CN1866165A - 具有节电功能的电脑系统及电脑系统节电模式的实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及具有节电功能的电脑系统及电脑系统节电模式的实现方法，本发明的电脑系统中具有在CPU电源管理模式下，通过变更系统芯片的节流比率对CPU的速度进行调节的电源管理部。本发明的节电模式的实现方法包括：对CPU是否具有根据电源管理模式对CPU速度进行调节的功能进行判断的步骤；读取CPU电源管理模式信息的步骤；如果CPU电源管理模式为节电模式则对系统芯片的节流比率进行调节，降低CPU速度的步骤。本发明在CPU节电模式下降低CPU的速度，减少电量的消耗，特别是在安装了没有提供调节CPU速度功能的低级CPU的笔记本电脑中，如果用户选择节电模式，可以降低CPU的速度，减少电池电量的消耗，延长使用时间。

Description

具有节电功能的电脑系统及电脑系统节电模式的实现方法

技术领域

本发明涉及到具有节电功能的电脑系统及电脑系统节电模式的实现方法，更为详细地对说就是涉及到电脑系统中具有在CPU电源管理模式下，通过变更系统芯片的节流比率对CPU的速度进行调节的电源管理部的具有节电功能的电脑系统及电脑系统节电模式的实现方法。

背景技术

电脑，特别是笔记本电脑由于其便于携带受到用户的欢迎。随着无线上网、数字多媒体广播(Digital Multimedia Broadcasting简称DMB)等服务的出现，笔记本电脑被广泛地使用。为笔记本提供的服务种类也越来越多，许多娱乐内容也不断增加，笔记本的使用次数和时间也不断增加。为了解决笔记本电脑电量消耗的增加带来的问题，许多节电技术不断被开发出来。

现在使用的节电技术之一是，在安装有设置了偶数个设备的电脑系统中，关闭用户不使用的设备的电源，从而减少电量的消耗。

现在使用的另一种节电技术是降低系统的活性(Activity)，如果在一定的时间内系统没有任务，则暂时中止程序的运行，如果用户需要使用系统时，再运行暂时中止的程序。

当前最有名的低电量消耗程序技术是英特尔的Speed Step技术。Speed Step节电技术是指CPU可以支持4个模式，用户可以根据自己的使用环境选择模式，根据不同的模式程序电压和磁芯频率可以动态调节，从而达到减少电量消耗的目的。

支持高速运行(Speed Step)的CPU安装有特殊的寄存器(Register)，在一个寄存器(IA32_PERT_STS)中储存当前CPU的电压、总线比(Bus Ratio)的状态、CPU的最大支持值、CPU的最小支持值。另—个寄存器(IA32_PERF_CTL)对当前的CPU的电压及总线比进行设置。操作系统(OS)对寄存器的设置进行变更，使CPU的速度按用户的设置进行动态调节，达到节电的目的。

在用户对CPU模式进行变更时，操作系统(Operating System)通过寄存器，根据CPU的模式对CPU的速度进行有效的调节。例如：如果用户设置CPU模式为最低电池模式或最大电池模式，则Dothan CPU的最大速度固定为800Mhz，然后根据系统的状态，通过寄存器降低CPU的速度。

没有安装支持Speed Step节电功能的CPU的电脑系统也可以支持多种CPU电源管理模式。但是在这种电脑系统中，即使选择了CPU的最低电池模式或最大电池模式，CPU的速度也不会发生任何变化，只是对提供到电脑CPU、硬盘、LCD上的电量进行调节。

如上所述不支持寄存器的低端CPU不支持高速运行(Speed Step)功能。因此，用户即使选择了CPU的最低电池模式或最大电池模式等节电模式，CPU的速度也不会降低，得不到实质的节电效果。

发明内容

本发明正是为解决上述问题而提出的，本发明的目的是提供一种具有根据CPU的电源管理模式对CPU的速度进行调节，最大程度地减少电脑系统的电量消耗的具有节电功能的电脑系统及电脑系统节电模式的实现方法。

本发明的另一个目的是提供一种在不支持高速运行(Speed Step)功能的CPU中，当用户选择如最低电池模式或最大电池模式等节电模式时，可以将CPU的速度降低一半以上，从而实现低速节电模式的具有节电功能的电脑系统及电脑系统节电模式的实现方法。

为了实现上述目的，依据本发明的具有节电功能的电脑系统，其特征在于，电脑系统中具有在CPU电源管理模式下，通过变更系统芯片的节流比率(throttling duty)对CPU的速度进行调节的电源管理部。

所述的电源管理部由判断CPU是否具有降低运转速度功能的CPU模式判断部、从操作系统中读取CPU电源管理模式及电池电量信息的模式信息读取部以及根据各模式调节南桥芯片节流比率的节流比率调节部构成。

所述CPU的电源管理模式是最大性能模式时，将CPU的节流比率调节到0％。

所述CPU的电源管理模式是最低电池模式时，将CPU的节流比率设置为50％以下的一个单一值。

当电流管理模式为最大电池模式时，根据CPU的使用率对节流比率进行调节，从而对CPU的速度进行调节。如果CPU使用过多，则将节流比率下调一级；如果CPU使用适合，则保持原来的节流比率；如果CPU使用过少，则将节流比率上调一级。

另外，为了实现上述目的，本发明的电脑系统的节电模式实现方法，其特征在于，由以下几个步骤构成：

对CPU是否具有根据电源管理模式对CPU速度进行调节的功能进行判断的步骤；

读取CPU电源管理模式信息的步骤；

如果CPU电源管理模式为节电模式则对系统芯片的节流比率进行调节，降低CPU的速度的步骤。

如果CPU电源管理模式是最大性能模式时将系统芯片的节流比率调整为0％的步骤。

如果CPU电源管理模式是最低电池模式时，将系统芯片的节流比率设置为50％以下的单一值的步骤。

如果CPU电源管理模式是最大电池模式时，对电池的电量进行检测，与电量成比例调节系统芯片节流比率的步骤。

如果CPU电源管理模式是自动模式时，对CPU的使用率进行检测，对系统芯片的节流比率进行调整，使CPU按与系统负荷成比例的速度进行运转的步骤。

如果所述CPU的使用率过多时，则将节流比率向下调整；如果使用适当，则保持原来的节流比率，如果使用过少，则将节流比率向上调整。

另外，为了实现上述目的，本发明的具有节电功能的电脑系统的节电模式实现方法，其特征在于由以下几个步骤构成：

对CPU是否具有根据电源管理模式对CPU速度进行调节的功能进行判断的步骤；

如果CPU不具有根据电源管理模式对CPU速度进行调节的功能，则读取CPU电源管理模式信息的步骤；

如果CPU的电源管理模式为最低电池模式，则将节流比率调整为一定的值，最好为50％以下的单一值的步骤；

如果CPU的电源管理模式为最大电池模式则对电池的剩余电量进行检测，按比例对系统芯片的节流比率进行调整的步骤。

本发明的效果：

本发明具有节电功能的电脑系统及电脑系统节电模式的实现方法可以在CPU节电模式下降低CPU的速度，减少电量的消耗，特别是在安装了没有提供调节CPU速度功能的低级CPU的笔记本电脑中，如果用户选择了节电模式，可以降低CPU的速度，减少电池电量的消耗，延长使用时间。

本发明还可以使用在CPU不具有根据电源管理模式对CPU速度进行调节的功能的低端CPU中，在用户选择了CPU节电模式时，降低CPU的运转速度，达到节电的目的。

而且，本发明不需要对硬件做改动，只对软件进行改动即可实现节电功能。

为进一步说明本发明的上述目的、结构特点和效果，以下将结合附图对本发明进行详细的描述。

附图说明

图1是本发明的一个实施例中具有节电功能的电脑系统的功能示意图；

图2是本发明的一个实施例中具有节电功能的电脑系统的电源管理部的详细结构图；

图3是本发明的实施例的电脑系统节电模式实现方法的流程图；

图4是本发明的CPU节电模式下，系统芯片节流比率调节过程示意图。

附图中主要部分的符号说明：

100：中央处理器         101：视频控制器

102：北桥芯片           103：主存储器

104：I/O控制器          105：南桥芯片

106：硬盘驱动器(HDD)    107：键盘控制器

150：电源管理部         200：电源管理部

201：CPU模式判断部      202：模式信息读取部

203：节流比率调节部     220：CPU

具体实施方式

下面将参照附图对依据本发明的具有节电功能的电脑系统及电脑系统节电模式的实现方法的实施例进行详细说明。

在电脑系统不需要实现其最大性能时，本发明具有降低CPU速度的功能。本发明的电脑系统，具有可以对芯片的节流比率(throttling duty)进行变更，从而根据CPU的电源管理模式调节CPU速度的电源管理部。即使CPU的运行速度变低，在需要延长电脑电池的使用时间的节电模式中，也可以调节系统芯片的节流比率，降低CPU的速度，从而达到减少电量消耗的目的。

图1是本发明的一个实施例中具有节电功能的电脑系统的功能示意图。如图1所示，本发明的实施例中的电脑系统包括CPU100、视频控制器(Video Controller)101、主存储器(Main Memory)103、控制主存储器103的北桥芯片(North Bridge)102、输入输出控制器(I/O Controller)104、对周围设备的输入输出进行管理的寄存器组件南桥芯片(South bridge)105、硬盘(HDD)106、键盘控制器(KeyboardController)107和电源管理部150等。

CPU100对电脑系统整体进行控制和管理，执行资料的演算、逻辑运算等功能。CPU100内的硬件有算术逻辑部件(Arithmetic Logical Unit简称ALU)、控制设备(control unit)、寄存器(register)和记忆设备接口等。

视频控制器101对输出到CRT或LCD等显示设备上的数据进行管理。视频控制器101和北桥芯片102通过图形加速接口(Accelerated Graphics Port简称APG)相连接。

北桥芯片(North Bridge)102对CPU、主存储器、视频控制器等速度比较快的设备进行控制。北桥芯片直接控制的设备有存储器控制器、主桥、AGP控制器等。北桥芯片102与南桥芯片105通过PCI主线相连接。

南桥芯片(South bridge)105是对周围设备的输入输出进行管理的寄存器组件，对硬盘、键盘、鼠标等速度比较慢的设备进行控制。南桥芯片105对PCI、IDE、USB等外围设备的数据流进行控制或对电源进行管理。

输入输出控制器(I/O Controller)104对电脑与外围设备间的数据交换进行控制。主存储器103提供运行空间，保证各种程序能够正常运行。

硬盘(HDD)106中储存着包括操作系统(OS：Operating SyStem)在内的各种程序。操作系统这类的系统程序及各种应用程序可以储存到被称为ROM的另一个存储器中。同时，存储在上述硬盘106中的操作系统可以在系统引导时在存储器的RAM中进行(加载)Up Load。

电源管理部150可以根据CPU中的电源管理模式对系统芯片的节流比率(throttling duty)进行调节，从而对CPU的速度进行调节。电源管理系统与电脑系统的操作系统、CPU、系统芯片(具体来说是南桥芯片)相连接进行操作。

电脑系统除了上述部件外还包括用于无线上网的PCI无线上网插槽、用于上网的有线插槽/调制解调器、鼠标/外置硬盘盒/闪存使用的USB接口等。

图2是本发明的一个实施例中具有节电功能的电脑系统的电源管理部的详细结构图。如图2所示，电源管理部200包括判断CPU220是否具有降低运转速度功能的CPU模式判断部201、从操作系统中读取CPU220电源管理模式及电池电量信息的模式信息读取部202及根据各模式调节南桥芯片节流比率的节流比率调节部203等。

CPU模式判断部201对CPU220是否是具有调节CPU速度的高速运行(SpeedStep)功能的类型进行判断。如果是具有高速运行(Speed Step)功能的CPU则不在进行其它操作。

如果CPU220为不具有降低CPU运转速度的类型，模式信息读取部202从电脑系统的操作系统(OS)中接收与CPU220模式相关的信息。用户可以通过电脑系统上的用户接口输入CPU模式信息。例如：用户没有将笔记本电脑连接到AC电源上使用时，为了延长电池使用时间，可以选择节电模式(例如最低电池模式或最大电池模式)。CPU220模式的选择在BIOS设置过程中进行。

模式信息读取部202在用户变更CPU220模式时将变更作为WINDOWS的事件接收。通常CPU220的电源管理模式有最大性能模式、自动模式、最低电池模式、最大电池模式等4种模式。上述CPU220电源管理模式也不是绝对的，不同品牌的电脑电源管理模式也会不同。

CPU220的电源管理模式可以通过电脑系统的电量管理程序自动进行管理，也可以由用户手动进行操作。例如：如果感知到电池的电量下降，则将电脑转换成节电模式。如果想手动将电脑转换成节电模式，例如，可以使用控制面板上的电源选项对电脑本身硬件支持的电源管理进行调整。如果用户手动变更CPU220的模式，电源管理部将其作为WINDOWS的事件接收，对CPU220的速度进行如下的调节。

节流比率调节部203根据CPU模式信息读取部中获得的模式信息，对系统芯片(南桥芯片)230的节流比率进行调整。节流比率调节后，根据调节的状态对CPU220的速度进行调节。

通常，在最大性能模式中，CPU220总是以最大速度进行运转。在这种状态下电脑的各机器获得最大的电量。在自动模式下，按与系统负荷成相应比例的速度进行运转。因此，最低电池模式是以CPU220最大速度一半以下的速度运转，最大电池模式是为了使CPU220最低水平运行或节省电池电量消耗，而减少处理速度降低程度时使用的模式。在最大电池模式中CPU220根据电池电量以最大速度一半以下的速度运转。

本发明中的节流比率(throttling duty)是指CPU220单位时间内的运转速度。例如：CPU以单位时间的1/8、1/4、3/8......或8/8的速度运转。南桥芯片设备支持的节流比率以12.5％为单位，可以从12.5％到87.5％。

因此，CPU的速度按原来最大速度(Full Speed)的节流比率降低。新的CPU速度S可以按公式1在CPU的最大速度上乘以(100％-节流比率)得出。

【公式1】

S＝Smax×(100％-TD)

公式中，Smax为CPU的最大速度，TD为节流比率(throttling duty)。

如公式所示，CPU的节流比率越高，CPU的运转速度越低，从节电的角度来看，节流比率最好比较高。例如，假定节流比率为50％，1GHz的CPU以0.5Hz运转，如果节流比率为25％，CPU则以0.75Hz运转。本发明中，不是调节CPU寄存器而是系统芯片(最好是南桥芯片)的节流比率来降低CPU的运转速度，从而达到节电的目的。

CPU的电源管理模式是最大性能模式时，CPU的节流比率固定为0％，如果节流比率为0％则CPU的速度(S)为CPU的最大速度(Smax)。

CPU的电源管理模式是最低电池模式时，CPU的节流比率为定值，最好为50％以下的一个单一值(如50％)。

CPU的电源管理模式是最大电池模式时，电池剩余电量节流比率也升高。如电池的剩余电量为100％到20％，将CPU的节流比率调节为约50％，如果电池剩余电量为20％以下，则可以将节流比率调节为约75％。电脑系统的操作系统(OS)对电池进行监测，告知电池的剩余电量。

CPU的电源管理模式是自动电池模式时，节流比率调节部203进行如下操作。将CPU的使用量作为CPU使用率进行评价，分为使用过多、使用适当及使用过少三个阶段。然后对其进行如下定义，CPU使用量为使用过多时CPU的使用率为80％，CPU使用量为使用适当时CPU的使用率为50％以上，80％以下，CPU使用量使用过少时CPU的使用率为50％以下。

也可以将CPU的速度分成多个阶段进行调节。例如，分成5个阶段进行调节时，可以分为最大速度、87.5％速度、75％速度、67.5％速度、50％速度进行调节。

CPU的电源管理模式是自动电池模式时，对CPU的使用率进行周期性检测，如果CPU的使用率适当，则保持当前模式，如果使用过多，则将节流比率向下调整，使CPU的速度比当前模式提高一个阶段。例如，当前CPU以75％的速度进行运转，如果判断结果为CPU使用率过多，则对系统芯片的节流比率进行调整使CPU的速度上升到87.5％。

如果使用过少，则将节流比率向上调整，使CPU的速度比当前模式降低一个阶段。例如，当前CPU以50％的速度进行运转，如果判断结果为CPU使用率过少，则对系统芯片的节流比率进行调整使CPU的速度上升到67.5％。

下面参照本发明的另一个实施例对电脑系统的节电模式的实现方法进行说明。图3是本发明的实施例的电脑系统节电模式实现方法的流程图。如图3所示，实现方法由以下几个步骤构成。

S301，首先对CPU是否具有根据电源管理模式对CPU速度进行调节的功能进行判断。

S304，如果CPU具有根据电源管理模式对CPU速度进行调节的功能则不再进行其它操作，将电脑的节流比率保持为0％。因为节流比率为0％，所以CPU以原来的速度进行操作。

S302，如果CPU不具有根据电源管理模式对CPU速度进行调节的功能，则读取CPU电源管理模式信息。电源管理信息可以从电脑的操作系统中获得。

CPU电源管理模式可以自动变更，也可以由用户手动变更。本发明的方法中读取CPU电源管理模式信息，使系统芯片的节流比率按CPU电源管理模式进行调整。读出CPU电源管理模式是最大性能模式、还是最低电池模式、最大电池模式，或者是自动模式。

S303，然后根据各CPU模式对系统芯片的节流比率进行调整。根据CPU的电源管理模式对系统的芯片的节流比率进行调整的具体方法如下。图4是本发明的CPU节电模式下，系统芯片节流比率调节过程示意图。

虽然CPU的电源管理模式不只具有上述4种(自动模式、最大电池模式、最低电池模式、最大性能模式)，为了说明的方便只选择上述4种进行说明。

S430，如果CPU的电源管理模式为最大性能模式，则将节流比率调整为0，使CPU以最大速度进行运转。

S420，如果CPU的电源管理模式为最低电池模式，则将节流比率调整为一定的值，最好为50％以下的单一值。

S410，如果CPU的电源管理模式为最大电池模式，则对电池的剩余电量进行检测，按比例对系统芯片的节流比率进行调整，使CPU的速度降到一半以下。按电池的剩余电量对系统芯片的节流比率进行调整的标准可以任意设定。例如，以电池的剩余电量为20％为标准，则电池电量没有达到20％时，将系统芯片的节流比率调节为75％，如果电池的剩余电量超过20％，则将系统芯片的节流比率调节为50％。

S401、S402，如果CPU电源管理模式为自动模式，则对CPU的使用率进行检测，调节系统芯片的节流比率，使CPU以与系统负荷成比例的速度运转。

如果CPU的使用量适当，则保持原来的节流比率，如果CPU使用过多(例如CPU的使用率为80％以上)则将系统芯片的节流比率向下调节一个阶段，提高CPU的速度。如果CPU的使用量过少(例如CPU的使用率在50％以下)则将节流比率向上调节一个阶段，降低CPU的速度。

本发明的另一个实施例是关于储存了实现节电功能的程序编码的电脑可以读取的记录载体的实施例。上述电脑的节电功能的实现方法由以下几个步骤构成：对CPU是否具有根据电源管理模式对CPU速度进行调节的功能进行判断的步骤；如果CPU不具有根据电源管理模式对CPU速度进行调节的功能则读取CPU电源管理模式信息的步骤；如果CPU的电源管理模式为最低电池模式则将节流比率调整为一定的值，最好为50％以下的单一值的步骤；如果CPU的电源管理模式为最大电池模式则对电池的剩余电量进行检测，按比例对系统芯片的节流比率进行调整的步骤等构成。

上述电脑可以读取的记录载体包括所有储存着电脑系统可以读取的数据的记录载体，例如ROM、EEPROM、闪存ROM、软盘、CD-ROM、光数据储存设备等。

如果实现本发明方法的程序储存在ROM上，可以在半导体制造过程中可以记录到ROM上。如果上述程序是储存在其它存储设备或通过网络下载，可以对电脑进行设置删除电脑上原有的该种程序或对该种程序进行升级。

通过上述的说明，本领域熟练技术人员可以进行多样的变更、修改、替换或附加。但是，本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明权利要求书的范围内。

例如，具有本发明的节电功能的电脑系统及电脑系统中节电模式的实现方法除了适用于笔记本电脑之外，还适用于台式机，及其它安装了微处理器的各种类型的便携式信息交换设备。

Claims (14)

1、一种具有节电功能的电脑系统，是安装了与存储器相连接的CPU的电脑系统，其特征在于包括：

电脑系统中具有在CPU电源管理模式下，通过变更系统芯片的节流比率对CPU的速度进行调节的电源管理部

2、如权利要求1所述的具有节电功能的电脑系统，其特征在于：

所述的电源管理部由判断CPU是否具有降低运转速度功能的CPU模式判断部、从操作系统中读取CPU电源管理模式及电池电量信息的模式信息读取部以及根据各模式调节南桥芯片节流比率的节流比率调节部构成。

3、如权利要求2所述的具有节电功能的电脑系统，其特征在于：

所述CPU的电源管理模式是最大性能模式时，将CPU的节流比率调节到0％。

4、如权利要求2所述的具有节电功能的电脑系统，其特征在于：

所述CPU的电源管理模式是最低电池模式时，将CPU的节流比率设置为50％以下的一个单一值。

5、如权利要求2所述的具有节电功能的电脑系统，其特征在于：

所述CPU的电源管理模式是最大电池模式时，与电池剩余电量成比例对节流比率进行调节。

6、如权利要求2所述的具有节电功能的电脑系统，其特征在于：

所述CPU的电源管理模式是最大电池模式时，按CPU的使用率对节流比率进行调节，从而对CPU的速度进行调节。

7、如权利要求5所述的具有节电功能的电脑系统，其特征在于：

如果所述CPU的使用率过多时，则将节流比率向下调整；如果使用适当，则保持原来的节流比率，如果使用过少，则将节流比率向上调整。

8、一种电脑系统节电模式的实现方法，其特征在于，由以下几个步骤构成：

对CPU是否具有根据电源管理模式对CPU速度进行调节的功能进行判断的步骤；

读取CPU电源管理模式信息的步骤；

如果CPU电源管理模式为节电模式则对系统芯片的节流比率进行调节，降低CPU的速度的步骤。

9、如权利要求8所述的电脑系统节电模式的实现方法，其特征在于还包括：

如果CPU电源管理模式是最大性能模式时将系统芯片的节流比率调整为0％的步骤。

10、如权利要求8所述的电脑系统节电模式的实现方法，其特征在于还包括：

如果CPU电源管理模式是最低电池模式时，将系统芯片的节流比率设置为50％以下的单一值的步骤。

11、如权利要求8所述的电脑系统节电模式的实现方法，其特征在于还包括：

如果CPU电源管理模式是最大电池模式时，对电池的电量进行检测，与电量成比例调节系统芯片节流比率的步骤。

12、如权利要求8所述的电脑系统节电功能的实现方法，其特征在于还包括：

如果CPU电源管理模式是自动模式时，对CPU的使用率进行检测，对系统芯片的节流比率进行调整，使CPU按与系统负荷成比例的速度进行运转的步骤。

13、如权利要求8所述的具有节能功能的电脑系统，其特征在于：

如果所述CPU的使用率过多时，则将节流比率向下调整；如果使用适当，则保持原来的节流比率，如果使用过少，则将节流比率向上调整。

14、一种具有节电功能的电脑系统的节电模式实现方法，其特征在于由以下几个步骤构成：

对CPU是否具有根据电源管理模式对CPU速度进行调节的功能进行判断的步骤；

如果CPU不具有根据电源管理模式对CPU速度进行调节的功能，则读取CPU电源管理模式信息的步骤；

如果CPU的电源管理模式为最低电池模式，则将节流比率调整为一定的值，最好为50％以下的单一值的步骤；

如果CPU的电源管理模式为最大电池模式则对电池的剩余电量进行检测，按比例对系统芯片的节流比率进行调整的步骤。

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