CN103677192B - 具有电源管理机制的电子装置及其电源管理方法 - Google Patents

具有电源管理机制的电子装置及其电源管理方法 Download PDF

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Abstract

提供一种具有电源管理机制的电子装置及其电源管理方法。电子装置包括多核心处理器以及温度感测器。其中，多核心处理器具有多个处理器核心。温度感测器耦接至多核心处理器，用以感测多核心处理器的温度，并据以判断电子装置是否自效能优先模式进入降频模式。其中，当多核心处理器的温度大于第一温度临界值时，多核心处理器控制电子装置进入第一降频模式，并且动态调整核心致能个数。其中，当多核心处理器的温度大于第二温度临界值时，多核心处理器控制电子装置进入第二降频模式。上述的第一温度临界值小于第二温度临界值。如此一来，达成减少电子装置的功率消耗以及延缓温度上升的功效。

Description

具有电源管理机制的电子装置及其电源管理方法
技术领域
本发明是有关于一种电子装置及其电源管理方法，且特别是有关于一种具有多核心处理器的电子装置及其电源管理方法。
背景技术
近年来，智能型手机和平板计算机等可携式电子装置快速地普及并逐渐融入人们的日常生活中。这类装置所提供的多样化功能，伴随着数据处理量的爆炸性成长，也因此已知单一核心处理器的电子装置已无法达到良好的执行效率。
为提升处理器的执行效率与运算能力，进而发展出多核心处理器架构的电子装置，多核心处理器所需要的平均功率消耗及所增加的温度曲线与单一核心处理器有着相当程度的差异。然而，在强调提升处理器执行效率与运算速度的同时，如何控制电子装置的温度并且降低功率消耗以节省能源，是电子产品取得竞争优势的重要关键技术。
图1是一种已知具有多核心处理器的电子装置的核心致能个数示意图。请参照图1，已知的电子装置原本处理器核心的运行数目为4个，并且以每500毫秒(ms)为单位来调整处理器核心的运行数目。然而在500毫秒时，因为多核心处理器的温度T大于电子装置的可容许温度Ttole(T＞Ttole)，因此电子装置调降处理器核心的运行数目为2个。如此一来，多核心处理器的元件温度或表面温度便会降低。然而，若使用者正在利用电子装置执行高动态的电子游戏时，处理器核心的运行数目瞬间调降会直接影响系统效能，导致电子游戏的画面缺乏顺畅的视觉效果，容易引起使用者的不快感。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种具有电源管理机制的电子装置及其电源管理方法，达成减少电子装置的功率消耗以及延缓温度上升的功效，同时还可维持系统效能，以维持使用者观赏的舒适度。
本发明提出一种具有电源管理机制的电子装置，包括多核心(multi-core)处理器以及温度感测器。其中，多核心处理器具有多个处理器核心。温度感测器耦接至多核心处理器，用以感测多核心处理器的温度，据以判断电子装置是否自效能优先模式进入降频模式。当多核心处理器的温度大于第一温度临界值时，多核心处理器启动第一降频模式藉以动态调整核心致能个数。其中，核心致能个数代表该些处理器核心被致能的个数。当多核心处理器的温度大于第二温度临界值时，多核心处理器控制电子装置进入第二降频模式藉以固定该核心致能个数。上述的第一温度临界值小于第二温度临界值。
在本发明的一实施例中，上述的具有电源管理机制的电子装置还包括耦接至多核心处理器的电源控制单元。电源控制单元用以设定切换频率。多核心处理器依据此切换频率来周期性切换核心致能个数，以使核心致能个数在第一设定值与第二设定值之间进行周期性切换。上述的第二设定值小于第一设定值。
在本发明的一实施例中，上述的电源控制单元判断目前帧率(frame rate)变化量是否小于一预设帧率变化量，若是，该电源控制单元更新切换频率。并且，多核心处理器依据更新后的切换频率来周期性切换核心致能个数。
在本发明的一实施例中，上述的电源控制单元降低切换频率，而多核心处理器据以控制核心致能个数处于第二设定值的时间周期增加，而使核心致能个数处于第一设定值的时间周期维持不变。
在本发明的一实施例中，上述的当电子装置进入第二降频模式后，多核心处理器固定核心致能个数为第三设定值。上述的第三设定值小于第一设定值。
在本发明的一实施例中，上述的电子装置为智能型手机、笔记本型计算机、轻薄型笔记本型计算机或平板计算机其中之一。
在本发明的一实施例中，上述的温度感测器为热敏电阻(Thermistor)、热电偶(Thermalcouple)或热敏二极管(ThermalDiode)其中之一或其组合。
本发明还提供一种电源管理方法，适用于具有多核心处理器的电子装置。此电源管理方法包括下列步骤。先感测多核心处理器的温度，据以判断电子装置是否自效能优先模式进入降频模式。当多核心处理器的温度大于第一温度临界值时，启动第一降频模式藉以动态调整多核心处理器的核心致能个数。其中核心致能个数代表多核心处理器中被致能的多个处理器核心的个数。当多核心处理器的温度大于第二温度临界值时，启动第二降频模式藉以固定核心致能个数。上述的第一温度临界值小于第二温度临界值。
基于上述，本发明所提供的电子装置及其电源管理方法利用动态调整处理器核心的运行数目的技术，来达成减少电子装置的功率消耗以及延缓温度上升的功效，同时还可维持系统效能，以确保电子装置在降频模式中仍可维持使用者观赏的舒适度。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。
附图说明
图1是一种已知具有多核心处理器的电子装置的核心致能个数示意图。
图2是依照本发明一实施例所绘示的电子装置的方块图。
图3是依照本发明的一实施例所绘示的一种电源管理方法的流程图。
图4是依照本发明一实施例所绘示的一种动态调整多核心处理器的核心致能个数示意图。
图5是依照本发明另一实施例所绘示的电源管理方法的流程图。
图6(a)至图6(c)是依照本发明另一实施例所绘示的更新切换频率的示意图。
[主要元件标号说明]
200：电子装置 210：多核心处理器
220：温度感测器 230：电源控制单元
212-1、212-2、212-N：处理器核心P1、P2、P3：时间周期
S310～S330：一实施例的电源管理方法的各步骤
S510～S580：另一实施例的电源管理方法的各步骤
具体实施方式
为了避免在具有多核心处理器的电子装置中，因为处理器核心的运行数目瞬间调降导致系统效能降低的情况发生，本发明遂利用动态(Dynamic)调整处理器核心的运行数目的技术，来达成减少电子装置的功率消耗(Powerconsumption)以及降低温度的效果，同时还可维持系统效能，避免引起使用者的不快感。本发明便是基于上述观点所发展出的一种电子装置及其电源管理方法。为了使本发明的内容更为明了，以下列举实施例作为本发明确实能够据以实施的范例。
图2是依照本发明一实施例所绘示的电子装置的方块图。请参照图2，本实施例的电子装置200例如是智能型手机、笔记本型计算机、轻薄型笔记本型计算机(Ultrabook)或平板计算机等，不限于上述。电子装置200包括多核心处理器210、温度感测器220以及电源控制单元230。
多核心处理器210具有多个处理器核心212-1、212-2、…、212-N，其中N为大于1的正整数。各个处理器核心212-1、212-2、…、212-N可为具有相同或不同运算功能的处理器核心，在此不加以限制。
温度感测器220耦接至多核心处理器210，温度感测器220的数目可为一个或多个。在一实施例中，温度感测器220可设置于多核心处理器210的内部，用以感测多核心处理器210的核心温度。在另一实施例中，温度感测器220可设置于多核心处理器210的外部，用以感测多核心处理器210的表面温度。无论温度感测器220是设置于多核心处理器210的内部或外部，皆以靠近热源(容易过热的工作元件，例如主要芯片组)为主要设置点。温度感测器220可以是热敏电阻(Thermistor)、热电偶(Thermalcouple)或热敏二极管(ThermalDiode)等温度感测元件。在一实施例中，温度感测器220例如是由热敏二极管加上模拟数字转换器所构成的数字温度感测器(Digital ThermalSensor,DTS)。温度感测器220的数目可为一个或多个，在此不加以限制。
电源控制单元230耦接至多核心处理器210，其可为固件或软件所实现的功能模块，而可用以根据电子装置的系统效能来动态调整切换频率。以使多核心处理器210根据电源控制单元230所设定的切换频率来切换处理器核心212-1、212-2、…、212-N的致能(开启)总数。
图3是依照本发明的一实施例所绘示的一种电源管理方法的流程图。请参照图3，本实施例的方法适用于图2的电子装置200，以下即搭配图2中的各项元件说明本实施例电源管理方法的详细步骤：
为方便后续说明，本实施例假设多核心处理器210中具有4个处理器核心212-1、212-2、212-3以及212-4。首先于步骤S310中，温度感测器220先感测多核心处理器210的温度，并且将检测到的温度信息传送给多核心处理器210，据以判断电子装置200是否自效能优先(Performance priority)模式进入降频模式。在本实施例中，效能优先模式例如是致能(即，开启)电子装置200的所有处理器核心，也就是使电子装置200的4个处理器核心212-1、212-2、212-3以及212-4皆全速运行，以达到最佳执行效率。
由于所有处理器核心皆全速运行的情况下，功率消耗(Power Consumption)大且温度上升速度快。当多核心处理器210的温度超过可容许的温度上限值，则容易产生热当或零件毁损的情况发生。因此，当多核心处理器的温度过高时，本发明遂将电子装置200自效能优先模式进入降频模式。
如步骤S320所述，当多核心处理器210的温度大于的一温度临界值时，启动第一降频模式藉以动态调整多核心处理器210的核心致能个数。其中核心致能个数代表多核心处理器中被致能的处理器核心的个数。图4是依照本发明一实施例所绘示的一种动态调整多核心处理器的核心致能个数示意图。请配合参照图4，在时间点t1之前，电子装置200是处于效能优先模式，因此多核心处理器210中的4个处理器核心同时开启。然而，在时间点t1时，由于多核心处理器210的温度T大于第一温度临界值T1(T>T1)，故启动第一降频模式。也就是说，多核心处理器210动态调整多核心处理器210的核心致能个数，使核心致能个数在第一设定值与第二设定值之间进行周期性切换。在本实施例中，第一设定值例如为4，第二设定值例如为1，时间点t1与t2的时间差为10毫秒。也就是说，在时间点t1与t2之间，多核心处理器210仅开启1个处理器核心；在时间点t2与t3之间，多核心处理器210开启4个处理器核心；依此类推。其切换的时间周期为20毫秒，切换频率为(1/0.02)赫兹(Hz)。
须说明的是，若以相同的时间(例如时间点t1与t4之间)进行计算，图1以2个处理器核心运行的功率消耗与本实施例在4个处理器核心与1个处理器核心之间运行的功率消耗相同，皆具有节省能源的功效。然而，本发明通过快速切换多核心处理器210的核心致能个数，使得系统效能仍可大约维持在4个处理器核心的效能，让使用者不易察觉电子装置200的效能变化。然而，图1所示的降频方法仅能维持2个处理器核心的效能。据此，本发明同时具有延迟温度上升、节省能源并且维持系统效能的功效。
但若电子装置200因多核心处理器210执行时间过长等因素导致多核心处理器210的温度继续升高时，则本实施例还包括启动第二降频模式。如步骤S330所述，当多核心处理器210的温度大于第二温度临界值时，控制电子装置进入第二降频模式，其中第一温度临界值小于第二温度临界值。请继续参照图4，假设在时间点t5时，温度感测器220所感测的温度T大于第二温度临界值T2时，则核心致能个数固定为第三设定值，在本实施例中，第三设定值例如是2。也就是说，在时间点t5之后，电子装置仅以2个处理器核心来运行。其中，第三设定值小于第一设定值即可，在此不加以限制。另外，本实施例的第一温度临界值例如为80℃，第二温度临界值例如为90℃。
一般来说，电子装置的显示画面是否具有顺畅的视觉效果会直接影响使用者的观赏舒适度。而执行游戏或影片所需的系统效能可由帧率(frame rate)，或称为画面更新率，来作为判断准则。测量单位为「每秒显示帧数」(frame persecond，FPS)。因此，本发明更进一步提出将帧率变化量一并纳入考虑的实施例，以确保电子装置在降频模式中仍可维持使用者观赏的舒适度。
图5是依照本发明另一实施例所绘示的电源管理方法的流程图。以下请配合参照图2与图5。
首先在本实施例中，假设电子装置200的4个处理器核心212-1、212-2、212-3以及212-4皆全速运行，并且可达到帧率为60FPS的执行效率。
于步骤S510中，温度感测器220先感测多核心处理器210的温度，并且将检测到的温度信息传送给多核心处理器210，据以判断多核心处理器210的温度是否大于第一温度临界值。在本实施例中，第一温度临界值设定为80℃，其可由使用者依据实际应用情况设定之。若是，则电子装置200自效能优先模式进入降频模式并接续步骤S520。
在步骤S520中，电源控制单元230会设定初始切换频率。请参照图6，图6(a)至图6(c)是依照本发明另一实施例所绘示的更新切换频率的示意图。请先参照图6(a)，切换的时间周期P1为20毫秒，初始切换频率为(1/0.02)赫兹(Hz)。
于步骤S530，多核心处理器210则依据目前的切换频率周期性地切换核心致能个数。本实施例假设多核心处理器210在开启4个处理器核心与开启1个处理器核心之间进行切换。
接着于步骤S540，电源控制单元230判断电子装置200的目前帧率变化量是否小于一预设帧率变化量。本实施例的预设帧率变化量设定为5FPS。在此假设帧率变化量在5FPS范围之内，使用者并无法察觉系统效能的变化。换句话说，帧率在55FPS～60FPS之间为可容许的帧率变化量。预设帧率变化量可由使用者依据实际情况设定之，不限于此。
若多核心处理器210依据初始切换频率为(1/0.02)赫兹进行动态切换的目前帧率变化量为2FPS，也就是电子装置200的帧率降为58FPS。因此，电源控制单元230判断电子装置200的目前帧率变化量(即60FPS-58 FPS=2FPS)并未大于预设帧率变化量(即5FPS)，因此接续步骤S550，电源控制单元230继续更新切换频率。
接下来请参照图6(b)，切换的时间周期P2增加为30毫秒，切换频率则降低为(1/0.03)赫兹。多核心处理器210则依据更新后的切换频率周期性地切换核心致能个数。但须注意的是，多核心处理器210控制核心致能个数处于1个核心数的时间增加，而使核心致能个数处于4个核心数的时间维持不变。假设多核心处理器210依据切换频率为(1/0.03)赫兹进行动态切换的帧率降为56FPS。电源控制单元230判断电子装置200的目前帧率变化量(即60FPS-56FPS=4FPS)并未大于预设帧率变化量(即5FPS)，因此继续步骤S550来更新切换频率。
再请参照图6(c)，切换的时间周期P3增加为40毫秒，切换频率则降低为(1/0.04)赫兹。多核心处理器210同样依据更新后的切换频率周期性地切换核心致能个数。假设多核心处理器210依据切换频率为(1/0.04)赫兹进行动态切换的帧率降为54FPS。电源控制单元230判断电子装置200的目前帧率变化量(即60FPS-54FPS=6FPS)大于预设帧率变化量(即5FPS)，因此接续步骤S560。
温度感测器220感测多核心处理器210的温度，并且将检测到的温度信息传送给多核心处理器210，据以判断多核心处理器210的温度是否大于第二温度临界值。在本实施例中，第二温度临界值设定为90℃，其可由使用者依据实际应用情况设定之，不限于此。
若多核心处理器210的温度不大于第二温度临界值，则返回步骤S530，维持目前的切换频率(1/0.04)以周期性地切换核心致能个数。若多核心处理器210的温度大于第二温度临界值，则接续步骤S570，代表多处理核心的温度上升过快，因此改为固定核心致能个数，不再进行动态切换。举例来说，可将核心致能个数设定为1。也就是在执行步骤S570时，电子装置200仅固定开启处理器核心212-1、212-2、212-3或212-4的其中之一。
综上所述，本发明利用动态(Dynamic)调整处理器核心的运行数目的技术，来达成减少电子装置的功率消耗(Power consumption)以及延缓温度上升的功效，同时还可维持系统效能，以确保电子装置在降频模式中仍可维持使用者观赏的舒适度。此外，还可通过设定预设帧率变化量来控制动态切换的频率，以确保电子装置的显示画面具有顺畅的视觉效果。
虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视所附的权利要求范围所界定者为准。

Claims (10)

1.一种具有电源管理机制的电子装置，包括：
一多核心处理器，具有多个处理器核心；
一温度感测器，耦接至该多核心处理器，感测该多核心处理器的温度，据以判断该电子装置是否自一效能优先模式进入一降频模式，
其中当该多核心处理器的温度大于一第一温度临界值时，该多核心处理器启动一第一降频模式藉以动态调整一核心致能个数，其中该核心致能个数代表该多个处理器核心被致能的个数，
其中当该多核心处理器的温度大于一第二温度临界值时，该多核心处理器启动一第二降频模式藉以固定该核心致能个数，其中该第一温度临界值小于该第二温度临界值；以及
一电源控制单元，耦接该多核心处理器，设定一切换频率，判断一目前帧率变化量是否小于一预设帧率变化量，若是，该电源控制单元更新该切换频率，该多核心处理器依据更新后的该切换频率周期性切换该核心致能个数。
2.根据权利要求1所述的具有电源管理机制的电子装置，其中该多核心处理器依据该切换频率来周期性切换该核心致能个数，以使该核心致能个数在一第一设定值与一第二设定值之间进行周期性切换，其中该第二设定值小于该第一设定值。
3.根据权利要求2所述的具有电源管理机制的电子装置，其中：
该电源控制单元降低该切换频率，该多核心处理器据以控制该核心致能个数处于该第二设定值的时间周期增加，而使该核心致能个数处于该第一设定值的时间周期维持不变。
4.根据权利要求2所述的具有电源管理机制的电子装置，其中当该电子装置进入该第二降频模式后：
该多核心处理器固定该核心致能个数为一第三设定值，其中该第三设定值小于该第一设定值。
5.根据权利要求1所述的具有电源管理机制的电子装置，其中该电子装置为一智能型手机、一笔记本型计算机、一轻薄型笔记本型计算机或一平板计算机其中之一。
6.根据权利要求1所述的具有电源管理机制的电子装置，其中该温度感测器为一热敏电阻、一热电偶或一热敏二极管其中之一或其组合。
7.一种电源管理方法，用于具有一多核心处理器的一电子装置，该电源管理方法包括下列步骤：
感测该多核心处理器的温度，据以判断该电子装置是否自一效能优先模式进入一降频模式；
当该多核心处理器的温度大于一第一温度临界值时，启动一第一降频模式藉以动态调整该多核心处理器的一核心致能个数，其中该核心致能个数代表该多核心处理器中被致能的多个处理器核心的个数；以及
当该多核心处理器的温度大于一第二温度临界值时，启动一第二降频模式藉以固定该核心致能个数，其中该第一温度临界值小于该第二温度临界值，
其中动态调整该多核心处理器的该核心致能个数的步骤包括包括：
设定一切换频率；
(a)判断该电子装置的一目前帧率变化量是否小于一预设帧率变化量；
(b)若是，更新该切换频率，并使该多核心处理器依据更新后的该切换频率周期性切换该核心致能个数；以及
(c)重复上述步骤(a)、(b)，直至该目前帧率变化量大于或等于该预设帧率变化量为止。
8.根据权利要求7所述的电源管理方法，其中控制该电子装置进入该第一降频模式，并且动态调整该多核心处理器的该核心致能个数的步骤包括：
依据该切换频率周期性切换该核心致能个数，其中该核心致能个数在一第一设定值与一第二设定值之间进行周期性切换，且该第二设定值小于该第一设定值。
9.根据权利要求8所述的电源管理方法，其中该步骤(b)包括：
降低该切换频率，并且控制该核心致能个数处于该第二设定值的时间周期增加，而使该核心致能个数处于该第一设定值的时间周期维持不变。
10.根据权利要求8所述的电源管理方法，其中控制该电子装置进入该第二降频模式的步骤包括：
将该核心致能个数固定为一第三设定值，其中该第三设定值小于该第一设定值。
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