byte Technology Co Ltd
Current assignee: Giga Byte Technology Co Ltd
Priority date: 2007-12-28
Filing date: 2007-12-28
Publication date: 2009-07-01

Abstract

本发明为一种主板电源管理方法与系统，用以管理主板上的电源，特别是主板上电源管理模组的输出电源，该主板至少具有一微处理器，而电源管理模组输出一具有多个输出相位的电源给该微处理器。其中在第一时间侦测微处理器的第一负载，接着在第二时间侦测微处理器的第二负载，当该第二负载小于该第一负载且低于第一预定值时，降低该电源管理模组所输出的该电源的输出相位。

Description

主板电源管理方法与系统

技术领域

本发明关于一种电源管理系统，特别是用于电脑主板的电源管理系统。

背景技术

主板是电脑里最重要的组件的一，是电脑系统运作的核心，电脑运作所需的中央处理器(CPU)、CPU风扇、芯片组、基本输入输出系统(BIOS)、存储器以及介面卡扩充插槽等均设置在主板上。

当中央处理器要进行某项工作时，先将资料暂存在存储器中，因此存储器的容量越大，电脑能同时进行的工作越多、速度更快。而介面卡是主机和周边设备(如屏幕)沟通的桥梁，主板上可以插入各种不同功能的介面卡，增加电脑的效能，如声卡、网卡、3D游戏加速卡等等。而显卡是电脑必备的介面卡，没有显卡屏幕上就看不到任何画面了。没有声卡，电脑里的歌曲或声音档，只能靠单薄的主机音效零件发声。

以上所述的这些装置运作时，均需要依靠电源供应其工作时所需的电力。主板的供电模组除了内建在主板外，也有采取插卡式设计。供电模组内建在主板时的阻抗最小，不需要介面插槽的转换，因此信号能迅速传输也不容易衰减。而插卡式的优点是供电模组损坏时可以更换。目前一般的主板大多采取内建方式。

面临中央处理器高频率、高负载的情况下，提供主板更稳定的电源，采用多相PWM供电模组，可在高频率、高负载的情况下提供持续稳定的电源而不会出现意外。故随着中央处理器对电源需求不断增加，为了提供更稳定的电压及电流源，因此中央处理器提供核心电源的PWM供电模组所提供的相位数也随之增加。

此处所指的相，可由一相电源的构成来说明。所谓一相电源主要包含了一个电源控制芯片、一组High、Low side金氧半导体晶体管(Metal OxideSemiconductor Field Effect Transistor，MOSFET)、一个电感线圈(CHOKE)与多个电容所组成，通常单相电路能提供的电流量有限，对于处理器、显卡功率消耗越来越多的情况下，三相电源设计已是主板最基本的设计。

多相电源是由N个单相电路并联而成，可提供N倍的电流，主要透过PWM电源管理芯片来精确控制并平衡各相电流。相数越多，输出的电流越接近直流。主板供电模组的相数当然越多越好，因为可以将总电力供应分配给各相位共同负担，所以每一相的每对MOSFET的承载电流较小，发热量也相对降低，可以有效增加主板供电模组的散热效率。High low side MOSFET主要作用在于开关时提供一个电流流经的通道，当电流越大时MOSFET越烫，因此多半覆有散热片。

然而问题是，目前的多相电源均无法依据负载调整，也就是说，不论目前中央处理器的负载为何，PWM电源管理芯片所输出的相数都为固定。

发明内容

有鉴于此，本发明揭露一种主板的电源管理方法，可即时地依据实际负载的状况调整电源输出相位，以节省系统的整体消耗功率。

本发明提供一种主板电源管理方法，用以管理一主板上的电源，特别是主板上电源管理模组的输出电源，该主板至少具有一微处理器和一电源管理模组，电源管理模组输出一具有多个输出相位的电源给该微处理器。其中在一第一时间侦测微处理器的一第一负载，接着在一第二时间侦测微处理器的一第二负载，当该第二负载小于该第一负载且低于一第一预定值时，降低该电源管理模组所输出的该电源的输出相位。

本发明提供一种主板电源管理系统，该主板电源管理系统包括有一微处理器以、一电源管理模组、一侦测模组及一调整模组。该电源管理模组输出一具有多个输出相位的电源给该微处理器。该侦测模组在一第一时间侦测该微处理器的一第一负载，并在一第二时间侦测该微处理器的一第二负载。当该第二负载小于该第一负载且低于一第一预定值时，该调整模组降低该电源管理模组所输出的该电源的输出相位。

本发明的技术效果在于可侦测系统目前现有的负载，以调节系统所需的电源相数，并可将不在使用中的装置的电源关闭，以达到节省能源的目的。

本发明的主板电源管理方法，可即时侦测系统使用负载的硬体装置及软体监控，并能应用到现有的主板装置上，也可执行软体监控及硬体控制线路，即时的让CPU、MEMORY及PCI_EXPRESS显卡等电压及工作频率都能同步的依照系统使用负载做变化。另外，可自动调节频率高低及电压升降，亦即负载大时恢复以最大电源输出相位去运作，负载小时降低电压降低频率使其消耗功率少就能节省能源。本发明所揭露的电源管理方法是即时侦测，所以每当使用者需做较大的负载的工作时，也会立刻在很短的时间即时提供提升电压提升频率的动作，所以使用者并不会察觉到系统效率有明显的变化。亦即若做负载小的工作，也会立刻降电压降频率的动作。

附图说明

图1为本发明的主板示意图；

图2为本发明的主板电源管理方法流程图。

具体实施方式

为了让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

图1为本发明的主板100的示意图。主板100一般装载有一微处理器101，微处理器101为电脑运作的中枢，大部分的工作(TASK)、中断处理或事件(EVENT)都需透过微处理器101的运算或处理。主板100包含用以插置微处理器101的微处理器插槽(图中未示)、基本输入输出系统(图中未示)、用以插置存储器102的存储器插槽(图中未示)、周边元件连接介面(PeripheralComponent Interconnect，PCI)总线111、存储器总线112、PCI_EXPRESS总线113以及其他的扩充插槽与总线。以上的总线仅为示例性说明，并非意图限制本发明所能应用的主板系统，当然还可包括有绘图加速接口(Accelerated GraphicsPort，AGP)总线或者目前已知但未提及的总线。

为了控制主板100上所有的周边元件，因此主板100上都会装载有一系统控制芯片组120，此系统控制芯片组120依照主板架构不同而有不同功能的设计。在一般常见的主板中，系统控制芯片120由一北桥芯片(North Bridge)121与南桥芯片(South Bridge)122。北桥芯片(North Bridge)121负责存储器与PCI_EXPRESS总线介面的显卡103、存储器102与微处理器101之间的信号传递与沟通。南桥芯片(South Bridge)122负责PCI周边、硬盘、软体、滑鼠、键盘等装置与微处理器101的间的沟通。

微处理器101以系统总线114与北桥芯片121相互沟通。而南桥芯片122与北桥芯片121和微处理器101间以及北桥芯片121与微处理器101间的信号沟通与控制指令的传递则透过信号线115、116、117来完成。

目前的微处理器101的工作频率越来越高，因此主板100会再设有一电源管理模组130，用以提供多相电压输出与频率调整。此电源管理模组130提供多相电源给微处理器101，使得微处理器101可以稳定地操作于高频频率。目前的电源管理模组130可输出四相、六相、八相的电源，有些高级机种甚至可输出十二相的电源。

电源管理模组130除了可以用电路完成外，目前也有一些商用的集成电路可供选择使用，例如Intersil公司所贩卖的型号ISL6327集成电路。

目前的电源管理模组130虽可提供多相电源输出，但其相数却无法依据目前系统的负载进行调整。亦即，假设电源管理模组130可提供六相电源，则不论目前微处理器101为高负载或低负载，电源管理模组130均以六相电源输出。因此若能够在低负载的情况下降低电源管理模组130的输出相数，则可以降低电源消耗而达到节能的目的。

因此，主板又设有一侦测模组140，以在一第一时间侦测该微处理器的一第一负载，并在一第二时间侦测该微处理器的一第二负载，并透过一调整模组150，当该第二负载小于该第一负载且低于一第一预定值时，降低该电源管理模组所输出的该电源的输出相位。侦测模组140在一实施例中可利用独立的电路完成，亦可设置于微处理器中以韧体方式达成。调整模组150在一实施例中可利用独立的电路完成，也可与韧体与软体结合使用。

图2为本发明所揭露的主板电源管理方法的流程图，其可辅助动态调整电源供应。此方法透过电脑软体程序来进行电源管理，可由微处理器来完成，亦可由电源管理模组来进行。凡是具有调整电源管理模组130的输出相数的硬件，均可以应用本发明电脑软件程序以常驻程序(Terminate and Stay Resident，TSR)方式或其他方式来执行以达到调整输出电源相数的目的。

当北桥芯片121、南桥芯片122、显卡103、存储器102以及其他的周边装置都在运作时，此时微处理器101将处于高负载的状态。实际上，可将微处理器101的负载情况进行分级，每一负载分级对应一相位输出。假设满载设定为100％，可选择将负载情况分成五级，第一级负载为20％，第二级负载为40％，第三级负载则为60％，第四级负载则为80％，第五级负载则为100％。以六相电源输出的为例，第一级负载时可利用两相输出，第二级负载以三相输出，第三级负载时则以四相电源输出，第四级负载时则以五相电源输出，第五级负载时则以六相电源输出。

负载的分级可依据电源管理模组130的输出相数决定。在另一实施例中，也可将负载情况分成三级，第一级负载为33％，第二级负载为66％，第三级负载则为100％。以三相电源输出的为例，第一级负载时可利用一相输出，第二级负载以两相输出。第三级负载时则以三相电源输出。

在系统开机的情况下，在一第一时间侦测微处理器101的一第一负载(步骤210)，并记录该第一负载。接着于第二时间侦测微处理器101的一第二负载，同样也纪录第二负载。第一时间与第二时间的间隔可依据实际状况动态调整。若欲使电源输出可即时地调整，则第一时间与第二时间的间隔不可太长。

接着比较第一负载与第二负载(步骤220)，以判断微处理器的负载是否有改变。当第二时间所侦测的第二负载与第一时间所侦测的第一负载相同时(步骤230)，表示目前系统的负载并没有改变，此时电源管理模组130可维持目前的输出相位(步骤231)继续输出电源给微处理器。

若第二负载低于第一负载时(步骤240)，但未低于一第一设定值时，例如前述的第三级负载或第二级负载，电源管理模组130同样维持目前的输出相位继续输出(步骤231)。若低于第一设定值时(步骤241)，则电源管理模组130则减少输出相位(步骤242)，并以降低相位后的电源输出电源给微处理器。

若第二负载高于第一负载(步骤250)但仍然低于一设定值时(步骤251)，例如前述所提的第二级负载或第三级负载，电源管理模组130同样维持目前的输出相位继续输出(步骤231)。若第二负载已高于于一设定值时(步骤251)，则电源管理模组130则增加输出相位(步骤252)，并以增加相位后的电源输出电源给微处理器。

除了改变输出电源相位外，在另一实施例中，可以降低电源管理模组的工作频率，使其所输出的电源的消耗功率可以减低。

本发明除了使电源管理模组130可以依据微处理器目前的负载以调整电源输出相位外，更可以根据负载关闭目前未使用的装置(步骤260)。在侦测微处理器的负载的同时，同时也侦测目前不在运作中的装置，如目前南桥芯片122没有运作，则在第二负载低于一预定值时，透过目前所设计出的电源线路提供GPIO PIN切换线路以降低电源供应，减少电源输出给南桥芯片122，当有需要时也会立刻恢复正常供应电压。若有外接的GSATA与LAN芯片，可将其独立电源供应线路也加入GPIO控制线路，因此当侦测到目前暂无使用时，立刻透过GPIO控制线路发出关闭信号将电源暂时关掉，当有需要读取运作时，也会立刻透过GPIO控制线路发出开启信号将电源恢复以供使用。

在实施例中，当系统在运作时，若系统的负载较低时可透过GPIO PIN切换线路以降低电源供应，减少电源输出以关掉多余不需要的装置，例如存储器、北桥芯片组、绘图卡、显卡等等，并在需要时也会立刻恢复正常供应电压。

在另一实施例中，若第二负载低于第一负载时且低于一设定值时(步骤241)，则电源管理模组130则除了减少输出相位(步骤242)，亦可将微处理器的工作电压与频率降低(步骤270)。根据本发明，亦可将存储器、南桥芯片组、北桥芯片组、绘图卡、显卡等的工作电压与频率降低。

根据本发明所揭露的方法，透过侦测微处理器负载的方式，使得电源管理模组可以根据微处理器的负载调整电源输出相位。此外，由于系统是不断即时地侦测负载，可即时地依据实际负载的状况作调节，若有任何的负载变化即可立即的调整电源输出相位，可节省系统的整体消耗功率，达到节省能源的目的。

Claims

1.一种主板电源管理方法，其特征在于，该主板至少具有一微处理器以及电源管理模组，该电源管理模组输出一具有多个输出相位的电源给该微处理器，该方法包括有：

在一第一时间侦测该微处理器的一第一负载；

在一第二时间侦测该微处理器的一第二负载；以及

当该第二负载小于该第一负载且低于一第一预定值时，降低该电源管理模组所输出的该电源的输出相位。

2.如权利要求1所述的主板电源管理方法，其特征在于，其中当该第二负载小于该第一负载，且高于该第一预定值时，该电源管理模组所输出的该电源维持目前的输出相位。

3.如权利要求1所述的主板电源管理方法，其特征在于，更包括有当该第二负载与该第一负载相同时，该电源管理模组所输出的该电源维持目前的输出相位。

4.如权利要求1所述的主板电源管理方法，其特征在于，更包括有当该第二负载高于该第一负载时，且高于一第二预定值时，增加该电源管理模组所输出的该电源的输出相位。

5.如权利要求1所述的主板电源管理方法，其特征在于，其中当该第二负载高于该第一负载时，且低于一第二预定值时，该电源管理模组所输出的该电源维持目前的输出相位。

6.如权利要求1所述的主板电源管理方法，其特征在于，其中当该第二负载小于该第一负载且低于该第一预定值时，更包括降低该微处理器的操作电压与操作频率。

7.一种主板电源管理系统，其特征在于，该主板电源管理系统包括有：

一微处理器；以及

一电源管理模组，该电源管理模组输出一具有多个输出相位的电源给该微处理器；

一侦测模组，在一第一时间侦测该微处理器的一第一负载，并在一第二时间侦测该微处理器的一第二负载；以及

一调整模组，当该第二负载小于该第一负载且低于一第一预定值时，降低该电源管理模组所输出的该电源的输出相位。

8.如权利要求7所述的主板电源管理系统，其特征在于，其中当该第二负载小于该第一负载，且高于该第一预定值时，该调整模组使该电源管理模组所输出的该电源维持目前的输出相位。

9.如权利要求7所述的主板电源管理系统，其特征在于，更包括有当该第二负载与该第一负载相同时，该调整模组使该电源管理模组所输出的该电源维持目前的输出相位。

10.如权利要求7所述的主板电源管理系统，其特征在于，更包括有当该第二负载高于该第一负载时，且高于一第二预定值时，该调整模组增加该电源管理模组所输出的该电源的输出相位。

11.如权利要求7所述的主板电源管理系统，其特征在于，其中当该第二负载高于该第一负载时，且低于一第二预定值时，该调整模组使该电源管理模组所输出的该电源维持目前的输出相位。