DE102008014354B4

DE102008014354B4 - Elektronisches Gerät mit einem Sparbetriebsmanagement und Verfahren zur Steuerung von Betriebszuständen in einem akkubetriebenen elektronischen Gerät

Info

Publication number: DE102008014354B4
Application number: DE200810014354
Authority: DE
Inventors: Manfred Aschenmeier
Original assignee: Fujitsu Technology Solutions GmbH
Current assignee: Fujitsu Client Computing Ltd
Priority date: 2008-03-14
Filing date: 2008-03-14
Publication date: 2010-01-14
Anticipated expiration: 2028-03-15
Also published as: DE102008014354A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein elektronisches Gerät, aufweisend - mindestens einen Akku (6) zur Spannungsversorgung bestimmungsgemäßer Komponenten (2, 3, 4, 5) des elektronischen Gerätes, - ein Betriebssystem, - einen flüchtigen Arbeitsspeicher (3) sowie - einen nichtflüchtigen Systemspeicher (4), wobei das elektronische Gerät dazu eingerichtet ist, einen Hauptbetriebszustand, einen ersten und/oder zweiten Sparbetriebszustand einzunehmen. Erfindungsgemäß ist das elektronische Gerät derart eingerichtet, dass der erste Sparbetriebszustand durch ein Wakeup-Event verlassen wird, falls ein vorbestimmter Grenzwert des Akkuladezustands unterschritten wird. In diesem Falle wechselt das Gerät in den Hauptbetriebszustand, wobei Daten auf den nichtflüchtigen Systemspeicher (4) abgelegt werden. Anschließend wird das Gerät in den zweiten Sparbetriebszustand versetzt. Die Erfindung betrifft weiterhin ein entsprechendes Verfahren zur Steuerung von Sparbetriebszuständen in einem akkubetriebenen elektronischen Gerät.

Description

Die Erfindung betrifft ein elektronisches Gerät, aufweisend

– mindestens einen Akku zur Spannungsversorgung bestimmungsgemäßer Komponenten des elektronischen Gerätes,
– ein Betriebssystem,
– einen flüchtigen Arbeitsspeicher sowie
– einen nichtflüchtigen Systemspeicher,

Die Erfindung betrifft ebenso ein Verfahren zur Steuerung von Sparbetriebszuständen in einem akkubetriebenen elektronischen Gerät.
In elektronischen Geräten, insbesondere in mobilen akkubetriebenen Geräten wie Notebooks, MP3-Playern und so genannten Personal Digital Assistants (PDA), wird ein Energiesparmanagement eingesetzt, das einen Wechsel zwischen mehreren Betriebszuständen des elektronisches Geräts zum Zwecke einer lang anhaltenden Akkuleistung möglich macht. Das heißt, dass das elektronische Gerät von einem Hauptbetrieb in einen Sparbetrieb mit eingeschränkter Funktionalität wechseln kann, um den Energieverbrauch im Akku zu reduzieren. Ein derartiger Wechsel der Betriebszustände bzw. eine Einschränkung der Funktionalität wird in den Druckschriften DE 10 2004 012 854 B4 sowie DE 42 05 437 C1 offenbart.
Häufig wird ein Energiesparmanagement gemäß dem Advanced Configuration and Power Interface (ACPI) eingesetzt, das ein umfangreiches Batteriemanagement sowie die Steuerung mehrerer Ruhezustände (S0 bis S5) unterstützt.
ACPI beinhaltet beispielsweise einen ersten Sparbetriebszustand (Suspend to RAM S3), in dem sämtliche Betriebsdaten aus dem Hauptbetrieb in den flüchtigen Arbeitsspeicher des Geräts geschrieben werden, welcher weiterhin mit Strom versorgt wird. Andere nicht benötigte Komponenten werden abgeschaltet. Sobald das elektronische Gerät beispielsweise durch eine Bedienaktion wieder in den Hauptbetrieb wechseln soll, werden alle inaktiven Komponenten reaktiviert. Die gesicherten Betriebsdaten können dann aus dem Arbeitsspeicher in den Prozessor zurückgeladen werden.
In einem zweiten Sparbetriebszustand (Suspend to Disk S4) werden die Betriebsdaten sämtlich auf einen nichtflüchtigen Systemspeicher, zum Beispiel eine Festplatte oder einen EEPROM-Baustein, geschrieben und anschließend alle Komponenten des elektronischen Geräts 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 vom nichtflüchtigen Speicher gelesen und in den Arbeitsspeicher geschrieben werden müssen. Erst danach können sie in den Prozessor geladen werden.
Je nach Leistungsbedarf und Anforderungen an die Verfügbarkeit eines elektronischen Geräts, kann dieses zu Energiespar zwecken, beispielsweise nach einer bestimmten Zeitspanne ohne Bedienaktion, in den S3 oder S4 wechseln. Ein zeitlich gestaffelter Wechsel vom S3 in den S4 ist ebenfalls denkbar.
Der Zustand S3 in einem elektronischen Gerät kann den Akku je nach Anforderung unterschiedlich stark belasten. Bei einem erweiterten und damit großen Arbeitsspeicher und mehreren Komponenten, beispielsweise Netzwerkkarten mit Wake-On-LAN Funktion oder WLAN-Adapter, nimmt die Akkukapazität schnell und kontinuierlich ab, sodass der S3 bei leerem Akku nicht mehr aufrechterhalten werden kann und die Gefahr besteht, die im Arbeitsspeicher gesicherten Daten zu verlieren, sodass ein vom Benutzer erwünschter Systemzustand nicht mehr wiederhergestellt werden kann. Das Gerät kann dann lediglich mit einem Netzteil wieder in Betrieb genommen werden und muss gegebenenfalls neu booten. Ein gewünschter Zustand muss neu eingerichtet werden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein elektronisches Gerät sowie ein Verfahren der eingangs genannten Art zu beschreiben, welche eine verbesserte und effizientere Steuerung der Sparbetriebszustände in einem akkubetriebenen elektronischen Gerät ermöglichen.
Die Aufgabe wird mittels eines elektronischen Geräts der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass das elektronische Gerät derart eingerichtet ist, dass im ersten Sparbetriebszustand bei Unterschreiten eines vorbestimmten Grenzwertes des Akkuladezustands der erste Sparbetriebszustand durch ein Wakeup-Event verlassen wird, wodurch das Gerät in den Hauptbetriebszustand wechselt, Daten auf den nichtflüchtigen Systemspeicher abgelegt werden und das Gerät anschließend den zweiten Sparbetriebszustand einnimmt.
Weiterhin wird die Aufgabe durch die entsprechenden unabhängigen Verfahrensansprüche gelöst.
Die erfindungsgemäßen Lösungen haben den Vorteil, dass ein elektronisches Gerät auch nach sehr langen Stand-By Zeiten mittels des Akkus in Betrieb genommen werden kann, da der erste Sparbetriebszustand bei Erreichen einer vorbestimmten Kapazitätsgrenze des Akkus nicht mehr zulässig ist. In diesem Fall wird nach einem Sichern aller Daten zur späteren Wiederinbetriebnahme in einem kurzzeitig eingenommenen Hauptbetriebszustand lediglich in den zweiten Sparbetriebszustand übergegangen. Dieser zweite Sparbetriebszustand ist bis auf mögliche Verluste in einer Stromversorgungseinrichtung stromlos, da alle elektronischen Komponenten gänzlich abgeschaltet sind. Ein Wechsel von dem ersten Sparbetriebszustand in den Hauptbetriebszustand und anschließend in den zweiten Sparbetriebszustand wird durch ein Wakeup-Event, beispielsweise eine simulierte Bedienaktion, ausgelöst. So bleibt eine Restenergie im Akku über einen großen Zeitraum erhalten und das Gerät kann dennoch aus einem Ruhezustand stabil einen zuvor gespeicherten Betriebszustand einnehmen. Dabei gehen keine Daten verloren, da das Gerät über den Umweg des übergangsweise eingenommenen Hauptbetriebszustands kontrolliert abgeschaltet wird. Je nach Festlegung des Grenzwertes steht auch die Restenergie in ausreichendem Maße zur Verfügung, um z. B. wichtige Aktionen, wie den Eingang von E-Mails zu prüfen, noch ausführen zu können.
Bevorzugt weist das elektronische Gerät ein Steuerinterface auf, das den Wechsel zwischen dem Hauptbetriebszustand und dem ersten oder zweiten Sparbetriebszustand steuert. Das Steuerinterface lässt bei Wechsel vom Hauptbetrieb in den Sparbetrieb den ersten Sparbetriebszustand lediglich zu, falls der Akkuladezustand vorbestimmten Kriterien genügt. Befindet sich das elektronische Gerät bereits im ersten Sparbetriebszustand, so entscheidet das Steuerinterface in Abhängigkeit der Akkukapazität, ob der erste Sparbetriebszustand aufrechterhalten wird oder nicht.
Bevorzugt wird in einer Ausführungsform des Geräts der Akkuladezustand vom Steuerinterface kontinuierlich überwacht. Das bedeutet, dass das Steuerinterface zu jedem Zeitpunkt Informationen über die Restkapazität des Akkus hat.
In einer weiteren Ausführungsform wird der Akkuladezustand vom Steuerinterface periodisch abgefragt. Dabei erhält das Steuerinterface zyklisch nach einer systembedingt definierten Zeitspanne oder beispielsweise nach Verstreichen einer bestimmten Anzahl an Taktzyklen Informationen über die Restkapazität des Akkus.
Vorzugsweise kann der Grenzwert des Akkuladezustands im Betriebssystem verändert werden. Das heißt, dass der Benutzer je nach Anforderungen und Auslastung des Geräts individuelle Grenzwerte vorgeben kann. Steht für den Benutzer zum Beispiel eher eine Strom sparende Arbeitsweise mit langer Akkulaufzeit im Vordergrund, so kann er den Grenzwert sehr hoch wählen, beispielsweise 70% der Gesamtkapazität des Akkus. Die Restkapazität bleibt dann sehr lange erhalten, da das Gerät unter 70% lediglich vom Hauptbetrieb in den zweiten stromlosen Sparbetriebszustand wechselt. Bevorzugt der Benutzer allerdings eine schnelle Wiederinbetriebnahme des Geräts aus dem Sparbetrieb, so kann er den Grenzwert sehr niedrig ansetzen, zum Beispiel bei 15% der Gesamtkapazität. Dann wechselt das Gerät über 15% immer in den ersten Sparbetrieb und kann aus diesem sehr schnell reaktiviert werden. Unter 15% wird ledig lich der zweite Sparbetriebszustand eingenommen und stellt einen Notbetrieb des Geräts sicher.
Bevorzugt wird der Wechsel der Betriebszustände über eine akustische und/oder visuelle Warnmeldung vorangekündigt. Dadurch soll der Benutzer vor jedem Zustandswechsel benachrichtigt und darüber informiert werden.
Weitere vorteilhafte Ausführungen sind in den Unteransprüchen sowie in der Figurenbeschreibung offenbart.
Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert.
Es zeigt:
1 ein schematisiertes Blockschaltbild mehrerer Komponenten eines akkubetriebenen elektronischen Geräts.
1 zeigt ein schematisiertes Blockschaltbild einer Anordnung bestimmungsgemäßer Komponenten in einem elektronischen Gerät. Auf einem Mainboard 1 ist eine zentrale Prozessoreinheit 2, ein flüchtiger Arbeitsspeicher 3 sowie ein nichtflüchtiger Systemspeicher 4 montiert. Auf dem nichtflüchtigen Systemspeicher 4 können dauerhaft Daten abgelegt oder von diesem in den flüchtigen Arbeitsspeicher 3 geladen werden. Der Prozessor 2 verarbeitet alle Daten und Informationen gemäß vorbestimmten Anforderungen, die durch ein Betriebssystem festgesetzt werden können. Ferner zeigt 1 ein Steuerinterface 5, das Funktionen zum Energiespar- und Batteriemanagement gemäß dem ACPI-Standard umfasst. Weiterhin zeigt 1 einen Akku 6 zur Stromversorgung aller Komponenten auf dem Mainboard 1. Die Versorgung wird über eine Stromversorgungsleitung 7 sichergestellt, die alle Komponenten mit dem Akku 6 elektrisch verbindet. Der Austausch von Informationen und Daten zwischen den Komponenten 2, 3, 4 und 5 auf dem Mainboard 1 erfolgt über einen Steuer-/Datenbus 8. Das Steuerinterface 5 ist zudem über eine separate Messleitung 9 mit dem Akku 6 verbunden, welche strichliert angedeutet ist. Dadurch ist das Steuerinterface 5 in der Lage, kontinuierlich oder periodisch Informationen über den Ladezustand sowie die Restlaufzeit des Akkus 6 zu erhalten. Sinkt nun der Akkuladezustand unter einen zuvor festgelegten Grenzwert, so wird diese Information an das Steuerinterface 5 ebenfalls über die Messleitung 9 übermittelt. Befindet sich das elektronische Gerät im Hauptbetrieb und veranlasst der Benutzer durch eine Bedienaktion den Wechsel in den Sparbetrieb, so ermöglicht das Steuerinterface 5 anhand der zuvor gewonnenen Informationen über den Ladezustand des Akkus 6 lediglich den Wechsel in den zweiten Sparbetriebszustand. Dazu werden alle Betriebsdaten vom flüchtigen Arbeitsspeicher 3 über den Steuer-/Datenbus 8 in den nichtflüchtigen Systemspeicher 4 geschrieben. Dieser Vorgang ist durch einen vom flüchtigen Arbeitsspeicher 3 wegweisenden strichlierten Blockpfeil und einen zum nichtflüchtigen Systemspeicher 4 hinweisenden strichlierten Blockpfeil verdeutlicht. Anschließend wird der zweite Sparbetriebszustand eingenommen und alle Komponenten auf dem Mainboard 1 abgeschaltet, die während des zweiten Sparbetriebszustands oder zur Reaktivierung des Systems nicht benötigt werden. Befindet sich das elektronische Gerät bei Unterschreiten der Akkuladegrenze bereits im ersten Sparbetriebszustand in dem lediglich der flüchtige Arbeitspeicher 3 zur schnellen Reaktivierung des Systems mit Strom versorgt wird, so erzeugt das Steuerinterface 5 ein Wakeup-Event und versetzt alle inaktiven Komponenten auf dem Mainboard 1 wieder in den Hauptbetrieb. Dieser Vorgang ist durch einen vom Steuerinterface 5 wegweisenden schraffierten Blockpfeil und einen zum Prozessor 2 hinweisenden schraffierten Blockpfeil verdeutlicht. Anschließend erfolgt der Übergang in den zweiten Sparbetriebszustand, in dem alle Daten zur Reaktivierung des Systems ohne Booten auf dem nichtflüchtigen Systemspeicher 4 gesichert und anschließend alle Komponenten zum Erhalt der Akkurestkapazität abgeschaltet werden. Das Gerät kann dann über den Akku erneut reaktiviert werden, wobei der Systemzustand wiederhergestellt wird, der vor dem Sparbetrieb gültig war.
Gemäß einer nicht dargestellten Ausführungsform ist ein Wechsel vom Hauptbetrieb in einen Hybridzustand möglich. In diesem Zustand werden Betriebsdaten sowohl im flüchtigen als auch im nichtflüchtigen Speicher 3 und 4 gesichert, wobei der flüchtige Arbeitsspeicher 3 abgeschaltet wird, falls der Akkuladezustand unter die vorbestimmte Grenze fällt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Steuerinterface 5 ein kontrolliertes Herunterfahren des Systems aus dem Hauptbetrieb auslösen, falls der Akkuladezustand einen Grenzwert unterschreitet. Bei dieser Ausführungsform wird vorab der Benutzer gefragt, ob das Gerät abgeschaltet werden soll. Die Abschaltung erfolgt nur, wenn dies der Benutzer bestätigt oder keine Benutzereingabe für eine vorbestimmte Zeit erfolgt.
Ferner kann das Gerät mehrere Akkus 6 aufweisen, die parallel vom Steuerinterface 5 kontrolliert werden. Falls ein Akku 6 leer ist, so greift das Gerät auf einen Zusatzakku zurück.
Die Ausführung des nichtflüchtigen Systemspeichers 4 als EEPROM-Baustein ist lediglich beispielhaft gewählt. Ebenso kann das Gerät andersartige Speicherbausteine oder eine Festplatte aufweisen.

1: Mainboard
2: Prozessor (CPU)
3: flüchtiger Arbeitsspeicher (RAM)
4: nichtflüchtiger Systemspeicher (EEPROM)
5: Steuerinterface (ACPI)
6: Akku
7: Stromversorgungsleitung
8: Steuer-/Datenbus
9: Messleitung

Claims

Elektronisches Gerät, aufweisend – mindestens einen Akku (6) zur Spannungsversorgung bestimmungsgemäßer Komponenten (2, 3, 4, 5) des elektronischen Gerätes, – ein Betriebssystem, – einen flüchtigen Arbeitsspeicher (3) sowie – einen nichtflüchtigen Systemspeicher (4), wobei das elektronische Gerät dazu eingerichtet ist, einen Hauptbetriebszustand, einen ersten oder einen zweiten Sparbetriebszustand einzunehmen, und im ersten Sparbetriebszustand Daten aus dem Hauptbetriebszustand auf dem flüchtigen Arbeitsspeicher (3) erhalten bleiben und im zweiten Sparbetriebszustand das elektronische Gerät abgeschaltet wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Gerät derart eingerichtet ist, dass im ersten Sparbetriebszustand bei Unterschreiten eines vorbestimmten Grenzwertes des Akkuladezustands der erste Sparbetriebszustand durch ein Wakeup-Event verlassen wird, wodurch das Gerät in den Hauptbetriebszustand wechselt, Daten auf den nichtflüchtigen Systemspeicher (4) abgelegt werden und das Gerät anschließend den zweiten Sparbetriebszustand einnimmt.
Elektronisches Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das elektronische Gerät ein Steuerinterface (5) aufweist, das den Wechsel zwischen dem Hauptbetriebszustand und dem ersten oder zweiten Sparbetriebszustand steuert.
Elektronisches Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Akkuladezustand vom Steuerinterface (5) kontinuierlich überwacht wird.
Elektronisches Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Akkuladezustand vom Steuerinterface (5) periodisch abgefragt wird.
Elektronisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Grenzwert des Akkuladezustands im Betriebssystem voreingestellt ist.
Elektronisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Grenzwert des Akkuladezustands im Betriebssystem verändert werden kann.
Elektronisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Wechsel der Betriebszustände über eine akustische und/oder visuelle Warnmeldung vorangekündigt wird.
Elektronisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Notebook, ein Personal Digital Assistant, ein Navigationsgerät, ein MP3-Player, ein Mobiltelefon oder eine Kombination mehrerer dieser Geräte ist.
Verfahren zur Steuerung von Sparbetriebszuständen in einem akkubetriebenen elektronischen Gerät, wobei das Gerät einen Hauptbetriebszustand, einen ersten oder einen zweiten Sparbetriebszustand einnehmen kann und im ersten Sparbetriebszustand Daten aus dem Hauptbetriebszustand auf einem flüchtigen Arbeitsspeicher (3) verfügbar bleiben und im zweiten Sparbetriebszustand das elektronische Gerät abgeschaltet wird, dadurch gekennzeichnet, dass während des ersten Sparbetriebszustands der Akkuladezustand überwacht wird und bei Unterschreiten eines vorbestimmten Grenzwertes des Akkuladezustands der erste Sparbetriebszustand durch ein Wakeup-Event verlassen wird, wodurch das Gerät in den Hauptbetriebszustand wechselt, Daten auf den nichtflüchtigen Systemspeicher (4) abgelegt werden und das Gerät anschließend den zweiten Sparbetriebszustand einnimmt.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Akkuladezustand kontinuierlich überwacht wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Akkuladezustand periodisch abgefragt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Grenzwert des Akkuladezustands in einem Betriebssystem voreingestellt ist.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Grenzwert des Akkuladezustands im Betriebssystem verändert werden kann.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Wechsel der Betriebszustände über eine akustische und/oder visuelle Warnmeldung vorangekündigt wird.