CN111208896A

CN111208896A - 基于功耗参数的Intel笔记本性能的优化方法和系统

Info

Publication number: CN111208896A
Application number: CN202010011487.9A
Authority: CN
Inventors: 汪健
Original assignee: Xian Wingtech Electronic Technology Co Ltd
Current assignee: Xian Wingtech Electronic Technology Co Ltd
Priority date: 2020-01-06
Filing date: 2020-01-06
Publication date: 2020-05-29
Anticipated expiration: 2040-01-06
Also published as: CN111208896B

Abstract

本发明公开了一种基于功耗参数的Intel笔记本性能的优化方法和系统，涉及功耗控制技术领域，该优化方法包括以下步骤：检测是否接入电源适配器，并获取电池电量；在接入电源适配器并且电池电量大于等于第一预设阈值时，进行第一优化方式：启动HPB功能，并关闭PsysPL调整机制，将电源适配器一阶保护点的响应时间设置为1ms；在未接入电源适配器或/和电池电量小于等于第二预设阈值时，进行第二优化方式：关闭HPB功能，开启PsysPL调整机制，将电源适配器一阶保护点的响应时间设置为60ms。本发明实施例可以可以有效的提高了笔记本电脑在电池不具备HPB能力时的系统性能。

Description

基于功耗参数的Intel笔记本性能的优化方法和系统

技术领域

本发明实施例涉及笔记本电脑技术领域，具体涉及一种基于功耗参数的 Intel笔记本性能的优化方法和系统。

背景技术

笔记本电脑的性能每年都在提高，与其搭配的电源适配器应对日益增长的功耗需求变得越来越捉襟见肘，即使目前绝大数笔记本电脑的电池都具备升压放电的功能(即在适配器达到额定功耗时，可以让电池辅助向系统供电)，但为了避免在电脑接着适配器电池电量仍然会放空的现象出现，在电池电量较低时设计者都需要取消此项功能。单纯的用更大功率的电源适配器进行替代，不但会造成浪费(毕竟大多数情况下适配器都可以满足系统功耗需求)，同时也会增加整机的成本，影响笔记本电脑的便携性。为了平衡系统性能与瞬时高功耗二者的关系，Intel分别针对CPU和系统的功耗定义了Power Limit(简称PL,包含PL1～PL4)，System Power limit(简称PsysPL，包含PsysPL1～PsysPL3，Time window以及Psys_max)等功耗参数，其中PL直接关系到CPU的散热设计，非常重要，针对每款CPU，Intel都有规定的值，设计人员可以根据项目实际状况进行微调，属于必须定义的参数。而PsysPL是最近几年Intel为了优化CPU性能增加设计灵活性新定义的一个参数，设计人员可根据需要决定是否要在笔记本电脑的BIOS软件中开启此功能。无论是PL还是PsysPL参数，当系统在运行过程中满足触发条件时，CPU就会对其自身或者系统设备进行一系列的调整。这一调整机制使得设计者对CPU和系统的功耗控制变得更加智能化多样化。但是此种方式的调整时间较长，通常为毫秒级别以上的响应，并不能完全满足设计者的需求。为了保证笔记本电脑的安全使用，除了上述通过软件的方式进行限制，设计人员还必须设计硬件强制降频线路作为系统功耗限制的补充保护措施。作为最后一道功耗限制机制，硬件强制降频线路反应时间可以达到微妙级别，但它对系统的性能影响较大，可能会造成程序运行的卡顿。尤其是在电池电量较低，不具备辅助供电功能时，系统更加容易触发硬件强制降频机制，频繁的触发会造成程序画面的延迟，卡顿，延长程序运行时间，严重时甚至造成系统的死机。

Intel定义的功耗参数PsysPL侦测的是适配器供电电流和电池升压放电电流二者之和，然后将信息需要经过电池充电管理芯片初步计算，CPU供电线路控制芯片的A/D转换，SVID命令访问获取，最终才传递到CPU。CPU获取系统功耗信息后，经过内部评估计算，会适当调整它的运行频率(不会直接降到基频)，以减少功耗。这种方式的优点是对系统性能影响较小，缺点是调整反应时间较长，不能满足适配器安全使用规范。硬件强制降频线路侦测的是适配器流入系统的供电电流。只经过电池充电管理芯片的侦测和比较即产生高低电平(PROCHOT#)，CPU侦测到信号有效后直接将工作频率降到基频并维持固定时间(10ms)，具体示意图如图1所示。对于这种限制方式，系统响应速度非常快，通常可以达到微妙级别，缺点是会造成系统性能瞬时大幅降低。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于功耗参数的 Intel笔记本性能的优化方法和系统，其可以有效的提高了笔记本电脑在电池不具备HPB能力时的系统性能。

第一方面，本发明实施例提供了一种基于功耗参数的Intel笔记本性能的优化方法，其包括以下步骤：

检测是否接入电源适配器，并获取电池电量；

在接入电源适配器并且电池电量大于等于第一预设阈值时，进行第一优化方式；所述第一优化方式包括启动HPB功能，并关闭PsysPL调整机制，将电源适配器一阶保护点的响应时间设置为1ms；此种情况下，电源适配器和电池在需要时共同为Intel笔记本系统供电；

在未接入电源适配器或/和电池电量小于等于第二预设阈值时，进行第二优化方式；所述第二优化方式包括关闭HPB功能，开启PsysPL调整机制，将电源适配器一阶保护点的响应时间设置为60ms；此种情况下，Intel笔记本系统将 PsysPL调整机制和硬件强制降频机制相结合；

所述第一阈值大于第二阈值。

在一个优选实施例中，当第一优化方式的运行过程中，出现电池电量小于第一阈值且大于第二阈值时，则继续执行第一优化方式，直至电池电量小于等于第二预设阈值或/和电源适配器被移除；

当第二优化方式的运行过程中，出现电池电量大于第二阈值且小于第一阈值时，则继续执行第二优化方式，直至电池电量大于等于第一阈值且接入了电源适配器。

在一个优选实施例中，所述PsysPL调整机制中：

PsysPL1＝PsysPL2＝97.5％×I_ADAP；

PsysPL3＝95％×Psys_max；

其中，PsysPL1、PsysPL2、PsysPL3分别为PsysPL调整机制的第一功耗参数、第二功耗参数和第三功耗参数，第一功耗参数的时间窗为1s；I_ADAP为电源适配器的额定电流；Psys_max为Intel处理器的PL4值与Intel笔记本系统剩余设备功耗同时达到最大值之和，PL4为Intel处理器的第四功耗极限的推荐值。

在一个优选实施例中，在硬件强制降频机制中：所述电源适配器一阶保护点的电流值为电池停充点电流的1.1倍；在开启HPB功能时，电源适配器二阶保护点的电流值为电池停充点电流的1.35倍，响应时间为10us；在关闭HPB功能时，电源适配器二阶保护点的电流值为电池停充点电流的1.07倍，响应时间为10us；所述电池停充点电流为电源适配器额定电流的0.9倍。

第二方面，本发明实施例提供一种基于功耗参数的Intel笔记本性能的优化系统，其包括：

电池充电管理芯片，用于检测是否接入电源适配器；

电量管理芯片，用于获取电池电量；

嵌入式控制芯片，用于接收电源适配器接入信息及电池电量信息，并在接入电源适配器并且电池电量大于等于第一预设阈值时，控制电池充电管理芯片执行第一优化方式的操作；在未接入电源适配器或/和电池电量小于等于第二预设阈值时，控制电池充电管理芯片第二优化方式的操作；

所述第一优化方式包括启动HPB功能，并关闭PsysPL调整机制，将电源适配器一阶保护点的响应时间设置为1ms；此种情况下，电源适配器和电池在需要时共同为Intel笔记本系统供电；

所述第二优化方式包括关闭HPB功能，开启PsysPL调整机制，将电源适配器一阶保护点的响应时间设置为60ms；此种情况下，Intel笔记本系统将PsysPL 调整机制和硬件强制降频机制相结合；

所述第一阈值大于第二阈值。

在一个优选实施例中，当第一优化方式的运行过程中，出现电池电量小于第一阈值且大于第二阈值时，则嵌入式控制芯片控制电池充电管理芯片继续执行第一优化方式，直至电池电量小于等于第二预设阈值或/和电源适配器被移除；

当第二优化方式的运行过程中，出现电池电量大于第二阈值且小于第一阈值时，则嵌入式控制芯片控制电池充电管理芯片继续执行第二优化方式，直至电池电量大于等于第一阈值且接入了电源适配器。

在一个优选实施例中，所述优化系统还包括BIOS，所述BIOS存储有PsysPL 调整机制信息，所述PsysPL调整机制信息包括PsysPL1、PsysPL2和PsysPL3，其中：

PsysPL1＝PsysPL2＝97.5％×I_ADAP；

PsysPL3＝95％×Psys_max；

在一个优选实施例中，所述优化系统还包括电池充电管理芯片的寄存器；所述寄存器存储硬件强制降频机制信息及PsysPL1、PsysPL2信息；其中，所述硬件强制降频机制信息包括电源适配器一阶保护点信息和电源适配器二阶保护点信息：所述电源适配器一阶保护点的电流值为电池停充点电流的1.1倍；在开启HPB功能时，电源适配器二阶保护点的电流值为电池停充点电流的1.35倍，响应时间为10us；在关闭HPB功能时，电源适配器二阶保护点的电流值为电池停充点电流的1.07倍，响应时间为10us；所述电池停充点电流为电源适配器额定电流的0.9倍；所述PsysPL1、PsysPL2的设定值均为电源适配器额定电流的0.97倍；PsysPL1和PsysPL2分别为PsysPL调整机制的第一功耗参数、第二功耗参数。

相比于现有技术，本发明将PsysPL调整机制和硬件强制降频机制二者的优点进行合理的搭配整合，在确保电源适配器安全使用的前提下，有效的提高了笔记本电脑在电池不具备HPB能力时的系统性能。

附图说明

图1为现有的硬件强制降频机制的原理框图；

图2为实施例1的基于功耗参数的Intel笔记本性能的优化方法的流程图。

具体实施例方式

下面，结合附图以及具体实施例方式，对本发明实施例做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。除特殊说明的之外，本实施例中所采用到的材料及设备均可从市场购得。

实施例1：

本发明实施例1示出了一种基于功耗参数的Intel笔记本性能的优化方法。

这里的Intel笔记本是指具有Intel处理器的笔记本电脑，同样也包括具有 Intel处理器的平板电脑等。将电池电量信息与Intel笔记本的功耗参数相结合，实现对Intel笔记本的优化。

在优化方案执行之前，需要进行一些数据设定，具体为：

按照Intel处理器对于PsysPL的定义，它应该是设置在适配器额定功耗加上电池最大放电功耗两者之和的基础上。但是本发明较佳的实施例中，在Intel笔记本电脑的BIOS中做另外一种设置，如下：

PsysPL1＝PsysPL2＝97.5％×I_ADAP

PsysPL1 time window＝1s

PsysPL3＝95％×Psys_max

其中:PsysPL1、PsysPL2、PsysPL3分别为PsysPL调整机制的第一功耗参数、第二功耗参数和第三功耗参数，第一功耗参数的时间窗为1s；I_ADAP为电源适配器的额定电流；Psys_max可以设置为CPU的PL4值(第四功耗极限值，Intel 每款CPU会有PL1～PL4推荐值，这里采用对应的推荐值)与系统剩余设备功耗同时达到最大值之和。

除了以上BIOS软件中的设置，还需要对电池充电管理芯片的寄存器值进行相应设置，这部分操作可由笔记本电脑中的嵌入式控制芯片(Ember Controller，简称EC)通过SMBUS在开机过程中写入相应寄存器中，符号说明如下：

1、适配器的额定电流(I_ADAP)；

2、电池停充点(Dynamic PowerManagement，简称I_DPM)：90％×I_ADAP；

3、电池升压放电(HybridPower Boost，简称HPB)点：96％×I_ADAP，响应时间为50us；

4、适配器一阶保护点(I_NOM)：110％×I_DPM，初始响应时间设为1ms；

5、电池不具有HPB功能时的适配器二阶保护点(I_CRIT)：107％*I_DPM, 响应时间为10us；

6、电池具有HPB功能时的适配器二阶保护点(I_CRIT)：135％*I_DPM，响应时间为10us；

7、PsysPL1、PsysPL2设置点：97.5％×I_ADAP。

请参照图1所示，优化方法主要包括以下步骤：

第一步：检测是否接入电源适配器，并获取电池电量。

电源适配器是否接入可以通过电池充电管理芯片去检测，电池充放电管理芯片可以采用例如TI BQ24780S实现。电池电量获取方式可以通过电池充放电管理芯片得到，当然，为了电量信息更准确，可以通过电量管理芯片(GAUGE IC)实现。

第二步：在接入电源适配器并且电池电量大于等于第一预设阈值时，进行第一优化方式；所述第一优化方式包括启动HPB功能，并关闭PsysPL调整机制，将电源适配器一阶保护点的响应时间设置为1ms；此种情况下，电源适配器和电池在需要时共同为Intel笔记本系统供电。

第一预设阈值根据需要设置，例如在本发明较佳的实施例中，设置为电池总电量的40％。

在电池升压放电(HPB)功能开启(嵌入式控制芯片通过SMBUS通讯告诉电池充电管理芯片来开启)时，因为电池充电管理芯片会将电池放电和适配器供电二者的输入功耗相加，此时如果将PsysPL1、PsysPL2设置为97.5％的适配器额定功耗，只要遇到系统电流(适配器输入电流以及电池辅助供电电流之和) 超过适配器额定功耗的96％，电池辅助供电的情况，就很容易触发PsysPL功耗限制机制，使其与HPB功能产生矛盾。因此在电池电量超过40％时，需要取消 PsysPL功耗限制机制，同时将适配器一阶保护点为1ms，确保电源适配器安全使用。

HPB功能中，一般由适配器为系统供电，电源适配器和电池在需要(在适配器达到额定功耗时，可以让电池辅助向系统供电)时共同为Intel笔记本系统供电。

第一优化方式下，强制线路降频机制仍然存在并在一定情况下可能由CPU 来执行，具体执行的情况可以参照图1所示：

硬件强制降频线路通过实时侦测精密电阻两端压差获得适配器流入系统的电流信息(即适配器工作电流)，根据此信息电池充电管理芯片分别做一阶保护和二阶保护，为了确保保护机制的及时可靠，设计人员会将保护机制的响应时间设计的很快，一阶保护点的响应时间为1ms，一阶保护点的电流值可以根据所使用适配器的额定工作电流进行设定(这里为电池停充点电流的1.1倍)。以外在一些特殊情况下，系统电流会在很短的时间达到很高的峰值，二阶保护作为一阶保护的补充，它正是针对极短时间内(1ms以内)极大负载电流的限制，其响应时间通常为微妙级别。二阶保护点的电流值可以根据适配器瞬时峰值供电电流进行设置(这里为电池停充点电流的1.35倍)。这样，充电管理芯片通过以上两种保护机制相互搭配完成对系统电流的限制。无论充电管理芯片侦测到那种保护机制被触发(通过两个比较器A1、A2以及或门的结合)输出高电平，NMOS管Q1导通，将信号(PROCHOT#)的拉低并维持10ms，CPU侦测到信号有效(低电平)后不做任何延迟，直接将工作频率降到基频，以降低工作电流。

第三步：在未接入电源适配器或/和电池电量小于等于第二预设阈值时，进行第二优化方式；所述第二优化方式包括关闭HPB功能，开启PsysPL调整机制，将电源适配器一阶保护点的响应时间设置为60ms；此种情况下，Intel笔记本系统将PsysPL调整机制和硬件强制降频机制相结合；

这里的第二预设阈值根据需要进行设置，在本发明较佳的实施例中，第二预设阈值设定为电池总电量的30％。

在系统没有接适配器，仅由电池供电或者系统接有适配器，但电池电量小于30％时，由EC经过SMBUS向电池充电管理芯片发送指令，开启PsysPL调整机制，同时将适配器一阶保护点响应时间延长到60ms，这样既能保证系统安全运行，又充分发挥PsysPL毫秒级别调整对系统性能影响较小的优势。

其过程大致为：当未接入电源适配器或/和电池电量小于等于第二预设阈值时，CPU获取系统功耗信息后，经过内部评估计算，会适当调整它的运行频率 (不会直接降到基频)，以减少功耗，即通过PsysPL调整机制进行调节，如果调整时间到达60ms时，功耗仍不能减少，即仍会触发强制线路降频机制，则 CPU直接将工作频率降到基频，以降低工作电流。

当第一优化方式的运行过程中，电池因放电而致使电池电量降低，出现电池电量小于第一阈值且大于第二阈值，这种情况下保持原有操作，即继续执行第一优化方式，直至电池电量小于等于第二预设阈值或/和电源适配器被移除，才会执行第二优化方式；

同样地，当第二优化方式的运行过程中，电池因充电而致使电池电量升高，出现电池电量大于第二阈值且小于第一阈值，这种情况下也保持原有操作，即继续执行第二优化方式，直至电池电量大于等于第一阈值且接入了电源适配器。

实施例2

本发明实施例2提供一种基于功耗参数的Intel笔记本性能的优化系统，其包括：

电池充电管理芯片，用于检测是否接入电源适配器；

电量管理芯片，用于获取电池电量；

所述第一阈值大于第二阈值。

PsysPL1＝PsysPL2＝97.5％×I_ADAP；

PsysPL3＝95％×Psys_max；

其中，；Psys_max为Intel处理器的PL4值与Intel笔记本系统剩余设备功耗同时达到最大值之和，PL4为Intel处理器的第四功耗极限的推荐值。

上述实施方式仅为本发明实施例的优选实施例方式，不能以此来限定本发明实施例保护的范围，本领域的技术人员在本发明实施例的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明实施例所要求保护的范围。

Claims

1.一种基于功耗参数的Intel笔记本性能的优化方法，其特征在于，其包括以下步骤：

检测是否接入电源适配器，并获取电池电量；

在未接入电源适配器或/和电池电量小于等于第二预设阈值时，进行第二优化方式；所述第二优化方式包括关闭HPB功能，开启PsysPL调整机制，将电源适配器一阶保护点的响应时间设置为60ms；此种情况下，Intel笔记本系统将PsysPL调整机制和硬件强制降频机制相结合；

所述第一阈值大于第二阈值。

2.如权利要求1所述的基于功耗参数的Intel笔记本性能的优化方法，其特征在于，当第一优化方式的运行过程中，出现电池电量小于第一阈值且大于第二阈值时，则继续执行第一优化方式，直至电池电量小于等于第二预设阈值或/和电源适配器被移除；

3.如权利要求1或2所述的基于功耗参数的Intel笔记本性能的优化方法，其特征在于，所述PsysPL调整机制中：

PsysPL1＝PsysPL2＝97.5％×I_ADAP；

PsysPL3＝95％×Psys_max；

4.如权利要求1或2所述的基于功耗参数的Intel笔记本性能的优化方法，其特征在于，在硬件强制降频机制中：所述电源适配器一阶保护点的电流值为电池停充点电流的1.1倍；在开启HPB功能时，电源适配器二阶保护点的电流值为电池停充点电流的1.35倍，响应时间为10us；在关闭HPB功能时，电源适配器二阶保护点的电流值为电池停充点电流的1.07倍，响应时间为10us；所述电池停充点电流为电源适配器额定电流的0.9倍。

5.一种基于功耗参数的Intel笔记本性能的优化系统，其特征在于，其包括：

电池充电管理芯片，用于检测是否接入电源适配器；

电量管理芯片，用于获取电池电量；

所述第二优化方式包括关闭HPB功能，开启PsysPL调整机制，将电源适配器一阶保护点的响应时间设置为60ms；此种情况下，Intel笔记本系统将PsysPL调整机制和硬件强制降频机制相结合；

所述第一阈值大于第二阈值。

6.如权利要求5所述的基于功耗参数的Intel笔记本性能的优化系统，其特征在于，当第一优化方式的运行过程中，出现电池电量小于第一阈值且大于第二阈值时，则嵌入式控制芯片控制电池充电管理芯片继续执行第一优化方式，直至电池电量小于等于第二预设阈值或/和电源适配器被移除；

7.如权利要求5或6所述的基于功耗参数的Intel笔记本性能的优化系统，其特征在于，所述优化系统还包括BIOS，所述BIOS存储有PsysPL调整机制信息，所述PsysPL调整机制信息包括PsysPL1、PsysPL2和PsysPL3，其中：

PsysPL1＝PsysPL2＝97.5％×I_ADAP；

PsysPL3＝95％×Psys_max；

8.如权利要求5或6所述的基于功耗参数的Intel笔记本性能的优化系统，其特征在于，所述优化系统还包括电池充电管理芯片的寄存器；所述寄存器存储硬件强制降频机制信息及PsysPL1、PsysPL2信息；其中，所述硬件强制降频机制信息包括电源适配器一阶保护点信息和电源适配器二阶保护点信息：所述电源适配器一阶保护点的电流值为电池停充点电流的1.1倍；在开启HPB功能时，电源适配器二阶保护点的电流值为电池停充点电流的1.35倍，响应时间为10us；在关闭HPB功能时，电源适配器二阶保护点的电流值为电池停充点电流的1.07倍，响应时间为10us；所述电池停充点电流为电源适配器额定电流的0.9倍；所述PsysPL1、PsysPL2的设定值均为电源适配器额定电流的0.97倍；PsysPL1和PsysPL2分别为PsysPL调整机制的第一功耗参数、第二功耗参数。