CN1873587A - 具有省电功能的计算机系统及其省电模式实现方法 - Google Patents

具有省电功能的计算机系统及其省电模式实现方法 Download PDF

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Abstract

一种具有省电功能的计算机系统及其省电模式实现方法，是一种按照计算机系统的CPU电源管理模式调节CPU的速度，减少电力消耗的计算机系统及其省电模式实现方法。在计算机系统内部CPU设置有温度传感电路，从计算机系统的操作系统获取当前的CPU省电模式信息，当CPU的电源管理模式是省电模式时，将这种省电模式换算成温度的值与温度传感电路感知的当前系统温度比较，根据其中较高温度来进行CPU调节。本发明的CPU的省电模式可放慢CPU的速度，减少电力消耗，尤其是，其内部低价型CPU不提供调节CPU速度这一功能的便携式计算机系统，也能在用户选择省电模式时，降低CPU的速度，从而减少电池的电力消耗，延长使用时间。

Description

具有省电功能的计算机系统及其省电模式实现方法
技术领域
本发明涉及一种具有省电功能的计算机系统及计算机系统的省电模式实现方法，尤其涉及一种按照计算机系统的CPU电源管理模式来调节CPU的速度，从而可减少电力消耗的具有省电功能的这种计算机系统及计算机系统的省电模式实现方法。
背景技术
计算机系统尤其是便携式计算机系统，因其良好的便携性和移动性而得到广泛应用。预计随着移动互联网、数字多媒体广播(DMB：Digital MultimediaBroadcasting)服务等移动中可利用的新型服务的推广，便携式计算机的利用率将呈现急剧增加的趋势。因此，通过便携式计算机，可利用的服务类型将呈现多种多样化，娱乐内容(entertainment content)也将急剧增加，从而使便携式计算机的使用次数和使用时间也随之增加。由于便携式计算机的这种电力消耗呈现增加的趋势，所以人们正在想方设法开发一种技术，以便减少便携式计算机的电力消耗。
在这种现有技术条件下，用于减少计算机电力消耗的一种方法是指：其主板内部设置有多个装置(device)的计算机系统，按照用户的选择来关闭不使用装置的电源，以便最大限度减少电力消耗的方法。
用于减少计算机电力消耗的另一方法是指：检查系统的活动性(Activity)，如果在一定时间里没有系统活动的话，则暂时中断处理器(proces sor)，如果有用户要求的话，则重新运行已经中断的处理器的方法。
作为低耗电的处理器相关技术，目前有英特尔公司的节电技术(SpeedStep)。SpeedStep节电技术的省电功能是指：CPU支持4种模式，能够使用户根据自己的环境进行选择，并按照各个模式来动态调节处理器电压和核心频率(corefrequency)，以此来减少电源消耗的技术。
支持节电技术的CPU具有如下特殊的寄存器(Register)，其中一个寄存器(IA32_PERT_STS)是指储存有当前CPU的电压、总线比率(Bus Ratio)的状态以及最大可支持的值、最小可支持的值的寄存器；另一个寄存器(IA32_PERF_CTL)是指设定有当前CPU电压和总线比率的寄存器。操作系统(OS)可变更这种寄存器的设定，从而可根据用户的设定来主动调整CPU的速度，实现节电效果。
当用户变更CPU模式时，操作系统(OS：Operating System)通过上述寄存器，按照CPU的负载(load)来有效调节CPU的速度。例如，当用户设定CPU的最佳电池模式或最大电池模式时，Dothan CPU则将CPU的最大速度固定为800Mhz，并且通过上述寄存器，根据系统的状态来进一步放慢CPU的速度。
内部CPU不提供节电硬件省电功能的计算机也支持多种CPU电源管理模式，但是这种CPU即使选择CPU的最佳电池模式或最大电池模式等省电模式，CPU的速度也没有任何变化，而仅仅是调节向计算机的CPU、硬盘、LCD等提供的电力。
不支持上述寄存器的低价型CPU不支持省电功能，所以即使用户将CPU的模式设定成最佳电池模式或最大电池模式等省电模式，CPU的速度也不会降低，从而无法取得实质性的节电效果。
发明内容
本发明正是为解决上述问题而提出的，其目之一在于提供：CPU省电模式根据系统的温度来调节CPU的运行速度，从而可最大限度地减少计算机系统电力消耗的一种具有省电功能的计算机系统及其省电模式实现方法。
本发明的目的之二在于提供：不支持省电功能的CPU在用户将CPU电源管理模式选择成最佳电池模式或最大电池模式等省电模式时，通过将CPU的速度减少到一半以下，来实现低速省电模式的一种具有省电功能的计算机系统及其省电模式实现方法。
为了实现上述目的，本发明之一，涉及一种具有省电功能的计算机系统，其特征在于：内部CPU设置有温度传感电路，从计算机系统的操作系统获取当前的CPU省电模式信息，当CPU的电源管理模式是省电模式时，将这种省电模式换算成温度的值与温度传感电路感知的当前系统温度比较，根据其中较高温度来进行CPU调节。
本发明的特征在于：上述计算机系统在CPU的电源管理模式是最佳电池模式或最大电池模式时进行CPU调节。
上述计算机系统在CPU的电源管理模式不是省电模式时不进行CPU调节。
另外，为实现上述目的，本发明之二涉及一种计算机系统的省电模式实现方法，其特征在于：它包括以下几个步骤：
第1步骤，判断CPU的电源管理模式是否是省电模式；
第2步骤，当CPU的电源管理模式是省电模式时，将省电模式转换成温度；
第3步骤，当CPU的电源管理模式是省电模式时，通过内部CPU设置的温度传感电路测量当前系统温度；
第4步骤，根据换算CPU的省电模式所求出的温度值和当前系统温度中较高温度来进行CPU调节。
本发明的效果：
综上所述，本发明的具有省电功能的计算机系统及其省电模式实现方法的效果在于：当CPU电源管理模式是省电模式时，调节系统芯片集的调节率，来降低CPU速度，减少电力消耗。因此，本发明尤其能够使便携式计算机延长电池使用时间。
另外，本发明具有省电功能的计算机系统及其省电模式实现方法的效果在于：不支持按照CPU电源管理模式降低CPU速度、减少电力消耗这一功能的低价型CPU，在用户选择CPU省电模式时也能够降低CPU的速度，提供省电功能。
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是本发明第1实施例的具有省电功能的计算机系统的功能方块图；
图2是本发明第1实施例的具有省电功能的计算机系统中与电力控制功能相关的具体构成图；
图3是本发明第1实施例的计算机系统的省电模式实现方法的流程图；
图4是按照适用本发明方法的CPU省电模式来调节系统芯片调节率的过程流程图。
附图中主要部分的符号说明：
100：CPU                     101：视频控制器
102：北桥                    103：主存储器
104：I/O控制器               105：南桥
106：硬盘                       107：键盘控制器
150：电力控制部                 170：微处理器
210：操作系统(OS)               220：应用程序
230：CPU                        240：系统芯片
250：微处理器
具体实施方式
下面参照附图对本发明的具有省电功能的计算机系统及其省电模式实现方法的实施例进行详细说明。
在本发明中，所谓″省电模式″是指CPU速度为可运行的最大速度的一半以下的电源管理模式。各模式的名称可随着处理器制造商的不同而不同，但可以定为最大电池模式或最佳电池模式。
在本发明中，所谓″CPU调节″是指根据系统的温度范围来调整CPU的时钟频率和操作电压的过程，即指：当系统的温度超过规定的临界范围时，降低CPU的频率和操作电压，减慢CPU运行速度的过程。
本发明的具有省电功能的计算机系统在不需要最大性能时，具有降低CPU速度的功能。本发明的计算机系统的特征在于：它还包含为了按照CPU的电源管理模式来调节CPU的速度，可对系统芯片进行调节的微处理器。
即使CPU的运行速度降低，有必要延长便携式计算机等的电池使用时间的省电模式(例如：最大电池模式或最佳电池模式)也将按照系统温度来对系统芯片进行调节，放慢CPU的速度，减少电力消耗。
图1是本发明第1实施例的具有省电功能的计算机系统的功能方块图。如图1所示，本发明第1实施例的计算机系统包括：CPU100、视频控制器(VideoController)101、主存储器(Main Memory)103、负责控制主存储器103的北桥(NorthBridge)102、输入/输出控制器(I/O Controller)104、负责管理周围装置输入/输出功能的寄存器集合(aggregate)---南桥(South bridge)105、硬盘(HDD)106、键盘控制器(Keyboard Controller)107及微处理器170。
CPU100负责控制管理整个计算机系统，并执行资料的运算和逻辑操作。为此，CPU100内的硬件有算术逻辑单元(ALU)、控制单元(control unit)、寄存器(register)、记忆装置接口等。
视频控制器101负责控制数据输出到阴极射线管(CRT)或液晶显示屏(LCD)等显示装置上。视频控制器101和北桥102可由图形加速端口(AGP：AcceleratedGraphic Port)连接。
北桥(North Bridge)102负责控制CPU、主存储器、视频控制器等速度较快的设备。北桥102作为直接控制的装置，有存储器控制器、主桥、AGP控制器等。北桥102和南桥105用PCI(周边元件扩展接口)总线连接。
南桥(South Bridge)105是一种管理周围装置输入/输出功能的寄存器集合，负责控制硬盘、键盘、鼠标等缓慢设备。
南桥105或者控制周边元件扩展接口(PCI)、集成电路设备(IDE)和通用串行总线架构(USB)等周围装置的数据流动，或者负责电源管理。
输入/输出控制器(I/O Controller)104负责控制计算机与周围设备之间的数据的输入/输出。主存储器103形成作业空间，用于顺利驱动各种程序。
硬盘106储存有包括操作系统(OS：Operating System)在内的多种程序，而操作系统之类的系统程序及各种应用程序也可储存在被称为只读存储器(ROM)的额外存储器上。同时，存储在上述硬盘106内的操作系统通过系统引导操作，上传(Up Load)到上述存储器的随机存取存储器(RAM)内。
在本发明中，电力控制部150与计算机系统的操作系统、CPU、系统芯片(具体指南桥)及微处理器170连接在一起进行操作，电力控制部150在微处理器170的控制下，按照CPU的电源管理模式来调整系统芯片的调节率(throttling duty)，以此调节CPU的速度。
图2是本发明第1实施例围绕具有省电功能的计算机系统微处理器的提供省电模式的构成要素详细示意图。图2虽然额外图示了应用程序，但这种应用程序220是指储存在微处理器250内的程序。应用程序220从计算机系统的操作系统(OS)210中获取被设定的CPU电源管理模式(Power Mangagement Mode)是否是省电模式的信息。应用程序220在CPU的电源管理模式是省电模式时，通知微处理器250经常进行CPU调节；反之不是省电模式时，则通知没有必要经常进行CPU调节。
CPU230的内部设置有可感知系统温度的温度传感电路，负责测量温度，这一已被测量的温度数据被传递给微处理器250，微处理器250在通过应用程序220接收到当前CPU的省电模式信息之后，将这种省电模式信息换算成温度。针对CPU的每个电源管理模式都相应储存有一定范围的温度范围(thermal zone)，可将温度范围如10℃至20℃的范围确定为一个范围，将21℃至30℃的范围确定为另一个范围。
储存在微处理器250内的应用程序220用于判断CPU230种类，识别CPU230是否是按照CPU模式来提供调节CPU速度的节电技术等省电功能的CPU。当判断为计算机内部CPU不提供CPU速度减慢功能时，应用程序220从操作系统210中接收有关CPU电源管理模式的信息。
有关CPU电源管理模式的信息可通过计算机系统的用户接口由用户来选择及储存。例如，当用户在无法将笔记本电脑连接在AC电源上的情况下使用时，为了延长电池的使用时间，可选择省电模式(例如：最佳电池模式或最大电池模式)。
应用程序在用户变更CPU的模式时，当作是窗口事件(event)进行接收。通常CPU的电源管理模式支持最大性能模式、自动模式、最佳电池模式及最大电池模式等4种模式。这种电源管理模式并非绝对的，可随着计算机制造商的不同而不同。
在最佳电池模式下，CPU按最大速度的一半以下速度运行，而最大电池模式是指在要求运行最低标准的CPU处理器的操作过程中或者为了节省电池电力而需要降低处理速度时可以选择的模式。在最大电池模式下，CPU根据电池的剩余电量以最大速度的一半以下速度运行。
CPU的电源管理模式可通过计算机系统的电力管理程序进行自动管理，或者由用户进行手动操作。例如，如果电池电源降低，则对此予以感应，并自动使计算机转换成省电模式。
当用户手动设定电源管理模式时，则驱动计算机系统内所设置的窗口的控制面板程序，在从上述控制面板程序中提供的电源管理模式设定菜单(PowerManagement Applet Menu)或BIOS设置菜单(BIOS Set Up Menu)上，选择指定特定的电源管理模式。上述控制部220将从上述菜单上选定的电源管理模式设定为计算机系统的电源管理模式，因而计算机系统的电源管理模式可被手动设定为电源管理模式。
下面对计算机系统的电源管理模式被自动设定为符合当前系统状态的最佳电源管理模式的情况进行说明。如果用户想自动设定而并不想每天都将计算机系统的电源管理模式手动设定成硬件或软件时，在上述电源管理模式设定菜单(PowerManagement Applet Menu)或BIOS设置菜单(BIOS Set Up Menu)上，选定电源管理模式自动设置项。
在省电模式下，微处理器250从OS210中获取当前系统温度的相关信息，并从应用程序220中获取有关CPU的省电模式信息，在将CPU的省电模式信息换算成温度之后，与当前系统温度的相关信息进行比较，选定高一些的温度，按照这种温度来调整系统芯片(南桥)的调节率，如果系统芯片的调节率被调整，则CPU的速度也将随之被调整。
在本发明中，CPU的调节率(throttling duty)是指CPU每个单位时间的运行速度，例如，CPU按单位时间的1/8、1/4、3/8...或8/8的速度运行。南桥的芯片集(chipset)将12.5％至87.5％的CPU调节率以12.5％单位进行支持。
因此，CPU速度如原来最大速度(Full Speed)的调节率那样有所减少。新的CPU速度S′如下面数学式1那样，通过CPU的最大速度乘以(100％-调节率)来求出。
【数学公式1】
S′＝Smax×(100％-TD)
在上述数学式中，Smax是指CPU的最大速度，TD是指调节率(throttlingduty)。
如上述数学式所述，CPU的调节率(TD)越高，CPU速度越低。从节电方面考虑，最好调节率高些。例如，假定调节率为50％，1GHz的CPU将运行成0.5GHz；假定调节率为25％，则运行成0.7GHz。本发明通过调整系统芯片(最好是南桥)而非CPU寄存器的调节率，可降低CPU的速度，从而实现省电功能。
CPU速度可分成几个阶段进行调节，例如，假定分成5个阶段进行调节的话，可调节成最大速度、87.5％速度、75％速度、67.5％速度、50％速度。
下面对本发明的计算机系统的省电模式实现方法进行说明。图3是本发明第1实施例的计算机系统的省电模式实现方法流程图。
S301，在按照本发明的方法来实现计算机系统的省电模式时，首先判断CPU是否具有按照电源管理模式调节CPU速度的功能。
S309，如果判断为CPU可提供节电技术之类的CPU速度控制功能，则通知微处理器没有必要进行调节，则向微处理器告知CPU的电源管理模式不是省电模式。因此，计算机的调节率维持为0％，CPU按照原来的速度运行。
S303，同时，当计算机系统的CPU是不提供节电技术之类的CPU速度调节功能的CPU时，则获取CPU的电源管理模式信息。电源管理模式信息可从计算机系统的操作系统中获得。CPU的电源管理模式可自动或者按照用户的选择来变更。
S305，以被读取的CPU电源管理模式信息为基础，判断CPU的电源管理模式是否是最佳电池模式或最大电池模式等省电模式。
S307，当是省电模式时，则向微处理器告知CPU是省电模式；反之并非省电模式时，则进入上述步骤S390，向微处理器告知CPU的电源管理模式不是省电模式S309。
当计算机系统的CPU不提供速度调节功能，且CPU的电源管理模式是省电模式时，则按照系统温度进行调节，以此调节CPU的速度。下面对各个省电模式下进行CPU调节的具体方法进行说明。
图4是按照本发明第1实施例的CPU电源管理模式来调整系统芯片的调节率的过程流程图。
S401、S403，当CPU的电源管理模式是省电模式时，从CPU中接收有关当前系统温度B的数据S401，同时从计算机系统的操作系统中获取有关CPU电源管理模式的数据，将电源管理模式信息换算成温度A。
S405，判断将从上一步骤获取的当前系统温度B是否大于CPU的省电模式换算成温度的值A。
S407，如果获取的当前系统温度B是大于CPU的省电模式换算成温度的值A，将CPU的温度模式设定成B，则将当前系统温度B确定为系统的温度范围。
S411，按照选择的温度模式来进行CPU调节。
S409，如果如果获取的当前系统温度B没有大于CPU的省电模式换算成温度的值A，即，CPU的省电模式换算成温度的值A大于从上一步骤获取的当前系统温度B，则将CPU省电模式对应的温度值A确定为系统的温度范围(thermal mode)，随之进入上述步骤S411进行CPU调节。
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，本发明这一具有省电功能的计算机系统及这种计算机系统的省电模式实现方法，既能适用于除笔记本电脑等便携式计算机以外的台式电脑，也能适用于除计算机以外的其它设置有微处理器的便携式信息设备。

Claims (6)

1、一种具有省电功能的计算机系统，其特征在于：
内部CPU设置有温度传感电路，从计算机系统的操作系统获取当前的CPU省电模式信息，当CPU的电源管理模式是省电模式时，将这种省电模式换算成温度的值与温度传感电路感知的当前系统温度比较，根据其中较高温度来进行CPU调节。
2、如权利要求1所述的具有省电功能的计算机系统，其特征在于：
上述计算机系统在CPU的电源管理模式是最佳电池模式或最大电池模式时进行CPU调节。
3、如权利要求1所述的具有省电功能的计算机系统，其特征在于：
上述计算机系统在CPU的电源管理模式不是省电模式时不进行CPU调节。
4、一种计算机系统的省电模式实现方法，其特征在于包括以下几个步骤：
第1步骤，判断CPU的电源管理模式是否是省电模式；
第2步骤，当CPU的电源管理模式是省电模式时，将省电模式转换成温度；
第3步骤，当CPU的电源管理模式是省电模式时，通过内部CPU设置的温度传感电路测量当前系统温度；
第4步骤，按照换算CPU省电模式求出的温度值和当前系统温度中的较高温度来进行CPU调节。
5、如权利要求4所述的计算机系统的省电模式实现方法，其特征在于：
上述第1步骤是指在CPU的电源管理模式是最佳电池模式或最大电池模式时判断是省电模式的步骤。
6、如权利要求4所述的计算机系统的省电模式实现方法，其特征在于：
上述第1步骤中如果判定CPU的电源管理模式不是省电模式时不进行CPU调节。
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