CN102023697A - 一种cpu电源管理方法、装置以及终端设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种CPU电源管理方法、装置以及终端设备，其中方法包括：监测CPU的当前工作电流，所述工作电流值表示所述CPU的当前负载值；根据所述CPU的工作电流值，获得第一频率值，所述第一频率值与所述当前负载对应；根据所述第一频率值调整所述CPU的工作频率，并保持所述第一频率值。本发明的方案提高了CPU工作效率，更加节省CPU耗电量。

Description

一种CPU电源管理方法、装置以及终端设备

技术领域

本发明涉及计算机领域，特别是指一种CPU电源管理方法、装置以及终端设备。

背景技术

笔记本正向长电池寿命的方向发展，现有的CPU(中央处理器)电源管理系统中，CPU的供电模组VRM(Voltage Regulator Module，电压调节模块)完全被动，受控于CPU。其中，VRM通常是指主板上的供电模块组，包括电容、电感及MOSFET等原件。

具体来讲，现有的CPU的电源管理系统中，目前CPU的P-State调控于ACPI，ACPI通过侦测CPU的Application来管控CPU的电压与频率。其通过侦测CPU Application的形式来判断CPU的负载大小，并给CPU相应的最大频率，但是因为侦测CPU Application的问题，ACPI对于P-State的控制是很快的。例如，对单个任务的运算出现时，瞬间运算量会很大.此时，APCI会误认为CPU负载加重而提高CPU频率(比方说我们在打开或关掉一个文件的时候，也许这个文件不大，但那一瞬间，APCI会误认为CPU负载加重而提高CPU频率)。这种单个任务的打开关掉的次数越多越频繁或者在一段时间内顺时的打开又关闭多个任务时，就会发现CPU的频率并非长时间保持不变，而是在不断高低变化的。实际实验中发现，CPU的工作效率与其工作频率不是成正比的关系，并非频率越高，CPU的工作效率就会越好。

发明人在实现本发明的过程中，发现现有技术中至少存在如下问题：

现有技术中，CPU的工作效率没有真正得到提高，CPU的消耗了电量；浪费了资源。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种提高CPU工作效率，更加节省CPU耗电量的CPU电源管理方法、装置以及终端设备。

为解决上述技术问题，本发明的实施例提供的技术方案如下：

一方面，提供一种CPU电源管理方法，包括：

监测CPU的当前工作电流，所述工作电流值表示所述CPU的当前负载值；

根据所述CPU的工作电流值，获得第一频率值，所述第一频率值与所述当前负载对应；

根据所述第一频率值调整所述CPU的工作频率，并保持所述第一频率值。

优选的，所述根据所述CPU的工作电流值，获得第一频率值的步骤具体为：

判断所述CPU的工作电流值是否小于一预设负载电流值，若是，则所述CPU为轻载，并获得与所述轻载相适应的第一频率值。

优选的，根据所述第一频率值调整所述CPU工作频率，并保持所述第一频率值的步骤之后还包括：

监测CPU在所述第一频率值下的工作电流；

在所述第一频率值下的工作电流小于一预设相位控制电流时，将所述CPU的工作模式调整为单相位，并保持所述单相位不变一预设时间段；否则，将所述CPU的工作模式调整为多相位。

优选的，所述预设相位控制电流值为10A。

优选的，所述保持所述第一频率值的步骤具体为：

监测CPU在所述第一频率值下的工作电流，判断所述第一频率值下的CPU工作电流是否达到预设频率控制电流范围内，若达到，则获取与当前CPU工作电流相适应的第二频率值，将所述第一频率值调整为所述第二频率值，并保持所述第二频率值；否则，一直保持所述第一频率值。

优选的，所述预设频率控制电流范围包括：至少2个不同的预设频率控制范围，其中每一个预设频率控制范围对应CPU的一工作频率。

另一方面，还提供一种CPU电源管理装置，包括：

负载监测模块，用于监测CPU的当前工作电流，所述工作电流值表示所述CPU的当前负载值；

频率获取模块，用于根据所述CPU的工作电流值，获得第一频率值，所述第一频率值与所述当前负载对应；

频率调控模块，用于根据所述第一频率值调整所述CPU的工作频率，并保持所述第一频率值。

优选的，所述频率获取模块进一步用于，判断所述CPU的工作电流值是否小于一预设负载电流值，若是，则所述CPU为轻载，并获得与所述轻载相适应的第一频率值。

优选的，上述CPU电源管理装置还包括：

电流监测模块，用于监测CPU在所述第一频率值下的工作电流；

相位控制模块，用于在所述第一频率值下的工作电流小于一预设相位控制电流时，将所述CPU的工作模式调整为单相位，并保持所述单相位；否则，将所述CPU的工作模式调整为多相位。

优选的，所述频率调控模块包括：

判断模块，用于监测CPU在所述第一频率值下的工作电流，判断所述第一频率值下的CPU工作电流是否达到预设频率控制电流范围内，若达到，则产生第一判断结果；否则，产生第二判断结果；

频率调整模块，用于根据所述第一判断结果，获取与当前CPU工作电流相适应的第二频率值，将所述第一频率值调整为所述第二频率值，并保持所述第二频率值；或者根据所述第二判断结果一直保持所述第一频率值。

再一方面，还提供一种终端设备，包括：CPU和CPU电源管理装置，所述CPU电源管理装置包括：

负载监测模块，用于监测CPU的当前工作电流，所述工作电流值表示所述CPU的当前负载值；

频率获取模块，用于根据所述CPU的工作电流值，获得第一频率值，所述第一频率值与所述当前负载对应；

频率调控模块，用于根据所述第一频率值调整所述CPU的工作频率，并保持所述第一频率值。

优选的，所述频率获取模块进一步用于，判断所述CPU的工作电流值是否小于一预设负载电流值，若是，则所述CPU为轻载，并获得与所述轻载相适应的第一频率值。

优选的，所述频率调控模块包括：

判断模块，用于监测CPU在所述第一频率值下的工作电流，判断所述第一频率值下的CPU工作电流是否达到预设频率控制电流范围内，若达到，则产生第一判断结果；否则，产生第二判断结果；

频率调整模块，用于根据所述第一判断结果，获取与当前CPU工作电流相适应的第二频率值，将所述第一频率值调整为所述第二频率值，并保持所述第二频率值；或者根据所述第二判断结果一直保持所述第一频率值。

本发明的实施例具有以下有益效果：

上述方案通过监测CPU的工作电流，获得CPU的负载，并根据该CPU的负载调整CPU的工作频率为一个合适的频率值，并保持该第一频率值一预设时间段，这样CPU的工作效率会大大提高，电池使用寿命会得到很大的提升；直到有条件要求该第一频率值不能满足CPU的工作要求时，再根据具体情况调整CPU的工作频率；这样使CPU能达到真正的节省耗电量，因此，上述方案同时通过侦测CPU的负载，经对比分析再给CPU一个最大的频率限定，会大大提高其工作效率节省耗电量。

附图说明

图1为本发明的实施例CPU电源管理方法的流程示意图；

图2为图1所示方法的一具体实现流程示意图；

图3为现有PSI#信号的波形图；

图4为本发明的PSI#信号的波形图；

图5本发明的CPU电源管理装置的结构示意图；

图6为图5所示装置的一具体实现结构示意图；

图7为图6所示装置的一具体应用结构示意图；

图8为图7所示结构的具体实现流程示意图；

图9为本发明的终端设备的结构示意图；

图10为图9所示的终端的一具体实现结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的实施例要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本发明的实施例针对现有技术中CPU的耗电量没有得到真正的节省，CPU的工作效率没有真正得到提高的问题，提供一种提高CPU工作效率，更加节省CPU耗电量的CPU电源管理方法、装置以及终端设备。

如图1所示，本发明的实施例CPU电源管理方法，包括：

步骤11，监测CPU的当前工作电流，所述工作电流值表示所述CPU的当前负载值；

步骤12，根据所述CPU的工作电流值，获得第一频率值，所述第一频率值与所述当前负载对应；

步骤13，根据所述第一频率值调整所述CPU的工作频率，并保持所述第一频率值。

其中，当CPU当前工作状态下的工作电流表明CPU的当前负载值为轻载时，该第一频率值为与该轻载相适应的频率值；其中，轻载是指：CPU的负载小于一预设负载值时，认为该CPU的负载为轻载，如当CPU当前工作状态下的工作电流如小于15A，或者小于20A，可以为轻载，该预设负载值可以是根据VRM标准规范定义的轻载值，也可以通过自定义方式设定。

该实施例中，通过主动侦测CPU的当前工作电流，来判断CPU的负载，并根据该CPU当前的负载情况，调整CPU的工作频率为一个合适的频率值，如CPU当前的工作任务要求CPU高载时，该高载为CPU的负载值大于一预设负载值，也可以将CPU的频率调整到高频率，并保持该高频率一段时间，并使CPU尽快完成大负载的工作任务；相比于现有技术中CPU的调整后的PSI#信号来回跳跃(如图3所示的波形，)，导致CPU的工作频率也忽大忽小，也节省了CPU的功率消耗，相应的也节省了CPU的耗电量；

另外，CPU保持第一频率值，无论是高频率值还是低频率值，都不会一直保持下去，当CPU在保持一个高频以较高的效率完成当前任务时，就会根据CPU的当前负载，再调整到低频率，如CPU为轻载时，将CPU的频率调整到一个与当前轻载相适应的一个较低的频率值，并保持该频率值一预设时间段，直到有条件要求该第一频率值不能满足CPU的工作要求时，再根据具体情况调整CPU的工作频率；而现有技术中，CPU若为轻载时，虽然也会将提供小于某一预设电流值(如15A)的工作效率，但此时CPU的PSI#信号是上下波动的，如图3所示的波形，CPU的频率并没有真正降下来，导致CPU的耗电量并没有真正的减少；而本发明中CPU保持第一频率值，如图4所示PSI#信号的波形，这样使CPU的频率真正降下来，并一直保持低的状态，这样可以控制CPU能达到真正的节省耗电量。

如图2所示，为图1所示方法的一具体实施方式，包括：

步骤21，监测CPU当前工作状态下的电流值；

步骤22，获得与所述当前工作状态下的电流值相适应的第一频率值；

步骤23，根据第一频率值调整所述CPU的工作频率，并保持所述第一频率值；

步骤24，监测CPU在所述第一频率值下的工作电流；

步骤25，在所述第一频率值下的工作电流小于一预设相位控制电流时，将所述CPU的工作模式调整为单相位，并保持所述单相位；否则，将所述CPU的工作模式调整为多相位；

其中，该预设相位控制电流值可以为10A；也就是说，若上述第一频率值下的工作电流若小于10A，则将CPU的工作模式调整为单相位，并保持该单相位不变，即将该相数锁死，这样可以将CPU的频率降到最低；达到真正的节省耗电。

更进一步的，在上述步骤13或者23的具体实现过程包括：

判断所述第一频率值下的CPU的工作电流是否达到预设频率控制电流范围内，若达到，则获取与当前CPU工作电流相适应的第二频率值，将所述第一频率值调整为所述第二频率值，并保持所述第二频率值；否则，一直保持所述第一频率值；

其中，所述预设频率控制电流范围包括：至少2个不同的预设频率控制范围，其中每一个预设频率控制范围对应CPU的一工作频率。

通常来讲，CPU的工作频率会有多个，如6倍频，8倍频，12倍频等，在6倍频时会对应有一个电流范围(如5A至7A)，在8倍频时会对应一个电流范围(如7A至9A)，在12倍频时也会对应一个电流范围(如9A至15A)，

即上述预设频率控制电流范围可以是如6倍频对应的电流范围、8倍频对应的电流范围或者12倍频对应的电流范围；而上述第二频率值如可以是6倍频、8倍频或者12倍频，当然也可以是单相位时的频率。

这样在保持上述第一频率值的过程中，若监测到CPU的电流符合上述步骤24所述的条件时，将会按照该条件调整第一频率值到和当前负载相适应的频率值，这样，使CPU的频率随着CPU当前的负载能够动态地得到调整，并在轻载时，保持低频工作，从实际实验结果来看，CPU在低频时的性能并不比高频时的性能差，但高频时的耗电量却是低频时的数倍；因此，本发明的上述实施例更大程度上节省了CPU的耗电量。

如图5所示，本发明的实施例还提供一种CPU电源管理装置50，包括：

负载监测模块51，用于监测CPU的当前工作电流，所述工作电流值表示所述CPU的当前负载值；

频率获取模块52，用于根据所述CPU的工作电流值，获得第一频率值，所述第一频率值与所述当前负载对应；

频率调控模块53，用于根据所述第一频率值调整所述CPU的工作频率，并保持所述第一频率值。

其中，该频率获取模块52进一步用于，判断若所述CPU的工作电流值是否小于一预设负载电流值，若是，则所述CPU为轻载，并获得与所述轻载相适应的第一频率值。

如图6所示，在上述图5所示实施列的基础上，该CPU电源管理装置50还可包括：

电流监测模块54，用于监测CPU在所述第一频率值下的工作电流；

相位控制模块55，用于在所述第一频率值下的工作电流小于一预设相位控制电流时，将所述CPU的工作模式调整为单相位，并保持所述单相位；否则，将所述CPU的工作模式调整为多相位；

其中，该预设相位控制电流值可以为10A；也就是说，若上述第一频率值下的工作电流若小于10A，则将CPU的工作模式调整为单相位，并保持该单相位不变，即将该相数锁死，这样可以将CPU的频率降到最低；达到真正的节省耗电。

更进一步的，该频率调控模块53可具体包括：

判断模块531，用于监测CPU在所述第一频率值下的工作电流，判断所述第一频率值下的CPU工作电流是否达到预设频率控制电流范围内，若达到，则产生第一判断结果；否则，产生第二判断结果；

频率调整模块532，用于根据所述第一判断结果，获取与当前CPU工作电流相适应的第二频率值，将所述第一频率值调整为所述第二频率值，并保持所述第二频率值；或者根据所述第二判断结果一直保持所述第一频率值。

其中该频率调整模块532和上述相位控制模块55可以同时存在，也可以只存在其中一个，即在保持上述第一频率值的过程中，若监测到CPU的电流符合上述相位控制模块55所述的条件时，将会按照该条件调整第一频率值到和当前负载相适应的频率值，这样，使CPU的频率随着CPU当前的负载能够动态地得到调整，并在轻载时，保持低频工作，更大程度上节省了CPU的耗电量。

下面结合具体场景，说明上述CPU电源管理装置的具体应用：

如图7和图8所示，上述图5和图6所示实施例中，负载监测模块51可具体为一个电流侦测模块(如电流侦测传感器)，而频率调控模块52可具体由一个嵌入式控制器EC和一个逻辑开关线路来实现；

具体来讲，当电流侦测模块一定时间内侦测CPU的负载，若发现CPU的负载很低(即轻载)的时候，一方面，通知EC通过ACPI(Advanced Configurationand Power Management Interface，高级配置和电源管理接口)将CPU的工作频率降低到一个合适的低频值(如第一频率值)；另一方面，通知EC来丢出一个GPIO(General Programmable Input Output，基本可编程输入输出接口)给设定好的一个开关线路，由该开关线路关掉一个Phase，即将PSI#(功率状态指示)拉低，使来给CPU供电，VRM就会将降低之后电流供给CPU，继续侦测CPU的负载，这样通过对负载的连续侦测，可以知道目前的CPU处于一个什么样的工作状态，如果其为低能耗工作状态，则丢出一个信号给EC，一方面，让EC告诉OS，将CPU降频到一个合理状态，另一方面，使EC丢出一个信号给开关，这个开关会隔断CPU与VRM的PSI#沟通，迫使VRM关掉一个Phase的供电，直到CPU的负载变化超过设定的范围时，侦测模块将告诉EC停止如上工作，并进入正常的工作模式。

在该实施例中，上述的频率获取模块52和频率调控模块53的具体实现可以集成在上述EC中，当然也可以单独集成在一个芯片中，和电流侦测传感器配合工作，对CPU的频率进行动态调整，来达到CPU耗电量节省的目的。

综上所述，本发明的实施例通过侦测CPU的电流，来判断CPU的负载，并做出动态的管控，来减少开关损耗，降低CPU能耗和提高工作效率，做一个智能的系统，来提高系统的电池使用时间，从实验结果上看，可以节省500mW-800mW，可增加电池使用时间15-30分钟。

另外，如图9所示，本发明的实施例还提供一种终端设备，包括：CPU 61和CPU电源管理装置50，所述CPU电源管理装置50包括：

负载监测模块51，用于监测CPU的当前工作电流，所述工作电流值表示所述CPU的当前负载值；

频率获取模块52，用于根据所述CPU的工作电流值，获得第一频率值，所述第一频率值与所述当前负载对应；

频率调控模块53，用于根据所述第一频率值调整所述CPU工作频率，并保持所述第一频率值。

其中，该频率获取模块52进一步用于，判断若所述CPU的工作电流值是否小于一预设负载电流值，若是，则所述CPU为轻载，并获得与所述轻载相适应的第一频率值。

CPU电源管理装置50还可包括：

电流监测模块54，用于监测CPU在所述第一频率值下的工作电流；

相位控制模块55，用于在所述第一频率值下的工作电流小于一预设相位控制电流时，将所述CPU的工作模式调整为单相位，并保持所述单相位；否则，将所述CPU的工作模式调整为多相位。

更进一步的，该频率调控模块53可具体包括：

判断模块531，用于监测CPU在所述第一频率值下的工作电流，判断所述第一频率值下的CPU工作电流是否达到预设频率控制电流范围内，若达到，则产生第一判断结果；否则，产生第二判断结果；

频率调整模块532，用于根据所述第一判断结果，获取与当前CPU工作电流相适应的第二频率值，将所述第一频率值调整为所述第二频率值，并保持所述第二频率值；或者根据所述第二判断结果一直保持所述第一频率值。

上述图5-图8所述的所有特征均适用该终端设备的实施例中，该终端设备可以具体是一计算机(如笔记本电脑)，也可以是一个移动终端，也可以是任何一个包括有中央处理器CPU的其它智能设备。

该终端设备60具有上述CPU电源管理装置50，通过侦测CPU的电流，来判断CPU的负载，并做出动态的管控，来减少开关损耗，降低CPU能耗和提高工作效率，进而来提高系统的电池使用时间，从实验结果上看，可以节省500mW-800mW，可增加电池使用时间15-30分钟。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (13)

1.一种CPU电源管理方法，其特征在于，包括：

监测CPU的当前工作电流，所述工作电流值表示所述CPU的当前负载值；

根据所述CPU的工作电流值，获得第一频率值，所述第一频率值与所述当前负载对应；

根据所述第一频率值调整所述CPU的工作频率，并保持所述第一频率值。

2.根据权利要求1所述的CPU电源管理方法，其特征在于，所述根据所述CPU的工作电流值，获得第一频率值的步骤具体为：

判断所述CPU的工作电流值是否小于一预设负载电流值，若是，则所述CPU为轻载，并获得与所述轻载相适应的第一频率值。

3.根据权利要求1或2所述的CPU电源管理方法，其特征在于，根据所述第一频率值调整所述CPU工作频率，并保持所述第一频率值的步骤之后还包括：

监测CPU在所述第一频率值下的工作电流；

在所述第一频率值下的工作电流小于一预设相位控制电流时，将所述CPU的工作模式调整为单相位，并保持所述单相位不变一预设时间段；否则，将所述CPU的工作模式调整为多相位。

4.根据权利要求3所述的CPU电源管理方法，其特征在于，所述预设相位控制电流值为10A。

5.根据权利要求4所述的CPU电源管理方法，其特征在于，所述保持所述第一频率值的步骤具体为：

监测CPU在所述第一频率值下的工作电流，判断所述第一频率值下的CPU工作电流是否达到预设频率控制电流范围内，若达到，则获取与当前CPU工作电流相适应的第二频率值，将所述第一频率值调整为所述第二频率值，并保持所述第二频率值；否则，一直保持所述第一频率值。

6.根据权利要求5所述的CPU电源管理装置，其特征在于，所述预设频率控制电流范围包括：至少2个不同的预设频率控制范围，其中每一个预设频率控制范围对应CPU的一工作频率。

7.一种CPU电源管理装置，其特征在于，包括：

负载监测模块，用于监测CPU的当前工作电流，所述工作电流值表示所述CPU的当前负载值；

频率获取模块，用于根据所述CPU的工作电流值，获得第一频率值，所述第一频率值与所述当前负载对应；

频率调控模块，用于根据所述第一频率值调整所述CPU的工作频率，并保持所述第一频率值。

8.根据权利要求7所述的CPU电源管理装置，其特征在于，所述频率获取模块进一步用于，判断所述CPU的工作电流值是否小于一预设负载电流值，若是，则所述CPU为轻载，并获得与所述轻载相适应的第一频率值。

9.根据权利要求7所述的CPU电源管理装置，其特征在于，还包括：

电流监测模块，用于监测CPU在所述第一频率值下的工作电流；

相位控制模块，用于在所述第一频率值下的工作电流小于一预设相位控制电流时，将所述CPU的工作模式调整为单相位，并保持所述单相位；否则，将所述CPU的工作模式调整为多相位。

10.根据权利要求7、8或9所述的CPU电源管理装置，其特征在于，所述频率调控模块包括：

判断模块，用于监测CPU在所述第一频率值下的工作电流，判断所述第一频率值下的CPU工作电流是否达到预设频率控制电流范围内，若达到，则产生第一判断结果；否则，产生第二判断结果；

频率调整模块，用于根据所述第一判断结果，获取与当前CPU工作电流相适应的第二频率值，将所述第一频率值调整为所述第二频率值，并保持所述第二频率值；或者根据所述第二判断结果一直保持所述第一频率值。

11.一种终端设备，包括：CPU和CPU电源管理装置，其特征在于，所述CPU电源管理装置包括：

负载监测模块，用于监测CPU的当前工作电流，所述工作电流值表示所述CPU的当前负载值；

频率获取模块，用于根据所述CPU的工作电流值，获得第一频率值，所述第一频率值与所述当前负载对应；

频率调控模块，用于根据所述第一频率值调整所述CPU的工作频率，并保持所述第一频率值。

12.根据权利要求11所述的终端设备，其特征在于，所述频率获取模块进一步用于，判断所述CPU的工作电流值是否小于一预设负载电流值，若是，则所述CPU为轻载，并获得与所述轻载相适应的第一频率值。

13.根据权利要求11或12所述的终端设备，其特征在于，所述频率调控模块包括：

判断模块，用于监测CPU在所述第一频率值下的工作电流，判断所述第一频率值下的CPU工作电流是否达到预设频率控制电流范围内，若达到，则产生第一判断结果；否则，产生第二判断结果；

频率调整模块，用于根据所述第一判断结果，获取与当前CPU工作电流相适应的第二频率值，将所述第一频率值调整为所述第二频率值，并保持所述第二频率值；或者根据所述第二判断结果一直保持所述第一频率值。

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