DE102008004450B4

DE102008004450B4 - Computer mit einem Sparbetriebsmanagement und Verfahren zur Steuerung von Betriebszuständen in einem Computer

Info

Publication number: DE102008004450B4
Application number: DE102008004450A
Authority: DE
Inventors: Johannes Linne; Manfred Wanner; Markus Schieferdecker
Original assignee: Fujitsu Technology Solutions GmbH
Current assignee: Fujitsu Technology Solutions Intellectual Property GmbH
Priority date: 2008-01-15
Filing date: 2008-01-15
Publication date: 2010-06-17
Anticipated expiration: 2028-01-16
Also published as: DE102008004450A1

Abstract

Computer, aufweisend
– eine Spannungsversorgung mit einem Netzteil (NT) zur Versorgung von Komponenten des Computers in einem Hauptbetrieb und einem Hilfsnetzteil (HNT) zur Versorgung ausgewählter Komponenten in einem Sparbetrieb,
– einen Prozessor (CPU),
– einen Arbeitsspeicher (RAM),
wobei der Computer mit einer Steuersoftware eingerichtet ist, die den Wechsel zwischen dem Hauptbetrieb und dem Sparbetrieb, umfassend wenigstens einen ersten Sparbetriebszustand mit einem höheren Stromverbrauch und einen zweiten Sparbetriebszustand mit einem niedrigeren Stromverbrauch, steuert,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Steuersoftware eingerichtet ist, den Stromverbrauch des Arbeitsspeichers (RAM) sowie die Leistung des Hilfsnetzteils (HNT) zu überwachen und bei einem Wechsel in den Sparbetrieb den ersten Sparbetriebszustand lediglich zuzulassen, falls die Leistung des Hilfsnetzteils (HNT) ausreicht, die Betriebsdaten aus dem Hauptbetrieb im Arbeitsspeicher (RAM) zu erhalten.

Description

Die Erfindung betrifft einen Computer, aufweisend

– eine Spannungsversorgung mit einem Netzteil (NT) zur Versorgung von Komponenten des Computers in einem Hauptbetrieb und einem Hilfsnetzteil (HNT) zur Versorgung ausgewählter Komponenten in einem Sparbetrieb,
– einen Prozessor (CPU),
– einen Arbeitsspeicher (RAM),

Ferner betrifft die Erfindung ein entsprechendes Verfahren zur Steuerung von Betriebszuständen in einem Computer.
In Computern wird ein Powermanagement gemäß dem Advanced Configuration and Power Interface (ACPI) eingesetzt, das einen Wechsel zwischen mehreren Betriebszuständen des Computers zum Zwecke des Energiesparens möglich macht. Das heißt, dass der Computer vom Hauptbetrieb in einen Sparbetrieb wechseln kann, falls er keine Daten abzuarbeiten hat.
Beispielsweise kann der Computer vom Hauptbetrieb in einen ersten Sparbetriebszustand (Safe-to-RAM S3) wechseln, in dem sämtliche Betriebsdaten aus dem Hauptbetrieb in den Arbeitsspeicher des Systems geschrieben und anschließend einige Komponenten wie CPU und Festplatte abgeschaltet werden. Sobald der Computer bei einer eingehenden Anfrage durch den Benutzer wieder in den Hauptbetrieb wechselt, werden alle inaktiven Komponenten reaktiviert und die gesicherten Betriebsdaten können aus dem Arbeitsspeicher in den Prozessor zurückgeladen werden. Zur Vermeidung hoher Verlustleistungen in der Spannungsversorgung, wird der Arbeitsspeicher im Zustand S3 von einem Hilfsnetzteil versorgt, das geringerer dimensioniert ist als das Netzteil zur Primärversorgung.
In einem zweiten Sparbetriebszustand (Safe-to-Disk S4) werden die Betriebsdaten sämtlich auf die Festplatte geschrieben und anschließend alle Komponenten des Computers abgeschaltet. In diesem Zustand S4 wird der Inhalt des Arbeitsspeichers gelöscht, da dieser stromlos ist. Infolge dessen benötigt eine Reaktivierung des Systems aus dem S4 deutlich mehr Zeit, da sämtliche Betriebsdaten von der Festplatte gelesen und in den Arbeitsspeicher geschrieben werden müssen. Erst danach können sie vom Prozessor geladen werden.
Je nach Leistungsbedarf und Anforderungen an die schnelle Verfügbarkeit eines Computers, kann dieser zu Energiesparzwecken, beispielsweise nach einer bestimmten Zeitspanne ohne Anfrage, in den S3 oder S4 wechseln. Ein zeitlich gestaffelter Wechsel vom S3 in den S4 ist ebenfalls denkbar.
Der Zustand S3 in einem Computer kann das Hilfsnetzteil je nach Anforderung an die Versorgung von Arbeitsspeicher und Peripheriekomponenten unterschiedlich stark auslasten. Bei einem erweiterten und damit großen Arbeitsspeicher und mehreren aufgerüsteten Komponenten, beispielsweise Netzwerkkarten mit Wake-On-LAN Funktion, gerät ein Hilfsnetzteil oftmals an die Grenzen seiner Dimensionierung, oder gar darüber, sodass der S3 nicht mehr stabil funktionieren kann und die Gefahr besteht, die im Arbeitsspeicher gesicherten Daten zu verlieren.
Aus den Druckschriften US 7,050,959 B1 sowie US 7,139,920 B2 sind Verfahren bekannt, die Leistung eines Computersystems im Hauptbetrieb derart an bestimmte Betriebsparameter anzupassen, dass eine zulässige Betriebstemperatur beziehungsweise eine vorgegebene Auslastung der Stromversorgung nicht überschritten wird. Dennoch besteht bei diesen Lösungen die Gefahr, dass bei übermäßiger Auslastung eines Hilfsnetzteils ein eingenommener Stromsparzustand nicht stabil aufrechterhalten werden kann und Daten verloren gehen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Computer sowie ein Verfahren der eingangs genannten Art zu beschreiben, welche eine Steuerung der Sparbetriebszustände in Abhängigkeit der Leistung des Hilfsnetzteils zulassen.
Die Aufgabe wird mittels eines Computers der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Steuersoftware eingerichtet ist, den Stromverbrauch des Arbeitsspeichers sowie die Leistung des Hilfsnetzteils zu überwachen und bei einem Wechsel in den Sparbetrieb den ersten Sparbetriebszustand lediglich zuzulassen, falls die Leistung des Hilfsnetzteils ausreicht, die Betriebsdaten aus dem Hauptbetrieb im Arbeitsspeicher zu erhalten.
Weiterhin wird die Aufgabe mittels eines Verfahrens der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass eine Steuersoftware den Stromverbrauch eines Arbeitsspeichers sowie die Leistung eines Hilfsnetzteils im Computer überwacht und bei einem Wechsel vom Hauptbetrieb in den Sparbetrieb den ersten Sparbetriebszustand lediglich zulässt, falls die Leistung des Hilfsnetzteils ausreicht, die Betriebsdaten aus dem Hauptbetrieb im Arbeitsspeicher zu erhalten. Die erfindungsgemäßen Lösungen haben den Vorteil, dass der Stromverbrauch aller Komponenten im ersten Sparbetrieb, beispielsweise im S3, ermittelt wird und der Zustand S3 lediglich zugelassen wird, falls der Stromverbrauch die Leistung des Hilfsnetzteils nicht überschreitet und damit das Hilfsnetzteil genügend Spannung zur Versorgung aller Komponenten bereitstellen kann. Auf diese Weise wird der S3 stabil ausgeführt oder andernfalls in den zweiten Sparbetriebszustand, beispielsweise S4, gewechselt. Eine Steuerung aller Betriebszustände wird von der Steuersoftware durchgeführt.
Vorzugsweise weist der Computer einen Management Controller-Baustein auf, über den die Steuersoftware angesprochen werden kann. Das bedeutet, dass der Computer beispielsweise auch von einem anderen Computer aus über Netzwerk konfiguriert und die Steuersoftware bedient werden kann.
Bevorzugt wird der Stromverbrauch im Arbeitsspeicher von einem Messbaustein auf dem Mainboard des Computers gemessen. Vorzugsweise wird die Leistung des Hilfsnetzteils von einem Messbaustein auf dem Mainboard gemessen.
Die Messbausteine ermöglichen eine physikalische und damit genaue Ermittlung des Stromverbrauchs im Arbeitsspeicher und der Leistung des Hilfsnetzteils.
Weitere vorteilhafte Ausführungen sind in den Unteransprüchen sowie in der Figurenbeschreibung offenbart.
Die Erfindung wird anhand mehrerer Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
1 ein schematisiertes Blockschaltbild mehrerer Komponenten eines Computers und
2 ein schematisiertes Blockschaltbild mehrerer Komponenten eines Computers bei Messung und Steuerung.
1 zeigt ein schematisiertes Blockschaltbild einer Anordnung bestimmungsgemäßer Komponenten in einem Computer. Auf einem Mainboard 1 ist eine zentrale Prozessoreinheit CPU, ein Arbeitsspeicher RAM sowie eine Schnittstelle PCI für Peripheriekomponenten montiert. Ferner zeigt 1 eine Festplatte HDD sowie eine Schnittstelle USB/LAN zum seriellen Anschluss externer Geräte oder zum Netzwerkanschluss des Computers. Auf der Festplatte HDD ist ein BIOS 2 zur Steuerung der grundlegenden Funktionen und Konfigurationen des Computers gespeichert. Ein Netzteil NT dient der Stromversorgung aller Komponenten des Computers im Hauptbetrieb, wobei die Komponenten über eine Stromversorgungsleitung 3 mit dem Netzteil NT verbunden sind. Ferner dient ein Hilfsnetzteil HNT zur Spannungsversorgung des Arbeitsspeichers RAM sowie der Schnittstelle USB/LAN im ersten Sparbetriebszustand. Der Arbeitsspeicher RAM und die Schnittstelle USB/LAN sind über eine Hilfsspannungsleitung 4 mit dem Hilfsnetzteil HNT verbunden, welche gestrichelt gezeichnet ist. Das Netzteil NT und das Hilfsnetzteil HNT sind in der Regel in einem Gehäuse angeordnet und nutzen auch die identischen Ausgänge aus dem Gehäuse. Ein entsprechendes Gehäuse ist gestrichelt angedeutet. Die Steuerung und der Datenaustausch zwischen allen bestimmungsgemäßen Komponenten des Computers erfolgt über einen Steuer- und Daten-Bus 5. Ferner zeigt 1 zwei Messbausteine 6a und 6b, die mit der Versorgungsleitung 3 sowie über zwei getrennte Messleitungen 7a und 7b mit dem Arbeitsspeicher RAM und dem Hilfsnetzteil HNT und weiterhin mit dem Steuer- und Daten-Bus 5 verbunden sind. Der Messbaustein 6a misst über die Messleitung 7a den Stromverbrauch im Arbeitsspeicher RAM, der Messbaustein 6b ermittelt über die Messleitung 7b die vom Hilfsnetzteil HNT zur Verfügung gestellte Leistung. Die Messwerte können über den Steuer- und Daten-Bus an das BIOS 2 übermittelt werden.
Auf diese Weise kann ein Computer gemäß 1 im Hauptbetrieb Daten und Informationen verarbeiten und auf einer Festplatte HDD speichern, wobei er über eine Schnittstelle USB/LAN Zugang zu einem Netzwerk hat. Zu Energiesparzwecken kann der Computer in Abhängigkeit der über die Messbausteine 6a, 6b gemessenen Stromverbrauchs- und Leistungswerte einen ersten oder zweiten Sparbetriebszustand einnehmen, wobei im ersten Sparbetriebszustand der Arbeitsspeicher RAM zum Erhalt von Betriebsdaten und die Schnittstelle USB/LAN zum Empfangen von Anfragen mittels eines Hilfsnetzteils HNT mit Spannung versorgt werden. Alle übrigen Komponenten nehmen keine Leistung vom Netzteil NT auf und sind abgeschaltet. Im zweiten Sparbetriebszustand nimmt auch der Arbeitsspeicher RAM keine Leistung aus dem Hilfsnetzteil HNT mehr auf.
2 zeigt ein schematisiertes Blockschaltbild bestimmungsgemäßer Komponenten eines Computers gemäß 1. 2 beschreibt die Abfrage des Stromverbrauchs im Arbeitsspeicher RAM und der Leistung des Hilfsnetzteils HNT über das BIOS 2 auf der Festplatte HDD. Dabei übermitteln die Messbausteine 6a, 6b die Stromverbrauchs- und Leistungswerte an den Steuer- und Daten-Bus 5. Die Übermittlung der Daten an den Bus 5 ist durch einen von den Messbausteinen 6a, 6b fort laufenden Blockpfeil gekennzeichnet. Schließlich empfängt das BIOS 2 die Stromverbrauchs- und Leistungswerte und kann diese speichern. Dieser Vorgang ist durch einen weiteren zum BIOS 2 der Festplatte HDD hinführenden Blockpfeil dargestellt. Überschreitet der Gesamtstromverbrauch aller durch das Hilfsnetzteil HNT versorgten Komponenten einen durch das Hilfsnetzteil HNT festgelegten Leistungsgrenzwert, so veranlasst das BIOS 2 lediglich den Wechsel in den zweiten Sparbetriebszustand. Ist der Gesamtstromverbrauch jedoch geringer als die maximal vom Hilfsnetzteil HNT zur Verfügung gestellte Leistung, so lässt das BIOS 2 einen ersten Sparbetriebszustand zu, wobei Betriebsdaten aus dem Hauptbetrieb zur schnellen Reaktivierung des Hauptbetriebes im Arbeitsspeicher RAM gespeichert werden. Zur Aufrechterhaltung dieser Informationen wird der Arbeitsspeicher RAM über das Hilfsnetzteil HNT und die Leitung 4 mit Spannung versorgt. Wird beispielsweise über den Netzwerkanschluss USB/LAN eine Anfrage an den Computer geschickt, so werden alle bestimmungsgemäßen Komponenten des Computers reaktiviert und die Betriebsdaten aus dem Arbeitsspeicher RAM umgehend in den Prozessor CPU zurückgeladen. Die Steuerung und der Datenaustausch werden über den Steuer- und Daten-Bus 5 bewerkstelligt.
Die dargestellten Ausführungsformen wirken nicht einschränkend auf die Erfindung. So kann ein Computer beispielsweise mehrere Festplatten HDD sowie mehrere Prozessoren CPU aufweisen, wobei eine Festplatte als Master deklariert ist, auf der ein BIOS 2 gespeichert ist. Weiterhin können neben dem Arbeitsspeicher RAM auch an der Schnittstelle PCI angeschlossene Peripheriegeräte über einen Messbaustein 6a in ihrem Stromverbrauch erfasst werden. Die Systemarchitektur ist hier lediglich beispielhaft gewählt.

NT: Netzteil
HNT: Hilfsnetzteil
RAM: Arbeitsspeicher
HDD: Festplatte
USB/LAN: serieller Anschluss/Netzwerkanschluss
CPU: Prozessor
PCI: Schnittstelle für Peripheriegeräte
1: Mainboard
2: BIOS
3: Stromversorgungsleitung
4: Hilfsspannungsleitung
5: Steuer- und Daten-Bus
6a, 6b: Messbaustein
7a, 7b: Messleitung

Claims

Computer, aufweisend – eine Spannungsversorgung mit einem Netzteil (NT) zur Versorgung von Komponenten des Computers in einem Hauptbetrieb und einem Hilfsnetzteil (HNT) zur Versorgung ausgewählter Komponenten in einem Sparbetrieb, – einen Prozessor (CPU), – einen Arbeitsspeicher (RAM), wobei der Computer mit einer Steuersoftware eingerichtet ist, die den Wechsel zwischen dem Hauptbetrieb und dem Sparbetrieb, umfassend wenigstens einen ersten Sparbetriebszustand mit einem höheren Stromverbrauch und einen zweiten Sparbetriebszustand mit einem niedrigeren Stromverbrauch, steuert, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuersoftware eingerichtet ist, den Stromverbrauch des Arbeitsspeichers (RAM) sowie die Leistung des Hilfsnetzteils (HNT) zu überwachen und bei einem Wechsel in den Sparbetrieb den ersten Sparbetriebszustand lediglich zuzulassen, falls die Leistung des Hilfsnetzteils (HNT) ausreicht, die Betriebsdaten aus dem Hauptbetrieb im Arbeitsspeicher (RAM) zu erhalten.
Computer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Computer zusätzlich eine Festplatte (HDD) aufweist und im zweiten Sparbetriebszustand Daten aus dem Hauptbetrieb auf die Festplatte (HDD) abgelegt werden.
Computer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Computer einen Management Controller-Baustein aufweist, über den die Steuersoftware angesprochen werden kann.
Computer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuersoftware ein BIOS (2) ist.
Computer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromverbrauch im Arbeitsspeicher (RAM) von einem Messbaustein (6a) auf dem Mainboard (1) des Computers gemessen wird.
Computer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromverbrauch im Arbeitsspeicher (RAM) von einem Spannungsregler gemessen wird, der die Versorgungsspannung des Arbeitsspeichers (RAM) bereitstellt.
Computer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistung des Hilfsnetzteils (HNT) von einem Messbaustein (6b) auf dem Mainboard (1) gemessen wird.
Verfahren zur Steuerung von Betriebszuständen in einem Computer, wobei der Computer zwischen einem Hauptbetrieb und wenigstens einem ersten Sparbetriebszustand mit einem höheren Stromverbrauch oder zweiten Sparbetriebszustand mit einem niedrigeren Stromverbrauch wechseln kann, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuersoftware den Stromverbrauch eines Arbeitsspeichers (RAM) sowie die Leistung eines Hilfsnetzteils (HNT) im Computer überwacht und bei einem Wechsel vom Hauptbetrieb in den Sparbetrieb den ersten Sparbetriebszustand lediglich zulässt, falls die Leistung des Hilfsnetzteils (HNT) ausreicht, die Betriebsdaten aus dem Hauptbetrieb im Arbeitsspeicher (RAM) zu erhalten.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromverbrauch des Arbeitsspeichers (RAM) und die Leistung des Hilfsnetzteils (HNT) über Messbausteine (6a, 6b) im Computer erfasst werden.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassung des Stromverbrauchs im Arbeitsspeicher (RAM) und der Leistung des Hilfsnetzteils (HNT) beim erstmaligen Hochfahren des Computers und nach jeder Änderung der Konfiguration des Arbeitsspeichers (RAM) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuersoftware ein BIOS (2) des Computers ist.