CN102301302A - 系统能量的计算 - Google Patents

Abstract

一种系统包括为系统提供系统电流的能量源。该系统还包括耦合到能量源的逻辑。该逻辑接收从对系统中的电流的测量导出的模拟信号，并基于该模拟信号计算系统消耗的能量的量。

Description

系统能量的计算

背景技术

对计算设备（比如个人计算机）的接受已经导致这种设备在一般的业务和生活的近乎所有方面的激增。现在正部署的大量计算机在对环境的影响方面给计算机工业带来了新的挑战。这些挑战之一是计算机从电网消耗的整体电功率。单个计算机的影响通常是最小的，但是数千或者数百万的计算机对电网的组合影响可能是很大的。

通常，尽管了解计算机在任意给定时间的功率汲取的瞬时速率（按瓦特来测量）可能是有帮助的，但是了解总能量消耗（即按瓦特-小时为单位测量的“能量”）对了解和控制电功率的使用可能更有帮助。当前的计算机技术在其确定和报告计算机（比如客户端计算机）的能量使用的能力方面非常有限。

附图说明

为了详细描述本发明的示例实施例，现在将参考附图，附图中：

图1示出根据各个实施例的系统；

图2示出根据各个实施例的方法；

图3-5示出根据各个实施例的各个图形用户接口，通过该图形用户接口，用户可以控制计算机的功率汲取并看到计算机将如何针对用户指定的不同设置来重新配置其自身；

图6示出根据各个实施例的图形用户接口，通过该图形用户接口可以配置计算机中的软件；

图7示出根据各个实施例的系统，其中远程管理实体经由网络访问来自计算机系统的功率和/或能量；

图8示出根据各个实施例的另一方法；以及

图9示出根据各个实施例的例示性的图形显示。

符号和术语

以下描述和权利要求书中通篇使用某些术语来指代特定的系统组件。如本领域技术人员将理解的，计算机公司可以用不同名称指代一组件。本文不意图区分名称不同而功能相同的组件。在以下讨论和权利要求书中，以开放的方式使用术语“包括”和“包含”，并且因此应将其解释为意指“包括，但不限于……”。此外，术语“耦合”意图意指间接、直接、光学或无线电连接。因此，如果第一设备耦合到第二设备，则该连接可以是通过直接电连接、通过经由其他设备和连接的间接电连接、通过光电连接或者通过无线电连接。

术语“能量”指在一段时间内使用的电能量的量。术语“功率”意指使用电能量的速率（例如瞬时速率），并且通过将电流乘以电压来计算。功率通常以“瓦特”为单位来表示。能量通常以瓦特-小时为单位来表示。

具体实施方式

以下讨论针对本发明的各个实施例。尽管这些实施例中的一个或多个可能是优选的，但是所公开的实施例不应被解释为或另外用作限制包括权利要求的本公开的范围。另外，本领域技术人员将理解，以下描述具有广泛的应用，并且任何实施例的讨论仅仅意欲例证该实施例，并且不意图暗示包括权利要求在内的本公开的范围限于该实施例。

图1示出计算机系统10的实施例。如所示，计算机系统10包括耦合到坞站（“插接站”）12的计算机100。在一些实施例中，计算机100可以包括诸如笔记本型计算机的电池供电的计算机。计算机100包括用于在未连接到插接站12或任何交流（AC）功率源时提供功率的电池组110。当计算机100耦合到插接站12时，AC适配器14在导体16上将DC（直流）电流提供给插接站12和计算机100两者中的电子设备。在一些实施例中，AC适配器14可以直接连接到计算机100而不用计算机100耦合到插接站12。

计算机100包括负载102、电池组110、电池充电器112和控制器120。电池组110通过场效应晶体管（FET）114向负载102提供电流。电池充电器112可在计算机100从AC适配器14接收电流时工作。电池充电器112通过电感器113和电阻器115将充电电流提供给电池组110。

负载102包括为计算机100提供其功能性的一个或多个组件。例如，负载102包括处理器104和计算机可读介质（CRM）106。计算机可读介质106包括易失性存储器（例如随机存取存储器）、非易失性储存器（例如硬盘驱动器、致密盘驱动器、只读存储器等）或其组合。一个或多个软件应用108被存储在计算机可读介质106上，并由处理器104执行。

控制器120包括嵌入式控制器，比如键盘控制器。控制器120包括用于诸如累积的功率值122和累积的采样计数值124的各种值的非易失性储存器。控制器120包括在由控制器120执行时为控制器提供在此所述的功能性的固件。

插接站12包括一个或多个外部连接器30和32，用于通过例如外部网络、外部外围设备等向插接站12和计算机100提供外部连接性。插接站12中的负载18包括诸如网络接口控制器、硬盘驱动器、视频接口等的插接站的一个或多个组件。

当AC适配器14连接到插接站12并且计算机100也耦合到插接站12时，AC适配器接收输入的AC电压和电流，并将该AC电压/电流转换成沿着导体16提供到负载18和102的DC输出电压和电流。在这样的配置中，AC适配器14提供用于插接站12和计算机100的大多数或全部工作功率。

根据各个实施例，计算机100计算当计算机100工作在独立模式（例如不耦合到插接站12）时计算机的能量消耗，以及计算当计算机100耦合到插接站12时组合的插接站12和计算机100的能量消耗。插接站12包括插接站电流感测电路20，并且计算机100包括计算机电流感测电路140。插接站的电流传感器电路20的例示性实施例包括感测电阻器34、电流感测放大器22、运算放大器（op amp）24、晶体管26和电阻器28。从AC适配器14流向负载18的工作电流流经电流传感器电阻器34，由此产生跨该电阻器的与插接站的电流成比例的电压。跨电流感测电阻器34的电压被提供给电流感测放大器22并由其放大。来自电流感测放大器22的放大的输出电压被提供给运算放大器24，其与晶体管26和电阻器28合作以将从电流感测放大器22输出的电压转换成电流。因此流经晶体管26的电流38与从AC适配器14经过感测电阻器34流向负载18的电流成比例。

仍参考图1的例示实施例，计算机的计算机电流感测电路140包括一对电阻器142和144。电流感测电阻器142与从AC适配器14流到负载102的电流串联连接。电阻器144耦合在电流感测电阻器142和充电器112之间，如所示。跨电流感测电阻器142产生的电压因此是从AC适配器14流向负载102的工作电流的函数。跨电阻器144的电压是从AC适配器14流到插接站12中的负载18的电流的函数。跨电阻器142和144的组合的电压160因此是从AC适配器14提供给计算机100和插接站12的总电流的函数。

充电器112从计算机的计算机电流感测电路140接收输入电压160并将输出信号（ICS）提供给运算放大器130。从充电器112的ICS输出提供给运算放大器130的电压与插接站12和计算机100的组合电流成比例。运算放大器130将该电压放大并将放大的电压提供给控制器120。来自充电器112的ICS端子的输出电压及因此运算放大器130的输出包括与流向计算机100的负载102和插接站12的负载18的组合电流成比例的模拟信号。在本公开中，模拟信号指代来自充电器112的输出ICS信号或者来自运算放大器130的输出信号。控制器120接收来自运算放大器130的输出模拟信号，并将该信号用于随后对系统10消耗的能量的量的计算。来自充电器112/运算放大器130的模拟信号指示在其中计算机100不连接到插接站12或者AC适配器14并因此仅依靠电池功率而工作的情形下来自电池的输出电流。但是，当计算机100直接连接到AC适配器14（没有插接站12）时，该模拟信号指示从AC适配器14到计算机的负载102的输出电流。更进一步地，当计算机100耦合到插接站12并且AC适配器14连接到插接站时，从充电器112/运算放大器130到控制器120的模拟信号指示从AC适配器14分别到插接站12和计算机100中的负载18和102两者的总工作电流。因此，一个电路提供了正提供的任何工作电流的指示，而不管正使用什么能量源（电池110、AC适配器）和配置（独立计算机、计算机/插接站）。

功率可以计算为电流和电压的乘积。来自充电器112的输出模拟信号（ICS输出）或来自运算放大器130的输出模拟信号是与系统10的总工作电流成比例的电压。如果适当并且视情况而定，该电压值被缩放，并乘以表示系统10从AC适配器14或者电池110接收的电压的值。该电压可以直接提供给控制器120，如图1所示，或者可以被编程到控制器中。

根据各个实施例，能量计算部分地由控制器120执行并且部分地由在处理器104执行下的软件108执行。图2示出计算机100通过其计算能量的例示性方法200。控制器120重复地对AC适配器114（或电池110）提供给系统10的电流和电压进行采样（202）。如果电压被编程到控制器120中，则实际不进行电压采样。可以按期望设置采样的周期，比如每秒四次、每秒一次等。软件应用108也被编程用于相同的采样周期。在204，控制器120计算与每个采样对应的功率值。在至少一些实施例中，通过将采样的电流乘以电压计算功率值。在206，控制器累积计算的功率值以产生累积功率值122，其被存储在控制器中。即，每个计算的功率值被加到所有先前功率值的和。在208，控制器120还累积采样计数值以产生累积计数值124。此动作例如可以通过以下方式来进行：控制器递增计数器以提供在某些实施例中指定已经在其上计算累积功率值122的采样的数量的值。即使处理器104功率下降（例如在S3、S4或S5状态——系统仍接收来自AC适配器14的功率，或者使用电池组110），控制器130也可以监视和存储功率值、累积功率值和累积计数值。

当软件应用108在处理器104上运行时，该软件应用从控制器120读取累积功率值122和累积采样计数值124（210）。在212，软件应用基于累积功率值122和累积采样计数值124计算系统10的能量消耗。在一些实施例中，通过将累积功率值122除以累积采样计数值124来计算系统10的平均功率汲取而进行此计算。软件应用108还将平均功率汲取乘以与该累积计数值对应的时间量。例如，如果软件知道采样周期是一次/秒并且累积采样计数值124是3600，则软件确定3600秒（即一个小时）对应于累积采样计数值并且将该时间段（一小时）乘以平均功率汲取来计算能量（瓦特-小时）。

再次参考图1，软件应用108还可以创建和/或更新包含计算的功率和能量信息的日志文件109。日志文件109被存储在计算机可读介质106上。日志文件109中包含的信息可以是系统的平均功率汲取（例如按瓦特提供的）和系统的能量消耗（例如按瓦特-小时提供的）。软件应用108可以周期性地（例如每分钟一次、每小时一次等）或者在发生诸如系统状态转换（例如S0到S4/S5等）的离散事件时将功率和/或能量值存储在日志文件109中。在一些实施例中，日志文件109是“DAT”文件格式。

软件应用108也提供另外的功能性。例如，软件应用提供图形用户接口（GUI），通过该图形用户接口，用户可以查看关于系统的功耗的信息，并调整系统的功耗。图3示出一个示例GUI 300，通过GUI 300，软件应用108在302例示出系统10正依靠电池功率（不是AC适配器）工作，电池99%充电，以及在当前的平均功率汲取水平下，电池应该持续大约另外的7小时38分钟。该GUI还示出12瓦特的平均功率汲取（304）。该GUI在306还示出实现显示的平均功率汲取的系统的当前配置设置。如图3的例子中所示，计算机10的蓝牙收发器已经关闭，无线LAN（局域网）收发器已经开启，操作系统的Aero和Animation支持（微软公司的Vista操作系统的部分）已经开启，操作系统的动态功率方案已经开启并且被设置到最优化水平（例如Vista和XP操作系统的部分），并且功率助理设置被设置在水平4。

配置设置306在一些实施例中基于用户如何调整了软件滑块308的控制件310或者在其他实施例中基于其他软件控制机制。可以由用户（例如经由鼠标）将控制件310从滑块308的一端移动到另一端以及移动到它们之间的各个位置。滑块的左侧相比于功率注重系统性能，并且滑块的右侧边缘相比于性能注重能量节约。如可见的，控制件310已经被设置在滑块308的中间。对于该位置，软件应用108已经确定将要设置列在滑块上方的配置设置，如所示的。随着用户将控制件移动到一侧或另一侧，软件应用108将动态地确定与用户如何调整了滑块308对应的一组新的配置设置。因此滑块308可以由用户用来指定计算机系统10的功率/能量消耗目标。

图4示出在计算机连接到AC适配器114或者插接站12时的GUI 300。在302处示出的图形绘出系统10连接到AC适配器或者插接站，并且电池充满电。图5示出其中用户已经将控制件310移动到中心位置的GUI。在用户释放控制件310之前（例如在用户释放鼠标按钮之前），软件应用计算将由该特定选择的滑块设置所导致的剩余电池寿命的估计312。图5所示的估计是3小时53分钟。

软件应用108可以关于哪些系统设备和特征可以由软件应用108动态配置而被编程。图6示出了例示性GUI 400，其提供各种复选框以使得用户能够选择/取消选择用户想要或者不想要软件应用108基于滑块308设置动态配置哪些设备/特征。在用户选择不同的滑块308设置时，复选框402允许用户指定软件应用108是否具有对计算机100的蓝牙收发器的控制。还提供了用于系统的集成无线LAN收发器、集成无线广域网（WWAN）设备、功率计划和Aero和Animation能力的另外的复选框404-410。在一些实施例中，软件应用108将仅能够动态地开启/关闭由图6的配置GUI 400允许的那些设备/特征。例如，当用户调整滑块时，被勾选的那些项不能由软件应用108动态地控制。

图7的例子示出系统10可以由远程管理实体500经由网络502访问。网络502包括LAN、广域网（WAN）（例如因特网）或者其他类型的网络。远程管理实体500包括使得远程管理实体500能够访问系统10的计算机，比如服务器执行软件512。软件512被存储在计算机可读介质510上并由处理器508执行以向远程管理实体500提供在此所述的功能性。远程管理实体500还包括诸如显示设备或打印机的输出设备504。

由远程管理实体执行的至少一个功能是限制哪些设备可以由系统10（其表示对于远程管理实体（“服务器”）的“客户端”）动态地配置。图8示出了例示性方法，其中在550，服务器的处理器508接收来自远程管理实体500的用户的输入。该输入指定客户端计算机（例如系统10）中的哪些设备（例如蓝牙收发器、WLAN收发器、WWAN收发器等）将由客户端计算机中的软件108动态地配置。在552，图8的例示性方法包括服务器的处理器508将配置设置传输到客户端计算机（系统10），中继这种用户输入以防止客户端计算机中的软件108能够动态地配置所传输的配置设置中指定的一个或多个设备。客户端计算机接受来自服务器的配置设置并相应地配置其自己的软件108。如果例如，远程管理实体500的用户指定软件108将不动态地控制其蓝牙收发器，则软件108的用户将不能选择蓝牙收发器来将其动态配置为根据滑块控制件310选择实现功率设置。在这样的实施例中，软件108不能忽略（override）远程管理实体500施加于其上的限制。服务器处理器508也可以被配置为忽略对于关于软件108的图标是否将被显示在客户端计算机的桌面“系统盘（system tray）中”、软件108在显示器上更新其数据（例如计算机的能量使用的成本等）的刷新率以及软件108是否计算电成本（操作计算机的电成本）或者工作成本计算是否由远程管理实体进行的控制。单位电成本可以被手动编程到客户端计算机系统10或者远程管理实体500中。

远程管理实体500具有各种附加设置，包括定义软件108是否可用于运行在客户端计算机上的仅代理模式、阻止用户安装软件108的安装阻挡以及指定从系统10收集数据（例如功率、能量等）的频率的数据收集速率。远程管理实体500还可以访问和读取系统10的日志文件（或者到该日志文件的路径）。远程管理实体500还可以能够访问（例如读访问）由软件108用来计及例如电阻器142、144从一个系统10到另一系统的容限变化的校准状态和当前增益/偏移值。

由远程管理实体500执行的至少一个其他功能是访问一个或多个系统10的日志文件109。因此可以由远程管理实体500从日志文件读取功率汲取和能量数据，或者远程管理实体500可以具有通过网络502传送到远程管理实体500的日志文件的副本。远程管理实体500可以处理和/或显示来自日志文件109的信息。远程管理实体500可以收集来自多个系统10的日志文件信息，汇聚其数据并在输出设备504上图形地显示这样的汇聚的结果。显示的信息可以是图形形式的，比如线图、条形图、饼形图等。

如图7所示，系统10也包括输出设备111，其在至少一些实施例中包括显示设备或打印机。软件应用108使系统10的用户能够查看日志109的内容。在至少一些实施例中，日志文件信息可以诸如利用饼形图、条形图等以图形形式示出。

图9示出可在输出设备111（图7）上显示的示例图形用户接口，其中计算机系统10（例如软件108）已经计算了在指定的日期/时间范围期间在客户端计算机不工作（off）时以及还在这样的计算机工作时操作客户端计算机的成本。用户与图形用户接口交互以指定日期/时间范围、要计算和显示的单位（成本）以及图的片段（工作/不工作）。点击“绘制”按钮使得图9所示的饼形图被显示。另外或替换地，可以显示条形图，其中y轴表示时间，并且x轴表示单位选择。线图将类似于条形图和饼形图，但是将跟踪每个片段选择（工作、不工作）作为随时间的单独的线而不是条形或者饼楔形。该能力使得用户能够更好地理解计算机系统10的能量消耗。

以上讨论意图例示本发明的原理和各个实施例。一旦完全理解以上公开，各种变化和修改对于本领域技术人员将变得显而易见。以下权利要求意图被解释为包含所有这样的变化和修改。

Claims (20)

1.一种系统，包括：

功率源，其为所述系统提供系统电流；以及

耦合到所述功率源的逻辑，所述逻辑接收从对所述系统中的电流的测量导出的模拟信号，并基于所述模拟信号计算所述系统消耗的能量的量。

2.如权利要求1所述的系统，其中所述逻辑包括控制器，所述控制器周期性地对所述模拟信号采样，并根据所述模拟信号计算功率值，并累积功率值以产生累积功率值。

3.如权利要求2所述的系统，其中所述控制器还累积与所述累积功率值有关的采样计数值。

4.如权利要求3所述的系统，其中所述逻辑还包括由处理器执行的软件，所述软件使用来自所述控制器的所述累积功率值和所述累积采样计数值来计算所述能量的量。

5.如权利要求3所述的系统，其中所述逻辑还包括由处理器执行的软件，所述软件将所述累积功率值除以所述累积采样计数值来计算平均功率值。

6.如权利要求5所述的系统，其中所述软件通过将所述平均功率值乘以与所述累积采样计数值对应的时间量来计算所述能量的量。

7.如权利要求1所述的系统，其中所述逻辑接收指示所述系统中的电压的第二模拟信号，并基于所述第一和第二模拟信号两者来计算消耗的能量的量。

8.如权利要求1所述的系统，其中所述能量源包括AC适配器。

9.如权利要求1所述的系统，其中所述逻辑被提供在计算机中，以及所述系统还包括所述计算机耦合到的插接站，所述插接站包括插接站电流感测电路，并且所述计算机包括计算机电流感测电路，其中流经计算机电流感测电路的电流是所述计算机中的电流和经过所述插接站电流感测电路的电流的函数。

10.如权利要求9所述的系统，还包括电池充电器，以及所述计算机电流感测电路连接在所述电池充电器的输入端子两端以为所述电池充电器提供从所述计算机中的电流和所述插接站中的电流导出的输入电压。

11.如权利要求10所述的系统，其中所述电池充电器产生要被提供给所述逻辑的所述模拟信号。

12.一种方法，包括：

控制器重复地对从交流（AC）适配器接收电流的计算机系统的电流进行采样；

所述控制器计算与每个采样的电流对应的功率值；

所述控制器累积所述功率值以产生累积功率值；

所述控制器累积采样计数值以产生累积采样计数值；

在处理器而不是所述控制器上执行的软件应用读取累积功率值和累积采样计数值；以及

所述软件应用基于所述累积功率值和所述累积采样计数值计算该计算机系统的能量消耗。

13.如权利要求12所述的方法，其中所述控制器重复地对计算机系统的电流进行采样包括所述控制器重复地对流经插接站和流经耦合到该插接站的计算机的AC适配器电流进行采样。

14.如权利要求12所述的方法，还重复地采样计算机系统的电压，以及所述控制器通过将采样的电流乘以采样的电压计算功率值。

15.如权利要求12所述的方法，其中所述控制器将所述累积功率值和所述累积计数值存储在所述控制器的非易失性储存器中。

16.如权利要求12所述的方法，其中所述软件应用将所述累积功率值除以所述累积采样计数值来产生平均功率值。

17.如权利要求13所述的方法，其中所述软件应用将所述平均功率值乘以与所述累积计数值对应的时间段来计算该计算机系统的能量消耗。

18.如权利要求12所述的方法，还包括软件应用将计算的能量消耗记录在盘驱动器上的文件中。

19.一种系统，包括：

处理器；以及

耦合到所述处理器的储存器，所述储存器包含能够由所述处理器执行的软件应用；

所述处理器在所述软件应用的执行下获得依靠交流（AC）适配器工作的计算机的能量消耗值，并将所述能量消耗值以图形形式提供给该系统的用户。

20.一种服务器实现的方法，包括：

服务器处理器接收来自用户的指定客户端计算机中的哪些设备将由所述客户端计算机中的软件动态配置的输入，所述软件在操作中动态地配置客户端计算机来实现所选的功率目标；以及

所述服务器处理器将配置设置传输到所述客户端计算机以阻止客户端计算机中的软件能够动态地配置在传输的配置设置中指定的一个或多个设备。

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