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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Anzeigeeinheit
eines tragbaren elektronischen Gerätes sowie ein tragbares elektronisches Gerät mit einer
Anzeigeeinheit und einer Steuereinrichtung zum Einstellen verschiedener
Betriebszustände.
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Tragbare
elektronische Geräte
im Sinne der Anmeldung sind solche Geräte, die über eine netzunabhängige Stromversorgung
(Batterie, gegebenenfalls Brennstoff- oder Solarzelle) verfügen und
eine Anzeigeeinheit aufweisen. Insbesondere betrifft die Erfindung
Geräte
mit einer Anzeigeeinheit mit einer Vielzahl von Bildelementen, die
unabhängig
voneinander ansteuerbar sind, wie zum Beispiel eine Punkt-Matrix-Anzeige.
Zu solchen Geräte
zählen
beispielsweise Notebooks ebenso wie Pocket-PCs, auch Handhelds,
Organizer oder PDA's
(Public Digital Assistant) genannt, Mobiltelefone, Taschenrechner
und digitale Musikabspielgeräte
(MP3-Spieler).
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Zur
Verlängerung
der Laufzeit solcher Geräte
werden verschiedene Stromsparmechanismen eingesetzt. Beispielsweise
ist bekannt, Baugruppen, insbesondere Baugruppen mit einem hohen
Energiebedarf, abzuschalten, wenn deren Funktionalität nicht
benötigt
wird. Dieses wird unter anderem bei Funkadaptern (WLAN – Wireless
Local Rrea Network oder Bluetooth) eingesetzt oder bei Ein- und
Ausgabeschnittstellen, zum Beispiel bei Parallelanschlüssen eines
Notebooks oder optischen Schnittstellen (Irda – Infrared Data Association).
Andere Baugruppen, wie beispielsweise ein Prozessor, die ständig be nötigt werden,
können
zumindest in einen Zustand mit beschränkter Leistungsfähigkeit
und damit auch Leistungsaufnahme versetzt werden. Bei Prozessoren
ist zum Beispiel bekannt, diese mit verminderter Betriebsspannung
und/oder verringerter Taktrate zu betreiben. In diesem Zusammenhang
sei auf die im Notebook und PC-Bereich bekannte ACPI (Advanced Configuration
and Powermanagement Interface) Spezifikation hingewiesen, die eine
standardisierte Programmierschnittstelle zur Nutzung vorgesehener Stromsparfunktionen
bereitstellt.
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Als
Anzeigeeinheiten werden in tragbaren elektronischen Geräten typischerweise
LCD (Liquid Crystal Display) Anzeigen eingesetzt. Wegen ihrer besseren
Lesbarkeit werden dabei transmitive Ausführungen mit Hintergrundbeleuchtung
bevorzugt. LCD-Anzeigen selber haben zur Ansteuerung ihrer Bildelemente
einen sehr geringen Energiebedarf, der sich im Wesentlichen aus
kapazitiven Verlusten beim Umladen der mit Wechselspannung angesteuerten Bildelemente
ergibt. Eine bekannte Energieeinsparmöglichkeit mit jedoch nur geringem
Einsparpotenzial liegt in einer Kontrastabsenkung der Anzeigeeinheit
durch Verringerung der Wechselspannungsamplitude der Ansteuerspannung.
Größeres Energieeinsparpotenzial
bietet die Hintergrundbeleuchtung. Hier ist ein Abschalten oder
Abdimmen der Hintergrundbeleuchtung bekannt, zum Beispiel falls
bei einem elektronischen Gerät
länger
als für
einen vorgegebenen Zeitraum keine Benutzereingabe erfolgt.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben
einer Anzeigeeinheit eines elektronischen Gerätes zu schaffen, durch das
weiteres Energieeinsparpotenzial beim Betrieb des elektronischen
Gerätes
genutzt wird. Es ist eine weitere Aufgabe, ein tragbares elektronisches
Gerät an zugeben,
das zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
geeignet ist.
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Diese
Aufgabe wird gelöst
durch ein Verfahren nach Patentanspruch 1 und ein tragbares elektronisches
Gerät nach
Patentanspruch 7.
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Bei
dem Verfahren zum Betreiben einer Anzeigeeinheit eines tragbaren
elektronischen Gerätes wird
eine Bildaktualisierungsrate abhängig
von der Art der darzustellenden Bildinhalte bestimmt und daraufhin
dem elektronischen Gerät
ein Betriebsmodus zugewiesen, bei dem die von der Anzeigeeinheit
dargestellten Bildinhalte mit der bestimmten Bildaktualisierungsrate
aktualisiert werden.
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Durch
die abhängig
von der Art der darzustellenden Bildinhalte bestimmte Bildaktualisierungsrate
wird verhindert, dass von der Anzeigeeinheit dargestellten Bildinhalte
häufiger
aktualisiert werden, als zur Darstellung des Bildinhalts notwendig.
Auf diese Weise kann bei allen an der Erzeugung der von der Anzeigeeinheit
dargestellten Bildinhalte beteiligten Komponenten des elektronischen
Gerätes
Energie eingespart werden. Mit einer geringeren Bildaktualisierungsrate
fallen beispielsweise pro Zeiteinheit weniger Berechnungen zur Erstellung
des Bildinhalts an und es sind weniger Speicherzugriffe und Datenübertragungsvorgänge erforderlich.
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Eine
vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens ist anwendbar bei tragbaren
elektronischen Geräten,
bei denen Programme ausführbar
sind und die ausgeführten
Programme darzustellende Bildinhalte erstellen. Die Bildaktualisierungsrate
wird in dem Fall anhand der Programme bestimmt. Es kann so auf einfa che
Weise eine zur Darstellung der Bildinhalte ausreichend hohe Bildaktualisierungsrate
erfolgen.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird die Bildaktualisierungsrate
anhand der Häufigkeit,
mit der sich darzustellende Bildinhalte ändern, bestimmt. Auf diese
Weise kann unabhängig von
Programmen in jedem Fall eine zur Darstellung der Bildinhalte geeignete
Bildaktualisierungsrate bestimmt werden.
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Weitere
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen
unabhängigen
Ansprüchen
angegeben.
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Im
folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen mit Hilfe
von zwei Figuren näher
erläutert.
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Es
zeigt:
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1 ein
Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen elektronischen
Gerätes
und
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2 ein
Flussdiagramm zum Ablauf eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens
zum Betreiben einer Anzeigeeinheit.
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In 1 ist
schematisch der Aufbau eines elektronischen Gerätes mit einer Anzeigeeinheit
dargestellt. Das elektronische Gerät umfasst einen Prozessor 1,
verbunden mit einem nicht-flüchtigen
Speicher 2 sowie einem flüchtigen Speicher 3.
Weiterhin ist mit dem Prozessor 1 eine Grafikeinheit 4 verbunden,
die Zugriff auf einen Bildspeicher 5 hat. Mit der Grafikeinheit 4 steht
ein Anzeigentreiber 6 in Verbindung, der eine Anzeigeeinheit 7 ansteuert.
Weiterhin ist eine Steu ereinrichtung 8 vorgesehen, die
Informationen vom Prozessor 1 erhält und auf die Grafikeinheit 4 sowie
auf eine der Anzeige 7 zugeordnete Hintergrundbeleuchtung 9 einwirkt.
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Der
in 1 gezeigte schematische Aufbau eines tragbaren
elektronischen Gerätes
ist typisch für einen
tragbaren Computer, also zum Beispiel ein Notebook oder ein PDA.
Von dem tragbaren elektronischen Gerät, im folgenden kurz Gerät genannt,
sind in 1 nur die im Rahmen der Erfindung
wesentlichen Komponenten dargestellt.
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System-
und Anwenderprogramme, zusammenfassend als Programme bezeichnet,
sind auf Gerät
im nicht flüchtigen
Speicher 2 abgelegt. Zur Ausführung werden die Programme üblicherweise
in den flüchtigen
Speicher 3 übertragen
und von dort durch den Prozessor 1 ausgeführt. Bei
einem Notebook handelt es sich bei dem nicht flüchtigen Speicher 2 üblicherweise
um ein Festplattenlaufwerk und bei einem PDA um einen Speicher in
Flash-Technologie. In letzterem Fall kann auch die Möglichkeit
bestehen, ein Programm von dem Prozessor 1 direkt aus dem nicht
flüchtigen
Speicher 2 abzuarbeiten.
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Zur
Darstellung von Ausgaben von Programmen ist die Anzeigeeinheit 7 vorgesehen.
Bei der Anzeigeeinheit 7 handelt es sich bevorzugt um eine LCD-Anzeige
mit einer Vielzahl von Bildelementen. Bei Notebooks oder PDAs sind
die Bildelemente üblicherweise
gleichartige, regelmäßig angeordnete-Bildpunkte
(Pixel). Bei anderen Geräten,
z. B. Taschenrechnern, können
die einzelnen Bildelemente auch unterschiedlich geformt sein (z.
B. Sieben- oder 16-Segment-Anzeigen).
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Es
kann sich bei der Anzeigeeinheit 7 sowohl um eine reflektive
LCD-Anzeige handeln, die auf eine ausreichende Umge bungshelligkeit
angewiesen ist, als auch um eine transmittive Anzeige, die durch
eine hinter der Anzeige angebrachte Lichtquelle beleuchtet werden.
Im gezeigten Beispiel ist die Anzeigeeinheit 7 als transmittive
LCD-Anzeige ausgelegt, die von der Hintergrundbeleuchtung 9 beleuchtet
wird. Die einzelnen Bildelemente der Anzeigeeinheit 7 können durch
Anlegen einer Niederspannungswechselspannung von einem transparenten
in einen Licht absorbierenden Zustand geschaltet werden. Die Ansteuerung
der üblicherweise
in Form einer Zeilen/Spalten-Matrix
verschalteten Bildelemente übernimmt
der Anzeigentreiber 6.
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Wie
in der Einleitung beschrieben und aus dem Stand der Technik bekannt,
besteht eine Energieeinsparmöglichkeit
bei der Anzeigeeinheit 7 darin, die Amplitude der ansteuernden
Wechselspannung zu verringern. Dies führt allerdings zu einer kontrastärmeren Darstellung.
Eine weitere Einsparungsmöglichkeit
ist durch ein Absenken der Frequenz der ansteuernden Wechselspannung
gegeben. Insbesondere bei Matrixanzeigen, die ein einem Zeit-Multiplexverfahren
angesteuert werden und bei denen die ansteuernde Wechselspannungsfrequenz
deutlich über
der Multiplexfrequenz liegen muss, sind hier enge Grenzen gesetzt.
Zu niedrige Frequenzen führen
zudem zu einer flimmernden oder flackernden Anzeige.
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Zur
Darstellung von Bildinhalten auf der Anzeigeeinheit 7,
also zum Beispiel von Ausgaben von auf dem Prozessor 1 ausgeführten Programmen, werden
Informationen über
den Bildinhalt vom Prozessor 1 über die Grafikeinheit 4 in
den Bildspeicher 5 geschrieben und von dort, wiederum über die
Grafikeinheit 4, dem Anzeigentreiber 6 zur Verfügung gestellt.
Im Bildspeicher 5 wird dabei ein bildpunktorientiertes
Abbild (bitmap, Pixelgrafik) des anzuzeigenden Bildinhaltes abgelegt,
reprä sentiert
durch Helligkeits- und/oder Farbinformationen der einzelnen Bildelemente
der Anzeigeeinheit 7. Insbesondere bei kleineren Geräten, zum
Beispiel PDAs, ist der Bildspeicher 5 oft als Teil des
flüchtigen
Speichers 3 ausgeführt
(siehe gestrichelter Kasten in der Figur). Alternativ kann es sich
bei dem flüchtigen
Speicher 3 und dem Bildspeicher 5 um Speicher
handeln, die unabhängig
voneinander separat ausgebildet sind.
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Die
Grafikeinheit 4 kontrolliert Lese- und Schreibzugriffe
auf den Bildspeicher 5 und deren zeitlichen Ablauf. Weiterhin
kann durch die Grafikeinheit 4 eine Umrechnung der von
dem Prozessor 1 empfangenen Informationen zum gespeicherten
Abbild des Bildinhalt erfolgen. Ebenso kann eine Umrechnung der
im Bildspeicher 5 gespeicherten Bildinhalte in das Datenformat,
in dem die Bildinhalte dem Anzeigentreiber 6 übergeben
werden, erfolgen. Durch zunehmend steigende Anforderungen an die Qualität angezeigter
Bildinhalte (z. B. höhere
Auflösung,
perspektivische Darstellung mit Beleuchtungs- und Schatteneffekten)
steigen die Rechenanforderungen an die Grafikeinheit 4.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass vom Prozessor 1 Bildkomponenten
in einem Vektorgrafikformat ausgegeben werden, das von der Grafikeinheit 4 in
das bildpunktorientierte Abbild umgerechnet werden muss, in dem die
Bildinhalte im Bildspeicher 5 abgelegt sind.
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Die
Häufigkeit,
mit der neue Bildinhalte auf der Anzeigeeinheit 7 dargestellt
werden, im Folgenden auch Bildaktualisierungsrate genannt, wird
in einen Aufbau gemäß 1 zum
einen durch die Häufigkeit,
mit der der Bildspeicher 5 mit neuen Inhalten von dem Prozessor 1 über die
Grafikeinheit 4 beschrieben wird, bestimmt und zum anderen
von der Häufigkeit,
mit der Inhalte des Bildspeichers 5 dem Anzeigentreiber 6 bereitgestellt
werden. Die Häufigkeit
des Einschreibens neuer Inhalte in den Bildspeicher 5 wird
im folgenden auch als erste Rate bezeichnet, die Häufigkeit
des Übertragens
der Inhalte des Bildspeichers 5 zum Anzeigentreiber 6 als
zweite Rate.
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Im
erfindungsgemäßen elektronischen
Gerät wird
durch eine Verminderung der ersten und/oder zweiten Rate der zur
Bildaktualisierung notwendige Rechenaufwand vom Prozessor 1 und/oder
der Grafikeinheit 4 verringert. Diese Verringerung führt entweder
unmittelbar zu einer Stromeinsparung, oder indirekt über die
Möglichkeit,
die mit einer geringeren Rechenlast beanspruchte Komponente mit
niedrigerer Taktzahl und/oder niedrigerer Spannung betreiben zu
können.
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Die
Reduzierung der Bildaktualisierungsrate der Anzeigeeinheit 7 wird
vom Prozessor 1 angewiesen. Dieses wird im Zusammenhang
mit dem Flussdiagramm von 2 weiter
unten näher
erläutert. Zur Übertragung
der Anweisung ist die Steuereinrichtung 8 vorgesehen, die
sowohl auf die Grafikeinheit 4 als auch auf den Anzeigentreiber 6 zur
Reduktion der ersten und/oder zweiten Rate einwirkt. Im gezeigten Ausführungsbeispiel
ist die Steuereinrichtung darüber
hinaus zur Ansteuerung der Hintergrundbeleuchtung 9 eingerichtet.
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In 2 ist
das Flussdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben einer Anzeigeeinheit 7 eines tragbaren
elektronischen Gerätes
dargestellt. Das Verfahren kann zum Beispiel von dem in 1 dargestellten
Gerät durchgeführt werden.
Zur Durchführung
des Verfahrens kann dazu beispielsweise ein geeignetes Programm,
bevorzugt als Hintergrundprozess, auf dem Prozessor 1 ausgeführt werden.
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In
einem ersten Schritt S1 des Verfahrens werden sämtliche auf dem Prozessor 1 ausgeführten Programme,
also sowohl System- als auch Anwenderprogramme ermittelt.
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In
einem Schritt S2 werden zu allen ausgeführten Programmen vorgegebene
Bildaktualisierungsraten eingelesen. Solche Bildaktualisierungsraten
können
beispielsweise in Form einer Tabelle im nicht flüchtigen Speicher 2 des
elektronischen Gerätes
hinterlegt sein, wobei jeder Tabelleneintrag den Namen des Programms
oder eine andere, das Programm eindeutig kennzeichnende Identifizierung
sowie eine diesem Programm zugeordnete vorgegebene Bildaktualisierungsrate
umfasst. Die vorgegebene Bildaktualisierungsrate gibt an, wie häufig der
Bildinhalt aktualisiert werden sollte, um eine dem Programm angemessene
Darstellung seiner Ausgaben zu gewährleisten. Anstelle einer Bildaktualisierungsrate,
also der Anzahl von Aktualisierungen pro definierter Zeiteinheit,
kann selbstverständlich
auch eine Aktualisierungszeit, also der zeitliche Abstand zweier Aktualisierungen,
angegeben sein. Die zu einem Programm vorgegebene Bildaktualisierungsrate
kann z. B. von den Herstellern eines Programm angegeben werden und
vom Distributeur des Geräts
in die Tabelle eingetragen sein. Auch ist denkbar, dass die Tabelle
bei der Installation eines Programms durch eine Installationsroutine
automatisch um die vorgegebene Bildaktualisierungsrate des Programms
ergänzt
wird. Schließlich
ist auch möglich,
dass die Tabelleneinträge
vom Benutzer erstellt oder angepasst werden.
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Unter
einer angemessenen vorgegebenen Bildaktualisierungsrate ist eine
solche zu verstehen, die gerade so hoch ist, dass alle vom Programm
ausgegebenen Bildinhalte dargestellt werden können. Ist das Programm beispielsweise
ein Programm zum Darstellen von Filmmaterial, wobei pro Sekunde
25 Einzelbilder wiedergegeben werden, sollte die vorgegebene Bildaktualisierungsrate
für dieses
Programm nicht kleiner als 25 pro Sekunde sein, aber diesen Wert
auch nicht unnötig überschreiten.
Wenn das Programm dagegen beispielsweise ein Programm zum Abspielen
von Musikstücken
ist, das auf der Anzeige Informationen wie Titel oder verbleibende
Restzeit darstellt, ist eine Bildaktualisierungsrate von 1 pro Sekunde
vollkommen ausreichend, um alle relevanten Informationen darzustellen.
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In
einem Schritt S3 wird von allen eingelesenen vorgegebenen Bildaktualisierungsraten
die größte bestimmt.
Erfindungsgemäß wird nun
ein Betriebsmodus eingenommen, in dem diese größte der vorgegebenen Bildaktualisierungsraten
als aktuelle Bildaktualisierungsrate für das elektronische Gerät 1 benutzt
wird.
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Zu
diesem Zweck wird in einem Schritt S4 die erste Rate, mit der der
Prozessor 1 über
die Grafikeinheit 4 den Bildinhalt im Bildspeicher 5 aktualisiert,
auf die aktuelle Bildaktualisierungsrate gesetzt. Die erste Rate
setzt sich aus der Rate, mit der der Prozessor 1 Informationen
an die Grafikeinheit 4 überträgt und aus
der Rate, mit der die Grafikeinheit 4 Daten in den Bildspeicher 5 schreibt,
zusammen. Falls möglich,
ist es vorteilhaft, die Rate beider Schritte auf die erste Rate
abzusenken. Die Übergabe
von Daten vom Prozessor 1 an die Grafikeinheit 4 kann
beispielsweise dadurch reduziert werden, dass Betriebssystemroutinen,
die zur Ausgabe von Bildinformationen häufig über Unterbrechungsaufforderungen
(Interrupts) gesteuert werden, durch Änderung der Interrupt-Parameter
in ihrer Ausgaberate abgesenkt werden. Falls die Grafikeinheit 4 dazu
eingerichtet ist, aus den von dem Prozessor 1 empfangenen
Informationen selbsttätig
Bildinhalte zu berechnen und in dem Bildspeicher 5 zu schreiben,
kann über
die Steuereinrich tung 8 die Rate, mit der die Grafikeinheit 4 die
Bildinhalte berechnet, ebenfalls abgesenkt werden.
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In
einem Schritt S5 wird darüber
hinaus von der Steuereinrichtung 8 die Grafikeinheit 4 und/oder der
Anzeigentreiber 6 angewiesen, die Rate, mit der Bildinformationen
aus dem Bildspeicher 5 an den Anzeigentreiber 6 gesendet
werden, herabzusenken. Es kann jedoch vorgesehen sein, dass dieses
nicht unter einen Wert geschieht, bei dem die Anzeigeeinheit 7 sichtbar
und störend
zu flimmern beginnt.
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Das
gezeigte Verfahren kann so eingerichtet sein, dass die Schritte
S1 bis S5 kontinuierlich wiederholt werden, so dass die Bildaktualisierungsrate jederzeit
optimal an die Erfordernisse der ausgeführten Programme angepasst ist.
In alternativen Ausführungsformen
kann vorgesehen sein, in Schritt 1 nicht alle Programme,
die auf dem elektronischen Gerät 1 ausgeführt werden,
zu ermitteln, sondern nur solche, deren Ausgaben auf der Anzeigeeinheit 7 gerade
im Vordergrund stehen. Üblicherweise
ist die Anzeige von Programmausgaben fensterbasiert, das heißt, jedem
ausgeführten
Programm steht ein Ausgabefenster als Ausgabebereich auf der Anzeigeeinheit 7 zur
Verfügung.
Von allen ausgeführten
Programmen ist üblicherweise
nur ein Programm in der Weise bevorzugt, dass Eingaben des Benutzers über eine
Tastatur oder eine Maus diesem Programm zugeführt werden. Das diesem Programm
zugeordnete Ausgabefenster wird vom Betriebssystem in der Weise
bevorzugt, dass es im Vordergrund ist, also von keinem anderen Anwendungsfenster
verdeckt wird. Das Verfahren kann nun derart ausgestaltet sein,
dass lediglich das Programm, dessen Fenster im Vordergrund steht,
in dem Schritt S1 ermittelt wird und entsprechend nur von diesem
Programm in Schritt S2 die vorgegebene Bildaktualisierungsrate eingelesen wird.
Schritt S3 ent fällt
und die in Schritt S2 vorgegebene Bildaktualisierungsrate bildet
die einzustellende Bildaktualisierungsrate für die Schritte S4 und S5.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
kann selbstverständlich
mit bekannten Mechanismen zur Stromeinsparung, z. B. mit dem Abschalten
oder Abdimmen der Hintergrundbeleuchtung 9, kombiniert eingesetzt
werden.
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- 1
- Prozessor
- 2
- nicht-flüchtiger
Speicher
- 3
- flüchtiger
Speicher
- 4
- Grafikeinheit
- 5
- Bildspeicher
- 6
- Anzeigentreiber
- 7
- Anzeigeeinheit
- 8
- Steuereinrichtung
- 9
- Hintergrundbeleuchtung