DE102013106699B3

DE102013106699B3 - Computersystem mit einem Abwesenheitsmodus

Info

Publication number: DE102013106699B3
Application number: DE201310106699
Authority: DE
Inventors: Waldemar Felde; Jürgen Himml; Peter Pfeiffer
Original assignee: Fujitsu Technology Solutions Intellectual Property GmbH
Current assignee: Fujitsu Client Computing Ltd
Priority date: 2013-06-26
Filing date: 2013-06-26
Publication date: 2014-02-27
Anticipated expiration: 2033-06-27
Also published as: WO2014206675A1; US20160124485A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Computersystem (1) umfassend eine Systemkomponente, wenigstens einen nichtflüchtigen Massenspeicher und wenigstens ein Netzteil (3) zur Stromversorgung. Dabei weist das Computersystem (1) wenigstens eine Systemsoftwarekomponente mit einer Schnittstelle (23, 24) zum Auswählen von Funktionen zum Energiesparen auf, die wenigstens eine Funktion (25) zum Betrieb des Computersystems (1) in einem Abwesenheitsmodus (42) bereitstellt, in dem wenigstens eine auf dem Computersystem (1) ablaufende erste Anwendung (37) über eine Netzwerkverbindung angesprochen werden kann. Beim Betrieb des Computersystems (1) wird wenigstens eine Softwarekomponente (16) durch ein Betriebssystem (15) ausgeführt, das dazu eingerichtet ist, bei Erkennung einer Abwesenheit eines Benutzers wenigstens eine zweite Anwendung (38) anzuhalten und über die Schnittstelle (23, 24) die Funktion zum Betrieb des Computersystems (1) in dem Abwesenheitsmodus (42) aufzurufen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Computersystem umfassend eine Systemkomponente mit einem nichtflüchtigen Speicherbaustein zum Speichern einer Systemsoftwarekomponente der Firmwareschicht zum Ansteuern von Hardwarekomponenten der Systemkomponente, wenigstens einen nichtflüchtigen Massenspeicher zum Speichern eines Betriebssystems und zugehöriger Softwarekomponenten und wenigstens ein Netzteil zur Stromversorgung der Systemkomponente und des Massenspeichers mit einer Versorgungsspannung. Die Erfindung betrifft insbesondere ein verbessertes Energiemanagement für ein derartiges Computersystem.
Computersysteme der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik vielfach bekannt. Insbesondere weisen sogenannte Desktop-Computer in der Regel eine Systemkomponente in Form einer Systemplatine mit darauf angeordneten Hardwarekomponenten, wie beispielsweise einem Prozessor, einem Chipsatz und einen nichtflüchtigen Speicherbaustein zum Speichern von BIOS-Code zum Starten des Computersystems auf. Mit der Systemkomponente sind oftmals weitere interne Komponenten, beispielsweise nichtflüchtige Massenspeicherlaufwerke wie magnetische Festplatten oder Halbleiterspeicherlaufwerke, verbunden, auf denen üblicherweise ein Betriebssysteme, wie beispielsweise Windows 8 mit zugehörigen Treiberkomponenten, gespeichert sind. Im Betrieb des Computersystems führt der Prozessor Programmcode des Betriebssystems, von zugehörigen Softwarekomponenten oder der Systemsoftwarekomponente sowie von einem Benutzer aufgerufenen Anwendungen aus.
Solche Computer finden insbesondere in Büroumgebungen vielfach Anwendung und sind in der Regel zumindest während normaler Arbeitszeiten, beispielsweise von 8 bis 17 Uhr, mehr oder weniger ununterbrochen in Betrieb.
Vor dem Hintergrund des Klimawandels im Allgemeinen und dem Bestreben, die Energieeffizienz elektrischer Geräte im Besonderen zu verbessern, ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Energiebilanz derartiger Computersysteme weiter zu verbessern.
Aus dem Stand der Technik ist eine Vielzahl von Ansätzen zur Verbesserung der Energieeffizienz von Computersystemen bekannt.
Ein weit verbreiteter Ansatz zum Energiesparen wird durch den sogenannten ACPI-Standard (”Advanced Configuration and Power Interface Specification”), Revision 5.0 vom 6. Dezember 2011, der Firmen Hewlett Packard Corporation, Intel Corporation, Microsoft Corporation, Phoenix Technologies Limited und Toshiba Corporation beschrieben. In dem genannten Standard sind unter anderem verschiedene Leistungszustände (englisch: ”Power States”) G0 bis G3 sowie innerhalb des Leistungszustands G0 verschiedene Betriebs- oder Schlafzustände (englisch: ”Sleep States”) S0 bis S4 vorgesehen. In den numerisch niedrigsten Zuständen, also dem G0-Leistungszustand beziehungsweise dem S0-Betriebszustand, ist ein Computersystem jeweils völlig einsatzbereit. In entsprechend höherrangigen Zuständen wird die Energieaufnahme des Computersystems reduziert, insbesondere um den Stromverbrauch des Computers in einem oder mehreren Schlafzuständen zu senken.
Ein Problem der aus dem ACPI-Standard bekannten Zuständen besteht darin, dass in allen Betriebszuständen außer dem G0/S0-Betriebszustand keine Benutzeranwendungen ausgeführt werden und, außer dem Empfang bestimmter Aufweckereignisse, praktisch keine Kommunikation des Systems mit der Außenwelt stattfinden kann. Somit eignen sich die bekannten Energiesparzustände insbesondere nicht für Computersysteme, die Hintergrundaufgaben, wie beispielsweise eine fortgesetzte Netzwerkkommunikation oder eine Erreichbarkeit über eine spezielle Anwendung, beispielsweise eine Voice-over-IP-Anwendung (VoIP) oder eine Chatanwendung, bereitstellen. Sie eignen sich auch nicht für solche Computersysteme, die benutzerspezifische Anwendungen für Erinnerungen oder sonstige fortlaufende Aufgaben, wie beispielsweise die Wiedergabe von Musik, ausführen.
Aus der US 2005/0289363 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur automatischen Echtzeit-Energieverwaltung bekannt. Das System benutzt eine Kombination einer Benutzererkennung und einer Benutzerinteraktions-Erkennung. Dabei bleibt eine Bilderfassungsvorrichtung solange in einem niedrigen Verbrauchszustand wie eine Benutzerinteraktion erkannt wird. Wird keine Benutzerinteraktion mehr erkannt, wird die Bilderfassungsvorrichtung in einen normalen Betriebszustand versetzt, um ein Bild zu erfassen. Das erfasst Bild wird analysiert, um eine Benutzererkennung durchzuführen.
Aus der US 2011/0185209 ist ein Laptop-PC bekannt, der eine Leistungsaufnahme reduziert, während eine bestimmte Funktion aufrecht erhalten bleibt. Der Laptop kann in einem sogenannten „Doze”-Modus mit verminderter Leistungsaufnahme betrieben werden. In dem „Doze”-Modus werden Prozesse oder Eingabe-/Ausgabe-Anfragen suspendiert, so dass die Festplatte in dem „Doze”-Modus angehalten werden kann.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, ein universell einsetzbares, aber dennoch energieeffizientes Gesamtkonzept sowie Verfahren und Vorrichtungen für den Betrieb eingangs genannter Computersysteme zu beschreiben.
Die oben genannte Aufgabe wird durch ein Computersystem der eingangs genannten Art gelöst, wobei die Systemsoftwarekomponente der Firmwareschicht wenigstens eine Schnittstelle zum Auswählen von Funktionen zum Energiesparen bereitstellt, die wenigstens eine Funktion zum Betrieb des Computersystems in einem Abwesenheitsmodus bereitstellt, in dem wenigstens eine auf dem Computersystem ablaufende erste Anwendung über eine Netzwerkverbindung angesprochen werden kann. Darüber hinaus wird beim Betrieb des Computersystems wenigstens eine Softwarekomponente einer Betriebssystemschicht durch das Betriebssystem ausgeführt, das dazu eingerichtet ist, bei Erkennung einer Abwesenheit eines Benutzers wenigstens eine zweite Anwendung anzuhalten und über die Schnittstelle die Funktion zum Betrieb des Computersystems in dem Abwesenheitsmodus aufzurufen. Die Systemsoftwarekomponente der Firmwareschicht ist dazu eingerichtet, beim Aufruf der Funktion zum Betrieb des Computersystems in dem Abwesenheitsmodus wenigstens eine Hardwarekomponente des Computersystems in einem Energiesparzustand zu versetzen, um den Energieverbrauch des Computersystems bei Abwesenheit des Benutzers zu verringern.
Durch die oben genannten Maßnahmen wird eine kombinierte Hardware- und Softwarelösung zur Steuerung des Computersystems ermöglicht. Dabei können softwareseitig durch die Softwarekomponente der Betriebssystemschicht einzelne Anwendungen zur Verringerung der Auslastung des Prozessors angehalten werden, während weitere Anwendungen, insbesondere die erste Anwendung zur Bereitstellung einer Netzwerkverbindung, weiterlaufen können. Gleichzeitig wird über die Schnittstelle der Systemsoftwarekomponente der Firmwareschicht eine systemspezifische und damit von dem Betriebssystem unabhängige Funktion zur Optimierung der Hardware in einem Abwesenheitsmodus ermöglicht.
Die einzelnen Maßnahmen, die softwareseitig und/oder hardwareseitig zur Erreichung der angestrebten Energieeinsparung verwendet werden, können sich von Computersystem zu Computersystem und von Anwendungsszenario zu Anwendungsszenario unterscheiden. Sie bilden teilweise Gegenstände von abhängigen Ansprüchen und/oder sind in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen beschrieben.
Ein Vorteil des beschriebenen Computersystems besteht darin, dass durch Ankopplung an bestehende Mechanismen zur Energieeinsparung, beispielsweise eines Mechanismus zum Deaktivieren einer Bildschirmanzeige, weitere Maßnahmen zum softwareseitigen und/oder hardwareseitigen Einsparen von Energie ausgelöst werden können. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist hierfür die wenigstens eine Softwarekomponente als Systemservice für das Betriebssystem implementiert, der dazu eingerichtet ist, das Betriebssystem auf ein Ereignis zum Abschalten einer Bildschirmanzeige zu überwachen und bei Erkennung eines Ereignisses zum Abschalten der Bildschirmanzeige die wenigstens zweite Anwendung anzuhalten und die Funktion zum Betrieb des Computersystems in dem Abwesenheitsmodus über die Schnittstelle aufzurufen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann auch das Betriebssystem selbst in eine beschränkte Betriebsart, beispielsweise den sogenannten ”Away Mode” des Betriebssystems Microsoft Windows geschaltet werden, um softwareseitig eine Auslastung des Computersystems zu reduzieren. Durch die Aktivierung einer vom Betriebssystem vorgesehenen, beschränkten Betriebsart können eine Mehrzahl von teilweise aufeinander abgestimmten Aktionen durchgeführt werden. Dabei können die Maßnahmen, soweit erforderlich, durch die Softwarekomponente angepasst werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist die Systemkomponente wenigstens einen Mikrocontroller mit einer Mehrzahl von programmierbaren Ausgängen auf. Die Systemsoftwarekomponente ist dazu eingerichtet, beim Aufruf der Funktion zum Betrieb des Computersystems in dem Abwesenheitsmodus über wenigstens ein programmierbaren Ausgang des Mikrocontrollers wenigstens ein Steuersignal zum Versetzen der wenigstens einen Hardwarekomponente in den Energiesparzustand bereitzustellen. Auf diese Weise können Energiesparmaßnahmen ausgelöst werden, die durch bloße Softwarekontrolle nicht zu erreichen wären.
Beispielsweise kann ein erster Ausgang des Mikrocontrollers mit einem Steueranschluss eines Prozessors des Computers verbunden werden, wobei beim Bereitstellen wenigstens eines ersten Steuersignals an dem Steueranschluss die Leistung des Prozessors auf eine vorbestimmte maximale Leistung gedrosselt wird. Hierzu eignet sich beispielsweise das sogenannte PROCHOT-Signal bekannter Intelprozessoren, das üblicherweise zur Vermeidung von thermischen Überlastsituationen eingesetzt wird. Durch Bereitstellen des PROCHOT-Signals kann die Leistungsaufnahme eines Prozessors hardwaremäßig auf einen Bruchteil der üblichen Leistungsaufnahme reduziert werden. Dabei laufen auf dem Prozessor ausgeführt Anwendungen, wenn auch mit stark eingeschränkter Leistungsfähigkeit bzw. Geschwindigkeit, weiter.
Durch diese und andere Maßnahmen kann die Energieaufnahme des Computersystems auf einen Bruchteil der üblichen Leistung beschränkt werden. Beispielsweise ist es möglich, einen üblichen Büro-PC auf eine Leistungsaufnahme im Bereich zwischen 3 und 20 W zu reduzieren, sodass dessen Leistungsaufnahme trotz weitgehender Erreichbarkeit des Computersystems in die Größenordnung vormals bekannter Schlafzustände rückt, in denen keine sinnvolle Nutzung des Computersystems mehr möglich ist.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von unterschiedlichen Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die angehängten Figuren im Detail beschrieben. In den Figuren zeigen:
1 eine Systemarchitektur eines Computersystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
2 ein Diagramm unterschiedlicher Softwarekomponenten zur Implementierung eines Abwesenheitsmodus,
3 ein Zustandsdiagramm für ein Computersystem mit einem Abwesenheitsmodus gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung und
4A bis 4H Ablaufdiagramme eines Verfahrens zur Implementierung eines Abwesenheitsmodus.
1 zeigt schematisch eine Systemarchitektur eines Computersystems 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Computersystem 1 umfasst eine Systemkomponente in Form einer Systemplatine 2, ein Netzteil 3 zum Umwandeln einer primären Netzwechselspannung in ein oder mehrere sekundäre Versorgungsgleichspannungen sowie ein Massenspeicherlaufwerk 4.
Bei dem Computersystem 1 kann es sich beispielsweise um ein Desktop-Computersystem gemäß der gängigen Intel x86-Architektur handeln. Bei dem Netzteil 3 handelt es sich üblicherweise um ein Schaltnetzteil mit ein oder mehreren Schaltwandlern. In wenigstens einer Ausgestaltung umfasst das Netzteil 3 mehrere Schaltwandler, wobei wenigstens ein Schaltwandler zum energieeffizienten Betrieb des Computersystems in einem Schwachlastbereich und wenigstens ein weiterer, abschaltbarer Schaltwandler zum Betrieb des Computersystems 1 in einem Volllastbereich vorgesehen ist. Zusätzlich kann das Netzteil 3 eine abschaltbare und/oder überbrückbare Schaltung zur Netzfilterung und/oder zur Begrenzung eines Einschaltstroms beim Betrieb des Netzteils im Volllastbereich aufweisen. Bei dem Massenspeicherlaufwerk 4 kann es sich beispielsweise um ein konventionelles, magnetisches Speicherlaufwerk mit einem oder mehreren rotierenden Speichermedien oder um ein Halbleiterspeicherlaufwerk mit nichtflüchtigen Massenspeicherbausteinen, insbesondere eine sogenannte Solid State Disk (SSD), handeln.
Die Systemplatine 2, in der Regel als sogenanntes Mother- oder Mainboard bezeichnet, umfasst im Ausführungsbeispiel einen Prozessor 5, einen ein- oder mehrteiligen Chipsatz 6, einen oder mehrere flüchtige Speicherbausteine 7 und einen Mikrocontroller 8. Der Mikrocontroller 8 führt Programmcode aus, der unter anderem zur Systemverwaltung und zum Energiemanagement des Computersystems 1 dient. Auf die genaue Funktion des Mikrocontrollers 8 wird später im Detail eingegangen. Über den Chipsatz 6 sind weitere Komponenten, insbesondere ein Massenspeichercontroller 9, eine Netzwerkschnittstelle 10 und eine I/O-Schnittstelle 11 mit dem Prozessor 5 und dem Speicherbaustein 7 verbunden. Des Weiteren ist der Prozessor 5 entweder direkt oder über den Chipsatz 6 mit einem Grafikbaustein 12 verbunden.
Die Komponenten 5 bis 12 der Systemplatine 2 sind im Ausführungsbeispiel über eine Mehrzahl von Bussystemen miteinander verbunden. Insbesondere sind der Prozessor 5, der Chipsatz 6 und die Speicherbausteine 7 über einen System- und/oder Speicherbus 17 miteinander verbunden. Der Chipsatz 6, der Massenspeichercontroller 9, die Netzwerkschnittstelle 10, die I/O-Schnittstelle 11 sowie der Grafikbaustein 12 sind über einen Peripheriebus 18, wie beispielsweise einen PCI-Expressbus (PCIe) miteinander verbunden. Darüber hinaus sind alle oder einzelne Komponenten der Systemplatine 2 über einen sogenannten Systemmanagementbus 19 miteinander verbunden. Im Ausführungsbeispiel sind der Mikrocontroller 8, der Chipsatz 6 und der Prozessor 5 über den Systemmanagementbus miteinander verbunden.
Es wird darauf hingewiesen, dass die in der 1 dargestellte Systemarchitektur des Computersystems 1 nur beispielhaften Charakter besitzt und naturgemäß keinen Anspruch auf Vollständigkeit erhebt. Aus dem Stand der Technik sind eine Vielzahl weiterer Systemarchitekturen für Ein- und Mehrprozessorsysteme bekannt, auf die die nachfolgend beschriebenen Konzepte, Vorrichtungen und Verfahren in äquivalenter Weise angewendet werden können.
Als eine hardwaremäßige Ergänzung der ansonsten üblichen Systemarchitektur des Computersystems 1 ist der Mikrocontroller 8 über eine Steuerleitung mit dem sogenannten PROCHOT-Signaleingang des Prozessors 5 verbunden. Alternativ oder zusätzlich sind programmierbare Steuerausgänge des Mikrocontrollers 8 beispielsweise mit einem oder mehreren Steuereingängen des Netzteils 3 und/oder in der 1 nicht dargestellten Spannungswandlern zum Anpassen einer allgemeinen Versorgungsspannung auf eine von dem Prozessor 5 benötigte Betriebsspannung verbunden.
Weitere Funktionen zur Herstellung des Energiemanagement des Computersystems 1 werden über BIOS-Programmcode 13 bereitgestellt bzw. implementiert, der in einem mit dem Chipsatz 6 verbundenen, nichtflüchtigen Speicherbaustein 14 abgelegt ist. Insbesondere stellt der BIOS-Programmcode 13 eine sogenannte Energiemanagement-Schnittstelle gemäß dem eingangs genannten ACPI-Standard bereit. Zusätzlich stellt der BIOS-Programmcode 13 eine erweiterte Schnittstelle, beispielsweise für ein systemspezifisches Energiesparprofil, eine oder mehrere systemspezifische Funktionsaufrufe oder eine vom ACPI-Standard unabhängige BIOS-Funktion bereit. Die Schnittstellen des BIOS-Programmcodes 13 können beispielsweise durch ein auf dem Massenspeicherlaufwerk 4 gespeichertes Betriebssystem 15 oder eine betriebssystemspezifische Softwarekomponente 16 angesprochen werden. Das Zusammenwirken der einzelnen Softwarekomponenten 13, 15 und 16 wird nachfolgend anhand des Diagramms gemäß 2 im Einzelnen erläutert.
2 zeigt verschiedenen Softwareschichten eines Computersystems 1, beispielsweise des Computersystems 1 gemäß 1. Derartige Diagramme werden in der Regel mit dem englischen Begriff ”Software Stack” bezeichnet.
Auf niedrigster Ebene des Softwarestacks 20 befindet sich in der Darstellung gemäß 2 eine Firmwareschicht 21. Bei der Software der Firmwareschicht 21 kann es sich beispielsweise um eine konventionelle BIOS-Firmware oder eine Software zur Bereitstellung einer Schnittstelle gemäß dem sogenannte ”Extensible Firmware Interface” (EFI) Standard handeln. Über die Firmwareschicht 21 werden standardisierte Funktionen über ein BIOS-Schnittstelle 22, weitere standardisierte Funktionen über eine ACPI-Schnittstelle 23 sowie systemspezifische Funktionen über eine oder mehrere proprietäre Schnittstellen 24 bereitgestellt.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die ACPI-Schnittstelle 23 gegenüber dem ACPI-Standard um wenigstens eine optionale, benutzer- oder systemspezifizierte Funktion 25 erweitert. Die Funktion 25 erlaubt beispielsweise den Aufruf eines vorbestimmten Energiesparprofils für einen Abwesenheitsmodus des Computersystems 1 oder das gezielte Ansprechen einzelner Funktionen des Mikrocontrollers 8. Alternativ oder zusätzlich können der Mikrocontroller 8 oder durch ihn implementierten Energiesparfunktionen auch über die proprietäre Schnittstelle 24 angesprochen werden.
Oberhalb der Firmwareschicht 21 befindet sich eine Betriebssystemschicht 26. Die Betriebssystemschicht 26 ist weiter unterteilt in eine Kernelschicht 27 sowie eine Benutzerschicht 28. Innerhalb der Kernelschicht 27 wird der eigentliche Betriebssystemkern 29 sowie verschiedene Systemtreiber ausgeführt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind davon ein ACPI-Treiber 30 sowie ein Treiber 31 für eine Echtzeituhr dargestellt. Selbstverständlich können in der Kernelschicht 27 weitere, in der 2 nicht dargestellte Softwarekomponenten ausgeführt werden. In der Benutzerschicht 28 werden im dargestellten Ausführungsbeispiel zwei Systemservices 32 und 33 sowie zwei zugehörige Einstellungsdialoge 34 und 35 ausgeführt. Des Weiteren wird dort ein später unter Bezugnahme auf die 3 erläuterter Scheduler 40 ausgeführt.
Bei dem ersten Systemservice 32 handelt es sich beispielsweise um eine standardmäßig vorhandene Softwarekomponente zum Deaktivieren einer Bildschirmanzeige bei Eingabepausen eines Benutzers. Derartige Softwarekomponenten werden auch als Bildschirmschoner bezeichnet. Beispielsweise kann der erste Systemservice 32 über die zugehörige Einstellungsmaske 34 dazu konfiguriert werden, nach Eingabepausen von mehr als fünf Minuten, also Zeiträume, in denen der Benutzer weder Tastatur- noch Mauseingaben vornimmt, eine Anzeige über den Grafikbaustein 12 abzuschalten und damit einen daran angeschlossenen Monitor zu deaktivieren.
Der zweite Systemservice 33 dient im Ausführungsbeispiel dazu, erweiterte Energiesparmaßnahmen während der Abwesenheit eines Benutzers einzuleiten. Hierzu überwacht der zweite Systemservice 33 den ersten Systemservice 32 und/oder andere Softwarekomponenten der Betriebssystemschicht 26 auf Auftreten von Systemereignissen, wie beispielsweise dem Abschalten beziehungsweise Einschalten einer Bildschirmanzeige. Wird das Abschalten einer Bildschirmanzeige erkannt, sorgt der zweite Systemservice 33 dafür, dass weitere, über den zweiten Einstellungsdialog 35 vorkonfigurierte Maßnahmen zum Einsparen von Energie ergriffen werden. Insbesondere dient der zweite Systemservice 33 dazu, über den ACPI-Treiber 30 ein vorbestimmtes Energiesparprofil der erweiterten ACPI-BIOS-Schnittstelle 23 aufzurufen. Dabei wird über die BIOS-Schicht 21 ein sogenannter Abwesenheitsmodus aktiviert, in dem bestimmte Hardwarekomponenten des Computersystems 1 deaktiviert oder mit verringerter Leistung betrieben werden.
Oberhalb der Betriebssystemschicht 26 befindet sich eine Anwendungsschicht 36. Im dargestellten Ausführungsbeispiel werden innerhalb der Anwendungsschicht 36 drei Anwendungen 37, 38 und 39 ausgeführt. Beispielsweise handelt es sich bei der ersten Anwendung 37 um eine sogenannte Voice-over-IP-Software zur Implementierung einer Telefonfunktion durch das Computersystem 1. Bei der zweiten Anwendung 38 handelt es sich im Ausführungsbeispiel um einen Webbrowser. Bei der dritten Anwendung 39 handelt es sich im Ausführungsbeispiel um einen sogenannten elektronischen Terminkalender.
Anhand der Systemarchitektur gemäß 1 sowie des Softwarestacks 20 gemäß 2 werden nachfolgend verschiedene Maßnahmen zum Einsparen von Energie im Betrieb des Computersystems 1 bei erkannter Abwesenheit eines Benutzers beschrieben. Unter dem Begriff Abwesenheit wird hier sowohl die tatsächliche Abwesenheit eines Benutzers als auch die bloße Abwesenheit von Benutzereingaben an das Computersystem 1 verstanden. Ersteres kann beispielsweise über einen Bewegungssensor am Arbeitsplatz erfasst werden. Letzteres wird beispielsweise über Zeitgeber innerhalb der Betriebssystemschicht 26 und insbesondere über den ersten Systemservice 32 erkannt. Es wird darauf hingewiesen, dass die jeweiligen Maßnahmen sowohl einzeln als auch in der Kombination eingesetzt werden können, um den Energiebedarf des Computersystems 1 soweit wie möglich zu reduzieren.
Eine erste Maßnahme zum Einsparen von Energie besteht darin, dass der zweite Systemservice 33 den Betriebssystemkern 29 in eine spezielle Betriebsart versetzt. Beispielsweise ist im Kernel des Betriebssystem Microsoft Windows ab der Version ”Windows XP Media Center Edition 2005” eine als ”Away Mode” bezeichnete Funktionalität für den Betrieb eines Computersystems als entfernter Medienserver vorhanden, der eine Vielzahl von Einstellungen zur Optimierung eines Computersystems vornimmt. Soweit sich die standardmäßig umgesetzten Maßnahmen für den hier beschriebenen Abwesenheitsmodus nicht eignen, können diese durch den zweiten Systemservice umkonfiguriert oder rückgängig gemacht werden. Beispielsweise sieht der Away Mode die Stummschaltung lokaler Audiokomponenten vor, die sich wie später beschrieben nicht für den Abwesenheitsmodus des Computersystems 1 eignen.
Eine weitere Maßnahme zur Energieeinsparung besteht in der Suspendierung ggf. nicht benötigter Anwendungen. Die beschrieben Suspendierung kann durch den zweiten Systemservice 33 selbst oder mittelbar durch Aufrufen der eingeschränkten Betriebsart des Betriebssystems 15 vorgenommen werden. Hierzu weist der zweite Systemservice 33 beispielsweise eine oder mehrere Filterlisten mit Freigaben beziehungsweise Sperren für vorbestimmte Anwendungen auf. Solche Listen werden im Bereich der elektronischen Datenverarbeitung auch als ”White List” beziehungsweise ”Black List” bezeichnet.
Beispielsweise verfügt der zweite Systemservice 33 über eine White List mit Anwendungen, die im Fall einer erkannten Abwesenheit eines Benutzers unbedingt weiterlaufen sollen, um eine Funktionsfähigkeit des Computersystems 1 sicherzustellen. Hierzu zählt im beschriebenen Ausführungsbeispiel insbesondere die erste Anwendung 37 zur Bereitstellung der Voice-over-IP-Telefonie. Denn selbst wenn ein Benutzer über einen längeren Zeitpunkt keine Eingaben über eine Tastatur des Computersystems 1 vornimmt, soll er weiter telefonisch erreichbar bleiben.
In einer alternativen oder zusätzlichen Black List können dagegen Anwendungen eingetragen werden, die bei Aktivierung des Computers 1 auf jeden Fall angehalten, beispielsweise beendet oder in ihrer Ausführung unterbrochen, werden sollen. Hierzu zählen insbesondere besonders leistungsintensive Anwendungen, wie beispielsweise die Anwendung 28 zum Webbrowsen mit zugehörigen Plug-Ins zum Darstellen von Animationen. Derartige Anwendungen laufen oft vom Benutzer unbemerkt im Hintergrund und sorgen für einen hohen Grad der Auslastung eines Prozessors 5. Nimmt ein Benutzer keine Eingaben vor und ist der an das Computersystem 1 angeschlossene Monitor dementsprechend abgeschaltet, kann auf dem weiteren Betrieb derartiger Anwendungen ersatzlos verzichtet werden. In der Black List eingetragene Anwendungen werden im Ausführungsbeispiel von dem zweiten Systemservice 33 bei Erkennung einer Abwesenheit des Benutzers suspendiert, so dass ihnen vom Betriebssystem 15 keine weitere Rechenzeit zugeteilt wird.
Weitere Anwendungen, wie beispielsweise die Anwendung 39, können entweder vom Benutzer in die Black oder White List eingetragen werden oder entsprechend einer vordefinierten Einstellung der zweiten Einstellungsmaske 35 behandelt werden. Beispielsweise können solche Anwendungen mit stark verringerter Rechenzeit weiter betrieben werden.
Durch die tieferliegenden Softwareschichten, insbesondere die Firmwareschicht 21, und darunterliegende Hardwarekomponenten ermöglichte Energiesparfunktionen können entweder einzeln über die Funktion 25 der ACPI-Schnittstelle 23 oder der proprietären Schnittstelle 24 aufgerufen oder als gesammelter Satz von zusammengehörigen Einstellungen durch Wahl eines benutzer- oder systemspezifischen ACPI-Profils aktiviert werden. Der zweite beschriebene Ansatz birgt den Vorteil, dass derartige Profile auf verhältnismäßig einfache Weise in Standardbetriebssystemkomponenten, wie beispielsweise den ersten Systemservice 33 zum Einstellen von Energiesparmaßnahmen integriert werden können.
Im Ausführungsbeispiel zählt zu den hardwareseitig vorgesehenen Energiesparmaßnahmen insbesondere die Aktivierung des sogenannten PROCHOT-Signals durch den Mikrocontroller 8 zur Drosselung des Prozessors 5. Weitere Maßnahmen können, wie bezüglich der 1 beschrieben, in der Umkonfiguration eines Netzteils 3, beispielsweise durch Deaktivierung eines Hauptwandlers und gleichzeitige Aktivierung eines Hilfswandlers und Überbrücken eines Netzfilters und/oder durch Umkonfiguration von konfigurierbaren Spannungswandlern der Systemkomponente 2 bestehen. Beispielsweise ist es möglich, einzelne Phasen eines mehrphasigen Spannungswandlers in einem Abwesenheitsmodus des Computersystems 1 zu deaktivieren, um den damit verbundenen Schaltaufwand zu reduzieren.
Weitere software- oder hardwaremäßig ausgelöste Maßnahmen zur Reduktion einer Energieaufnahme des Computersystems 1 bestehen darin, vorbestimmte Systemkomponenten, wie beispielsweise die Netzwerkschnittstelle 10 oder die I/O-Schnittstelle 11 in eine Betriebsart mit verminderter Leistungsaufnahme zu schalten. Insbesondere können WLAN-Controller gemäß der IEEE 802.11-Protokollfamilie, Ethernet-Controller gemäß der IEEE 802.2-Protokollfamilie und Peripherie- und Hostgeräte gemäß dem USB-Standard softwaremäßig über Auswahl vorbestimmter Profile eines zugehörigen Treibermodells in einen besonders energiesparenden Betrieb geschaltet werden. Beispielsweise wird die Sendeleistung oder Datenrate eines WLAN-Controllers reduziert, Teile eines Ethernet-Controllers gemäß dem Standard IEEE 802.3az in einen Bereitschaftszustand versetzt, und an einen USB-Controller angeschlossene Peripheriegeräte werden in einen Energiesparzustand geschickt.
Eine weitere Maßnahme zum Energiesparen besteht darin, dass vorbestimmte Ereignisse, wie beispielsweise das Eingehen einer E-Mail- oder Telefonnachricht, nicht automatisch zur Aktivierung der bei erkannter Untätigkeit eines Benutzers üblicherweise abgeschalteten Anzeige führen. Stattdessen stellt der Systemservice 33 oder eine weitere, in der 2 nicht gesondert dargestellte Softwarekomponente eine Schnittstelle zu einer speziellen Signalisierungskomponente des Computersystems 1 her. Beispielsweise können ungelesene Nachrichten über ein schnelles Aufblinken einer LED-Statusanzeige einer Stromversorgungsanzeige oder akustische Signale eines Systemlautsprechers wiedergegeben werden, ohne einen Grafikbaustein 12 und einen damit verbundenen Bildschirm zu aktivieren. Andere Ereignisse, wie beispielsweise ein eingehender Videoanruf, führen dagegen automatisch zum Verlassen des Abwesenheitsmodus und zur Aktivierung einer Bildschirmanzeige des Computersystems 1.
Die oben beschriebenen Einzelmaßnahmen zum Energiesparen können in einem oder mehreren vorbestimmten Energiesparprofilen gebündelt werden. Selbstverständlich können diese Energiesparprofile auch mit bereits bekannten Energiesparprofilen, wie beispielsweise den aus dem ACPI-Standard bekannten Energiesparzuständen S3 (sogenannter ”Save to RAM”-Schlafzustand), S4 (sogenannter ”Save to Disk”- oder Hibernate-Zustand) und S5 (softwaremäßig aus) kombiniert werden. Hierzu ist in einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ein sogenannter Scheduler 40 vorgesehen, der neben manuellen Wechseln zwischen den verschiedenen Betriebsarten auch die tageszeitabhängige Einnahme von vorbestimmten Betriebszuständen ermöglicht. Eine mögliche Verknüpfung von Betriebszuständen ist in der 3 angedeutet.
Im linken Bereich der 3 ist der aus dem ACPI-Standard bekannter S0-Zustand dargestellt. Dieser ist in der beschriebenen Ausführungsform in weitere Betriebszustände untergliedert. Neben dem eigentlichen Arbeitsmodus 41 (”S0 working”), in dem eine Anzeige des Computersystems aktiviert ist und ein Benutzer aktuell mit dem Computersystem 1 arbeitet, ist ein sogenannter Abwesenheitsmodus 42 (”S0 Away Mode”) vorgesehen, in dem der Prozessor 5 zwar weiter mit einer Betriebsenergie versorgt wird, die durch den Prozessor 5 aufgenommene Leistung und die von ihm ausgeführten Aufgaben jedoch wie oben beschrieben stark eingeschränkt sind.
Der Übergang vom Arbeitsmodus 41 in den Abwesenheitsmodus 42 wird im Ausführungsbeispiel über die Erkennung einer Abwesenheit eines Benutzers ausgelöst. Hierzu können beispielsweise Systemereignisse eines Betriebssystems überwacht werden. Beispielsweise löst der standardmäßig im Betriebssystem vorhandene Bildschirmschoner nach einer vorbestimmten Zeit der Nichtbenutzung von Eingabekomponenten ein Signal aus, das zum Abschalten des Bildschirms und gegebenenfalls zum Anzeigen des Log-In-Bildschirms führt. Alternativ kann der Übergang beziehungsweise die Abwesenheit des Benutzers auch über eine Hardwarekomponente, insbesondere einen in die Anzeige integrierten Anwesenheitssensor 43 zur Erfassung von Bewegungen des Benutzers erfolgen. Der Übergang in umgekehrter Richtung, also dem Übergang vom Abwesenheitsmodus 42 in den Arbeitsmodus 41, kann ebenfalls durch eine geeignete Hardwarekomponente, wie beispielsweise den Anwesenheitssensor 43, oder durch das manuelle Niederdrücken einer Taste des Computersystems 1 durch einen Benutzer ausgelöst werden.
Nach Ablauf einer vorbestimmten Zeit in dem Abwesenheitsmodus 42 oder nach Erreichen einer vorbestimmten Uhrzeit kann der Scheduler 40 das Computersystem 1 in einen weiteren Energiesparzustand, beispielsweise den S3-Standby-Zustand oder den S4-Hibernate-Zustand, versetzen. Beispielsweise kann das System während der normalen Arbeitszeit von 8 bis 17 Uhr in dem Abwesenheitsmodus 42 verbleiben, nach 17 Uhr jedoch wahlweise in einen der drei genannten ACPI-Zustände geschaltet werden.
Selbstverständlich ist es auch möglich, über eine gezielte Benutzereingabe, beispielsweise ein Bedienelement des Computersystems 1 oder eine grafische Benutzeroberfläche des Betriebssystems 15, das Computersystem 1 gezielt in einen der drei genannten ACPI-Zustände zu versetzen.
Über den Scheduler 40 oder eine gegebenenfalls vorhandene Hardwareanordnung zur Überwachung eines Benutzers kann das System auch automatisch von einem der ACPI-Zustände S3, S4 oder S5 zurück in den S0-Zustand versetzt werden. Beispielsweise könnte das System automatisch morgens um 8 Uhr zurück in den Abwesenheitsmodus 42 versetzt werden, damit ein Benutzer zu Beginn der Arbeit nicht auf das Booten des Computersystems 1 warten muss. Des Weiteren oder alternativ könnte das System automatisch in den Arbeitsmodus 41 versetzt werden, wenn eine Bewegung eines Benutzers im Bereich des Computersystems 1 erkannt wird. Selbstverständlich kann eine derartige Aktion auch manuell über ein Bedienelement des Computersystems 1 ausgelöst werden.
In den Ablaufdiagrammen gemäß den 4A bis 4H sind die verschiedenen Auslöseereignisse und ausgelösten Aktionen gemäß einer beispielhaften Implementierung des oben genannten Abwesenheitsmodus 42 im Einzelnen dargestellt.
In den 4A und 4B ist zu erkennen, dass das hier beschriebene Konzept jeweils an in einem Windowssystem vorgegebenen Auslöseereignissen zum Sperren beziehungsweise Entsperren einer Bildschirmanzeige anknüpft. Insbesondere zeigt die 4A, dass nach dem Erkennen eines sogenannten LockScreen Auslöseereignisses im Schritt 410 in einem nachfolgenden Schritt 412 ein Zeitgeber zum Auslösen weiterer Aktionen programmiert wird. Im korrespondierenden Ablaufdiagramm 4B ist dargestellt, dass nach dem Erkennen einer Entsperrung des Bildschirms im Schritt 420, im nachfolgenden Schritt 422 der zuvor genannte Zeitgeber gelöscht wird.
In der 4C ist dargestellt, was nach Erkennung des Ablaufs des programmierten Zeitgebers im Schritt 430 geschieht. Zunächst wird in einem Schritt 432 überprüft, ob weitere Eingaben von einem sogenannten Human Interface Device (HID), also einem Eingabegerät wie beispielsweise einer Tastatur, Maus oder einem Touchpad, vorgenommen werden. Ist dies der Fall, wird im Schritt 434 der programmierte Zeitgeber zurückgesetzt und die Ereignisbearbeitung beendet. Andernfalls, das heißt wenn keine weitere Eingabe eines Benutzers erkannt wird, wird im Schritt 436 zunächst eine Bildschirmanzeige des Computersystems 1 deaktiviert. Hierüber wird ein weiteres Auslöseereignis im Schritt 440 bezüglich der Abschaltung der Anzeigeeinheit ausgelöst. Nachfolgend wird im Schritt 442 überprüft, ob eine aktuelle Uhrzeit in übliche Geschäftszeiten fällt. Ist dies der Fall, wird im Schritt 444 ein Suspend-Signal erzeugt, um den sogenannten Away Mode des Betriebsystems Microsoft Windows zu aktivieren. Hierdurch wird gleichzeitig im Schritt 450 ein entsprechendes Auslöseereignis generiert, dessen Abarbeitung unter Bezugnahme auf die 4D nachfolgend erläutert wird.
Wie in der 4D dargestellt, kann das entsprechende Auslöseereignis für den Schritt 450 alternativ auch manuell im Schritt 446 durch Betätigen eines Einschaltknopfes des Computersystems, durch Aufrufen der gewünschten Betriebsart über eine grafische Benutzerschnittstelle oder über einen Bibliotheksaufruf eines Anwesenheitssensors 43 erzeugt werden. Wurde der Away Mode im Schritt 450 ausgelöst, wird in einem Schritt 452 überprüft, ob die aktuelle Zeit des Computersystems 1 in die normalen Betriebszeiten des Computersystems 1 fällt.
Ist dies der Fall, wird im nachfolgenden Schritt 454 eine vorbestimmte Menge von Aktionen ausgeführt, um die Energieeffizienz des Computersystems 1 durch Wahl zusammengehöriger Maßnahmen zu erhöhen. Insbesondere werden im Ausführungsbeispiel in einer Black List eingetragene Benutzeranwendungen angehalten. Darüber hinaus wird ein eventuell in dem Computersystem 1 enthaltener WLAN-Controller in einen Energiesparmodus versetzt. Zusätzlich wird über die proprietäre Schnittstelle 24 eine Betriebsanzeige des Computersystems 1, insbesondere eine LED-Statusanzeige, zur Signalisierung des eingenommenen Abwesenheitsmodus 42 programmiert. Im Ausführungsbeispiel wird anstelle einer dauerhaften Signalisierung zum Anzeigen eines normalen Arbeitsmoduses 41 eine pulsierende Signalisierung zur Anzeige der verminderten Stromaufnahme im Abwesenheitsmodus 42 verwendet. Schließlich werden verschiedene Hardwaremechanismen zur Energieeinsparung aktiviert. Beispielsweise kann ein Netzteil 3 in eine Betriebsart mit einer stark reduzierten Ausgangsleistung versetzt werden.
In einem nachfolgenden Schritt 456 werden Audioausgaben vorbestimmter Anwendungen für den Abwesenheitsmodus umkonfiguriert. Insbesondere wird eine zuvor durch den Away Mode deaktivierte, lokale Audiosignalisierung reaktiviert (englisch: unmute), ein für den Abwesenheitsmodus 42 vorbestimmtes Audioausgabegerät als Standardaudioausgabegerät festgelegt und eine vorher bestimmte Lautstärke gewählt. Beispielsweise ist es sinnvoll, eine Audioausgabe von einem eingebauten Lautsprecher eines gegebenenfalls deaktivierten Monitors auf einen internen Lautsprecher des Computersystems 1 umzuleiten. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass eingehende Nachrichten, wie beispielsweise E-Mails oder Telefonanrufe, dem Benutzer auch bei abgeschalteter Anzeige sicher signalisiert werden können.
In einem abschließenden Schritt 458 wird schließlich ein Zeitgeber einer Echtzeituhr für das Ende der berechneten Geschäftszeit programmiert.
Über diesen Zeitgeber wird in einem Schritt 460 ein Auslöseereignis beim Ende der üblichen Geschäftszeit generiert. Nach Erkennung dieses Ereignisses im Schritt 460 beziehungsweise bei negativem Ergebnis der Abfragen der Schritte 442 beziehungsweise 452 wird im Schritt 462 eine Systemvariable zum Anzeigen, dass die Aktivierung des zuvor beschriebenen Away Modes des Betriebssystems 15 nicht länger erforderlich ist, gelöscht. Bei gesetzten Systemvariablen wird dem Energiemanagement des Computers angezeigt, dass an Stelle einer üblichen ACPI S3-Standby-Betriebsart, in der ein Betriebszustand des Computers im flüchtigen Speicher gehalten wird, der Away Mode eingenommen werden soll. Dies ist außerhalb der Geschäftszeiten jedoch nicht erforderlich.
Nachfolgend werden in einem Schritt 464 verschiedene, im Schritt 454 umgesetzte Maßnahmen rückgängig gemacht. Insbesondere wird ein Netzteil 3 wieder in einen normalen Betriebszustand versetzt, eine LED-Statusanzeige des Computersystems 1 für eine normale, insbesondere dauerhafte Signalisierung programmiert und ein WLAN-Controller in einen normalen Betriebszustand versetzt. Schließlich werden die im Schritt 454 angehaltenen Benutzeranwendungen fortgeführt. In einem nachfolgenden Schritt 466 werden die normalen Audioeinstellungen wiederhergestellt und damit die Maßnahmen des Schrittes 456 rückgängig gemacht.
In einem Schritt 468 wird ein Zeitgeber der Echtzeituhr auf den Beginn der nachfolgenden Geschäftszeit programmiert. Danach wechselt das Computersystem 1 in das Power Management gemäß den Betriebssystemvorgaben, die unten unter Bezugnahme auf die 4F erläutert wird.
In der 4E ist dargestellt, welche Aktionen bei Erkennen eines Auslöseereignisses zur Aktivierung des Bildschirms im Schritt 470 während des Abwesenheitsmodus 42 vorgenommen werden. Nach Erkennung des Auslöseereignisses werden im Schritt 452 die zwischenzeitlich suspendierten Anwendungen aus einer entsprechenden Black List entfernt. Darüber hinaus wird ein WLAN-Controller in einen normalen Betriebsmodus zurückversetzt. Schließlich wird ein LED-Statusanzeige des Computersystems 1 wieder für den normalen Betrieb konfiguriert. In einem Schritt 474 werden die im Normalbetrieb für das Computersystem 1 konfigurierten Audioeinstellungen wiederhergestellt.
In der 4F werden die Zusammenhänge zwischen den verschiedenen Betriebsmodi des Computersystems 1 dargestellt. Über die Ereignisse 480 oder 481 wird ein Einschaltereignis für das Computersystem 1 erkannt. Das Ereignis des Schritts 480 zeigt den Systemstart des Computersystems 1, beispielweise durch Bereitstellen einer Versorgungsspannung, an. Das Ereignis des Schritts 481 zeigt ein Auslösen eines Bedienelements in einem Schlaf-(ACPI S3) oder Hibernate-Zustand (ACPI S4) des Computersystems 1, ein Erreichen einer vorprogrammierten Aufweckzeit, oder ein Empfangen eines Aufweckbefehls über eine Netzwerk- oder USB-Schnittstelle an. Nach Empfang des Einschaltereignisses in den Schritten 480 oder 481 findet im Schritt 482 eine Überprüfung statt, ob die aktuelle Uhrzeit in die üblichen Betriebsstunden fällt. Ist dies der Fall, wird über Systemvariablen im Schritt 484 signalisiert, dass zusätzlich zu den normalen Energiesparzuständen der zuvor beschriebene Away Mode benutzt werden soll. Die gesetzten Systemvariablen veranlassen, wie oben beschrieben, als Energiesparmodus den Away Mode statt den ACPI S3-Bereitschaftsmodus zu verwenden. Andernfalls wird im Schritt 486 ein Aufweckzeitgeber für das Erreichen der normalen Geschäftszeit programmiert. Danach werden im Schritt 488 die standardmäßig vom Energiesparmanagement des Betriebssystems 15 vorgegebenen Zeitgeber entsprechend den voreingestellten Werten zur Einnahme von den ACPI-Zuständen S3, S4 und/oder S5 programmiert. Darüber hinaus wird gemäß der ACPI-Spezifikation eine vorbestimmte Aktion für das Betätigen eines Bedienelements des Computersystems 1 programmiert. Im Ergebnis läuft das Computersystem 1 nachfolgend mit den aus dem Stand der Technik bekannten Energiesparmechanismen weiter. Insbesondere wechselt das System nach der vorbestimmten Zeitspanne in einen der ACPI Schlafzustände S3, S4 oder S5.
Die 4G und 4H zeigen die Behandlung von Benutzeranwendungen während des Abwesenheitsmodus 42. Im Schritt 490 wird ein Auslöseereignis für die Trennung einer Netzwerksitzung erzeugt. Daraufhin wird im Schritt 492 überprüft, ob sich das Computersystem in dem Away Mode befindet. Ist dies der Fall, werden noch laufende Anwendungen im Prozess 493 gegebenenfalls angehalten. Dabei wird im Schritt 494 überprüft, ob es sich bei den laufenden Anwendungen um Netzwerkanwendungen handelt. Ist dies der Fall, wird im Schritt 496 eine Systemkennzeichnung für die entsprechende Anwendung gesetzt, um den weiteren Betrieb der Anwendung im Away Mode sicherzustellen. Andernfalls wird die Anwendung im Schritt 498 vom weiteren Betrieb suspendiert.
4G zeigt im Schritt 500 die Erkennung eines Ereignisses zum Verbinden einer Netzwerksitzung. Daraufhin wird im Schritt 502 überprüft, ob sich das Betriebssystem 15 in dem Away Mode befindet. Ist dies der Fall, wird überprüft, ob bereits eine bestehende Sitzung der angeforderten Anwendung besteht. Wird einer der beiden Abfragen 504 und 502 negativ beantwortet, werden keine weiteren Maßnahmen vorgenommen. Werden beide Abfragen jedoch positiv beantwortet, wird in einem nachfolgenden Schritt 506 eine entsprechende Systemvariable zur Kennzeichnung der Anwendung gesetzt. Nachfolgenden werden in einem Prozess 508 die in dem Abwesenheitsmodus erforderlichen Anwendungen fortgeführt. Dazu wird in einem Schritt 510 überprüft, ob für eine jeweilige Anmeldung die entsprechende Systemvariable gesetzt ist. Ist dies nicht der Fall, wird im Schritt 512 die betreffende Anwendung fortgeführt.
Obwohl in der vorangegangenen Beschreibung von Ausführungsbeispielen jeweils nur ein Abwesenheitsmodus 42 anhand aller zur Verfügung stehenden Maßnahmen beschrieben wurde, ist es möglich, einzelne Maßnahmen oder Untergruppen von Maßnahmen zur Implementierung weiterer Energiesparmodi zu verwenden. Beispielsweise kann zur Optimierung eines üblichen Leerlaufzustands des Computersystems auf die Suspendierung von Benutzeranwendungen verzichtet werden. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn erkannt wird, dass die aktuell laufenden Anwendungen eine so geringe Systemlast erzeugen, dass auch bei hardwaremäßig reduzierter Energieaufnahme, beispielsweise durch Drosseln des Prozessors 5 und/oder Umkonfigurieren des Netzteils 3 oder von Spannungsreglern, ein Betrieb des Computersystems 1 sichergestellt werden kann. Selbstverständlich können derartige Energiesparzustände über Zeitgeber oder den Scheduler 40 miteinander verknüpft werden, sodass beispielsweise bei kurzfristigen Arbeitspausen eines Benutzers zunächst nur ein erster Teil von Energiesparmaßnahmen ausgeführt wird und bei länger andauernden Arbeitspausen des Benutzers sukzessiv weitere Energiesparmaßnahmen hinzukommen.
Durch die Kombination der beschriebenen Maßnahmen in Verbindung mit dem besonders flexiblen Konzept einer kombinierten Hardware- und Softwaresteuerung können insbesondere Desktop-Computersysteme in einen für den jeweiligen Betrieb optimierten Betriebszustand betrieben werden. Ein Benutzer muss daher nicht mehr aktiv in das Energiemanagement eingreifen und kann sein Computersystem einfach eingeschaltet lassen, ohne dass es zu einem erhöhten Energieverbrauch kommt.
Das beschriebene Computersystem weist eine Reihe von Vorteilen auf, insbesondere:

– die Absenkung des Energieverbrauchs des Computersystem in Arbeitspausen auf wenige Watt, beispielsweise 4,5 W für einen üblichen Desktop-PC mit Standardkomponenten,
– die Aufrechterhaltung von Netzwerkverbindungen, die gleichzeitig eine ungewollte Veränderungen von durch einen Benutzer geöffneten Dateien durch andere Benutzer verhindert,
– die Erreichbarkeit des Computersystems während normaler Arbeitszeiten, beispielsweise zu Wartungszwecken, von einem entfernten Computersystem aus,
– die Möglichkeit den Benutzer auch im Abwesenheitsmodus über eingehende Nachrichten und Anrufe zu informieren,
– die Möglichkeit den Benutzer über ungelesene Nachrichten über eine erweiterte Zustandsanzeige bei angeschaltetem Monitor zu informieren,
– die Möglichkeit der Integration mit bekannten Energiesparmaßnahmen der verwendeten Hard- und Softwarekomponenten und
– der Verzicht auf spezielle Hard- und Softwarekomponenten, wie diese insbesondere bei mobilen System zur Verminderung der Energieaufnahme verwendet werden.

Bezugszeichenliste

1: Computersystem
2: Systemplatine
3: Netzteil
4: Massenspeicherlaufwerk
5: Prozessor
6: Chipsatz
7: flüchtiger Speicherbaustein
8: Mikrocontroller
9: Massenspeichercontroller
10: Netzwerkschnittstelle
11: Eingabe-/Ausgabeschnittstelle
12: Grafikbaustein
13: BIOS-Programmcode
14: nichtflüchtiger Speicherbaustein
15: Betriebssystem
16: Softwarekomponente
17: Speicherbus
18: Peripheriebus
19: Systemmanagementbus
20: Softwarestack
21: Firmwareschicht
22: BIOS-Schnittstelle
23: ACPI-Schnittstelle
24: proprietäre Schnittstelle
25: Funktion
26: Betriebssystemschicht
27: Kernelschicht
28: Benutzerschicht
29: Betriebssystemkern
30: ACPI-Treiber
31: Treiber (für Echtzeituhr)
32: erster Systemservice
33: zweiter Systemservice
34: erste Einstellungsmaske
35: zweite Einstellungsmaske
36: Anwendungsschicht
37: erste Anwendung (VoIP-Anwendung)
38: zweite Anwendung (Web-Browser)
39: dritte Anwendung (elektronischer Terminkalender)
40: Scheduler
41: Arbeitsmodus
42: Abwesenheitsmodus
43: Anwesenheitssensor

Claims

Computersystem (1) umfassend: – eine Systemkomponente mit einem nichtflüchtigen Speicherbaustein (14) zum Speichern einer Systemsoftwarekomponente einer Firmwareschicht (21) zum Ansteuern von Hardwarekomponenten der Systemkomponente; – wenigstens einen nichtflüchtigen Massenspeicher zum Speichern eines Betriebssystems (15) und zugehöriger Softwarekomponenten (16); und – wenigstens ein Netzteil (3) zur Stromversorgung der Systemkomponente und des nichtflüchtigen Massenspeichers mit einer Versorgungsspannung; wobei – die Systemsoftwarekomponente der Firmwareschicht (21) wenigstens eine Schnittstelle (23, 24) zum Auswählen von Funktionen zum Energiesparen bereitstellt, die wenigstens eine Funktion (25) zum Betrieb des Computersystems in einem Abwesenheitsmodus (42) bereitstellt, in dem wenigstens eine auf dem Computersystem (1) ablaufende erste Anwendung (37) über eine Netzwerkverbindung angesprochen werden kann; – beim Betrieb des Computersystems (1) wenigstens eine Softwarekomponente (16) einer Betriebssystemschicht (26) durch das Betriebssystem (15) ausgeführt wird, die dazu eingerichtet ist, bei Erkennung einer Abwesenheit eines Benutzers wenigstens eine zweite Anwendung (38) anzuhalten und über die Schnittstelle (23, 24) die Funktion (25) zum Betrieb des Computersystems (1) in dem Abwesenheitsmodus (42) aufzurufen; und – die Systemsoftwarekomponente der Firmwareschicht (21) dazu eingerichtet ist, beim Aufruf der Funktion (25) zum Betrieb des Computersystems (1) in dem Abwesenheitsmodus (42) wenigstens eine Hardwarekomponente des Computersystems (1) in einen Energiesparzustand zu versetzen, um den Energieverbrauch des Computersystems (1) bei Abwesenheit des Benutzers zu verringern.
Computersystem (1) nach Anspruch 1, bei dem die wenigstens eine Softwarekomponente (16) der Betriebssystemschicht (26) einen Systemservice (33) für das Betriebssystem (15) implementiert, der dazu eingerichtet ist, das Betriebssystem (15) auf ein Ereignis zum Abschalten einer Bildschirmanzeige zu überwachen und bei Erkennung des Ereignisses zum Abschalten der Bildschirmanzeige die wenigstens eine zweite Anwendung (38) anzuhalten und die Funktion (25) zum Betrieb des Computersystems (1) in dem Abwesenheitsmodus (42) über die Schnittstelle (23, 24) aufzurufen.
Computersystem (1) nach Anspruch 2, bei dem der Systemservice (33) des Weiteren dazu eingerichtet ist, bei Erkennung des Ereignisses zum Abschalten der Bildschirmanzeige das Betriebssystem (15) in eine beschränkte Betriebsart zu schalten und/oder wenigstens eine Energiesparmaßnahme wenigstens eines Gerätetreibers zu aktivieren.
Computersystem (1) nach Anspruch 3, bei dem wenigstens eine Energiesparmaßnahme wenigstens eine der folgenden Maßnahmen umfasst: Aktivieren eines WLAN-Profils zum Energiesparen, Reduzieren einer Bandbreite eines Netzwerkadapters und Aktivieren eines Schlaf-, Ruhe- oder Bereitschaftszustands eines externen Peripheriegerätes, insbesondere durch Aktivieren eines USB-Energiesparmodus.
Computersystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Systemkomponente wenigstens einen Mikrocontroller (8) mit wenigstens einem programmierbaren Ausgang aufweist und die Systemsoftwarekomponente dazu eingerichtet ist, beim Aufruf der Funktion (25) zum Betrieb des Computersystems (1) in dem Abwesenheitsmodus (42) über den wenigstens einen programmierbaren Ausgang des Mikrocontrollers (8) wenigstens ein Steuersignal zum Versetzen der wenigstens einen Hardwarekomponente in den Energiesparzustand bereitzustellen.
Computersystem (1) nach Anspruch 5, bei dem wenigstens ein erster Ausgang des Mikrocontrollers (8) mit einer Steueranschluss eines Prozessors (5) des Computersystems (1) verbunden ist, wobei beim Bereitstellen eines ersten Steuersignals an dem Steueranschluss die Leistung des Prozessors (5) auf eine vorbestimmte maximale Leistung gedrosselt wird.
Computersystem (1) nach Anspruch 5 oder 6, bei dem wenigstens ein zweiter Ausgang des Mikrocontrollers (8) mit einer Schaltung zur Spannungsregelung, insbesondere zum Umwandeln einer von dem Netzteil (3) bereitgestellten Versorgungsspannung auf eine benötigte Eingangsspannung eines Prozessors (5), verbunden ist, wobei beim Bereitstellen eines zweiten Steuersignals die Schaltung in eine Konfiguration für den Betrieb mit geringerer Auslastung geschaltet wird.
Computersystem (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, bei dem wenigstens ein dritter Ausgang des Mikrocontrollers (8) mit dem Netzteil (3) verbunden ist, wobei beim Bereitstellen eines dritten Steuersignals das Netzteil (3) in eine Konfiguration für einen Betrieb mit einer gegenüber einem Normalbetrieb verringerter Auslastung geschaltet wird.
Computersystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, weiter umfassend einen Sensor (43) zur Erfassung der Anwesenheit eines Benutzers in einem dem Computersystem (1) zugeordneten Arbeitsbereich, wobei das Betriebssystem (15) und/oder die Softwarekomponente (16) dazu eingerichtet sind, bei Erkennung einer Abwesenheit eines Benutzers in Abhängigkeit eines Ausgangssignals des Sensors (43) über die Schnittstelle (23, 24) die Funktion (25) zum Betrieb des Computersystems (1) in dem Abwesenheitsmodus (42) aufzurufen.
Computersystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, weiter umfassend wenigstens eine mit der Systemkomponente gekoppelte und/oder auf der Systemkomponente angeordnete optische und/oder akustische Signalisierungsvorrichtung, wobei die Softwarekomponente (16) des Weiteren dazu eingerichtet ist, in dem Abwesenheitsmodus (42) vorbestimmte Ereignisse der ersten Anwendung (37) über die optische beziehungsweise die akustische Signalisierungsvorrichtung anzuzeigen.
Computersystem (1) nach Anspruch 10, bei dem die wenigstens eine erste Anwendung (37) eine Kommunikationsanwendung, insbesondere eine E-Mail-Anwendung, eine Chatanwendung, eine Telefonanwendung oder eine Videotelefonanwendung, ist und das vorbestimmte Ereignis ein Eingehen einer Mitteilung, insbesondere ein Erhalt einer E-Mail oder Chatnachricht beziehungsweise eine Signalisierung eines eingehenden Anrufs oder Videoanrufs, ist.
Computersystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei dem die wenigstens eine Softwarekomponente (16) der Betriebssystemschicht (16) dazu eingerichtet ist, eine Liste mit in dem Abwesenheitsmodus (42) nicht zugelassenen Anwendungen (38) abzurufen und zumindest in der Liste enthaltene Anwendungen (38) im Abwesenheitsmodus (42) vorübergehend anzuhalten.
Computersystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei dem die wenigstens eine Softwarekomponente (16) der Betriebssystemschicht (16) dazu eingerichtet ist, eine Klasse von laufenden Anwendungen (37, 38, 39) zu bestimmen und zumindest Anwendungen (38) einer vorbestimmten Klasse, insbesondere Webbrowser, im Abwesenheitsmodus (42) vorübergehend anzuhalten.
Computersystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, weiter umfassend wenigstens einen Scheduler (40), wobei der Scheduler (40) dazu eingerichtet ist, das Computersystem (1) in Abhängigkeit eines vorgegebenen Zeitplans bei Erkennung der Abwesenheit des Benutzers entweder in den Abwesenheitsmodus (42) oder in einen vorbestimmten Energiesparmodus, insbesondere einen der ACPI-Zustände S3, S4 oder S5, zu versetzen.
Computersystem (1) nach Anspruch 14, weiter umfassend wenigstens eine Echtzeituhr, wobei die Softwarekomponente (16) der Betriebssystemschicht (16) und/oder der Scheduler (40) dazu eingerichtet sind, vor dem Einnehmen des Energiesparmodus die Echtzeituhr derart zu programmieren, dass das Computersystem (1) zu einem späteren Zeitpunkt gemäß dem vorgegebenen Zeitplan in den Abwesenheitsmodus (42) oder einen Betriebsmodus (41) zurückversetzt wird.