DE10243694B4

DE10243694B4 - Vorrichtung und Verfahren zur Regelung der Leistung und Taktgeschwindigkeit eines elektronischen Systems

Info

Publication number: DE10243694B4
Application number: DE10243694A
Authority: DE
Inventors: Yu Chung Li Chen
Original assignee: Uniwill Computer Corp
Current assignee: Elitegroup Computer Systems Co Ltd
Priority date: 2002-03-29
Filing date: 2002-09-20
Publication date: 2007-06-06
Anticipated expiration: 2022-09-21
Also published as: US7017058B2; US20030188211A1; TW567408B; DE10243694A1

Abstract

Verfahren zur Regelung einer Leistung und Taktgeschwindigkeit eines elektronischen Systems, mit den folgenden Schritten:
(A) Erfassen und Ausgeben eines Spannungssignals und eines Stromsignals, während das elektronische System betrieben wird (101);
(B) Berechnen eines Leistungswerts als Reaktion auf das Spannungssignal und das Stromsignal (103);
(C) Bestimmen, ob der Leistungswert größer als ein vorbestimmter Leistungswert ist (107); und
(D) Drosseln der Taktgeschwindigkeit gemäß einer Ein/Aus-Rate (115), wenn der Leistungswert größer als der vorbestimmte Leistungswert ist, wobei die Ein/Aus-Rate auf der Zunahmerate eines Parameters bestimmt wird (113).

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Regelung der Leistung und Taktgeschwindigkeit eines elektronischen Systems.

Allgemeiner Stand der Technik

Unter anderem sind die Wärmeableitung und die Energieersparnis zwei wichtige Entwurfsprobleme für viele Computer, insbesondere für Notebook-Computer.

Es ist bekannt, daß es in einem Computer zu einer Fehlfunktion oder einem Hängenbleiben kommen kann, wenn die Innentemperatur des Computers zu hoch ist. Im allgemeinen dient eine Kühlvorrichtung mit einem Lüfter, einem Kühlkörper oder einem Wärmeübertragungsrohr zum Ableiten von Wärme, um die Innentemperatur zu senken. Die Kühlvorrichtung wird in der Regel gemäß einem vorbestimmten Wert des TDP (thermischen Entwurfsprofils) entworfen.

Die tatsächliche von der CPU verbrauchte Energie ist jedoch kein konstanter Wert, sondern ändert sich mit der ausgeführten Anwendung. Eine typische Anwendung wie etwa Beispiel WORD verbraucht zum Beispiel 25 W. Somit könnte die Kühlvorrichtung mit einem niedrigeren TDP-Wert entworfen werden. Eine 3D-Computerspielanwendung verbraucht jedoch Energie für mindestens 65 W. Also muß die Kühlvorrichtung für diese Anwendung einen höheren TDP-Wert aufweisen. Es ist jedoch im allgemeinen schwierig, eine Kühlvorrichtung mit einem sehr hohen TDP-Wert zu entwerfen. Je höher der TDP ist, desto größer sind die Kosten der Kühlvorrichtung.

WO 00/39661 A1 offenbart ein Verfahren zur Regelung der Taktgeschwindigkeit eines elektronischen Systems. Die Regelung ist abhängig von der Messung entweder der Versorgungsspannung oder der Stromstärke zur Ermittlung der aufgenommenen Leistung. Wenn die Leistung größer als ein voreingestellter Referenzwert ist, sendet ein Leistungsregler ein Drosselsignal an den Prozessor, der daraufhin in einen Zustand verminderter Kernfrequenz versetzt wird.

Da ein herkömmlicher Entwurf für die Kühlvorrichtung für das Problem der stärkeren Wärmeableitung nicht ausreicht, erfaßt ein heutzutage verwendetes Verfahren den Temperaturwert der CPU. Wenn der Temperaturwert über einer Grenze liegt, wird die Taktgeschwindigkeit der CPU gedrosselt, um die erzeugte Wärme zu verringern. Ein Drosseln der Taktgeschwindigkeit der CPU verlangsamt jedoch unweigerlich den Betrieb des elektronischen Systems.

Tatsächlich ist der Temperaturwert kein genauer Parameter zur Bestimmung der Betriebstaktgeschwindigkeit, da der Temperaturwert das Ergebnis einer Akkumulation der von der CPU erzeugten Wärme ist. Es ist zu spät, die Taktgeschwindigkeit zu drosseln, wenn der Temperaturwert die Grenze verlassen hat, wodurch angezeigt wird, daß sich eine unerwünschte Wärmemenge bereits in der CPU akkumuliert hat. Die CPU bleibt hängen, wenn die akkumulierte Wärme nicht sofort abgeleitet werden kann. Deshalb stellen viele Entwickler im allgemeinen die Taktgeschwindigkeit auf 50% ein, um die Beschädigung zu vermeiden. Die tatsächliche Leistungsfähigkeit der CPU fällt jedoch wesentlich ab, wenn mit einer niedrigeren Taktgeschwindigkeit gearbeitet wird.

Es ist offensichtlich, daß sich Wärme in der CPU während des Zeitraums, in dem die Taktgeschwindigkeit gedrosselt wird, weiter akkumuliert. Deshalb könnte die CPU hängenbleiben, kurz bevor die Drosseloperation abgeschlossen ist. Um den Zeitfaktor zu berücksichtigen, müssen die Entwickler entweder die Vorgabetoleranzgrenze erweitern oder den TDP-Wert erhöhen.

Außerdem ist es bekannt, daß eine Erhöhung der Drehzahl des Lüfters die Wärmeableitung verstärkt, der erhöhte Geräuschpegel ist jedoch unerwünscht.

1 zeigt ein Schema der Variation der Leistung und Temperatur der CPU gemäß einer Ausführungsform des Stands der Technik. Wenn ein Benutzer eine mehr Leistung verbrauchende Anwendung ausführt, beginnt vom Zeitpunkt T1 zum Zeitpunkt T2 die Leistung anzusteigen. Der Temperaturwert ändert sich in diesem Moment nicht sofort. Vom Zeitpunkt T2 zum Zeitpunkt T3 nimmt die Leistung zu, und der Temperaturwert wird größer und größer. Da die Temperatur jedoch keine Grenze erreicht, unternimmt das vorbekannte Verfahren jetzt noch nichts. Zwischen T3 und T4 werden einige Anwendungen beendet, die Leistung beginnt abzunehmen, aber der Temperaturwert wird immer noch höher und höher und erreicht schließlich die Grenze. Für diesen Punkt beginnt das elektronische System, die Taktgeschwindigkeit der CPU zu drosseln. Zwischen T4 und T5 kann die Kühlvorrichtung die Wärme in der CPU nicht ausreichend ableiten, und das elektronische System drosselt weiter die Taktgeschwindigkeit der CPU, obwohl die Leistung abnimmt und die Leistung verbrauchenden Anwendungen beendet wurden. Wie bereits erwähnt, drosselt im Stand der Technik das elektronische System die Taktgeschwindigkeit der CPU kontinuierlich solange, wie sich die Wärme in der CPU akkumuliert. Deshalb nimmt die Leistungsfähigkeit der CPU ab. Es ist offensichtlich, daß das elek tronische System langsam arbeitet, obwohl der Benutzer die Leistung verbrauchenden Anwendungen beendet hat, wenn die sich akkumulierende Wärme nicht ausreichend abgeleitet wird. Zum Beispiel arbeitet eine CPU mit einer Taktgeschwindigkeit von 2 GHz nur mit einer Taktgeschwindigkeit von 1 GHz, wenn die Wärme nicht ausreichend abgeleitet wurde, obwohl der Benutzer nur wenig Leistung verbrauchende Anwendungen ausführt.

Außerdem befindet sich nach dem Zeitpunkt T7 in 1 die CPU in einem Leerlaufzustand und der Temperaturwert nimmt unter die Grenze ab. Gemäß dem Stand der Technik hört das elektronische System auf, die Taktgeschwindigkeit der CPU zu drosseln. Das heißt, das elektronische System arbeitet in dem Leerlaufzustand mit ungedrosselter Taktgeschwindigkeit. Bezüglich des Energiesparproblems wird angemerkt, daß der Stand der Technik im Leerlaufzustand Energie verschwendet. Diese Art von Energieverschwendung ist für viele Computersysteme, insbesondere für Notebook-Computer, ein großes Problem.

Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Regelung der Leistung und Taktgeschwindigkeit eines elektronischen Systems in Form eines Verfahrens und einer Vorrichtung bereitzustellen, wobei die vorstehend genannten Nachteile minimiert werden sollen.

Kurze Darstellung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung liefert eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Regelung der Leistung und Taktgeschwindigkeit eines elektronischen Systems, gemäß den Patentansprüchen 1 bzw. 12.

Als erstes erfaßt das Verfahren der vorliegenden Erfindung ein Spannungssignal und ein Stromsignal, während das elektronische System betrieben wird. Dann berechnet das Verfahren als Reaktion auf das Spannungssignal und das Strom signal einen Leistungswert. Das Verfahren bestimmt, ob der Leistungswert größer als ein vorbestimmter Leistungswert ist. Wenn der Leistungswert größer als der vorbestimmte Leistungswert ist, wird die Taktgeschwindigkeit des elektronischen Systems gemäß einer Ein/Aus-Rate gedrosselt.

Die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung enthält eine erste Einheit, eine Spannungs-/Stromerfassungsschaltung und eine zweite Einheit. Die erste Einheit dient zur Bereitstellung einer Taktgeschwindigkeit des elektronischen Systems. Die Spannungs-/Stromerfassungsschaltung dient zum Erfassen und Ausgeben eines Spannungssignals und eines Stromsignals, während das elektronische System betrieben wird. Die zweite Einheit dient zur Regelung der Taktgeschwindigkeit als Reaktion auf das Spannungssignal und das Stromsignal.

Weiterhin liefert die vorliegende Erfindung ein elektronisches System mit einer Wechselstromversorgung, einer Batterie, einer Spannungs-/Stromerfassungsschaltung, einer ersten Einheit und einer zweiten Einheit. Die Wechselstromversorgung dient zur Bereitstellung einer Systemgesamtleistung, einschließlich einer Systembetriebsleistung und einer Batterieladeleistung. Die Batterie wird von der Batterieladeleistung aufgeladen. Die Spannungs-/Stromerfassungsschaltung dient zum Erfassen der Systembetriebsleistung und zum Ausgeben eines Spannungssignals und eines Stromsignals. Die erste Einheit dient zur Bereitstellung der Taktgeschwindigkeit des elektronischen Systems. Die zweite Einheit dient zur Regelung der Taktgeschwindigkeit als Reaktion auf das Spannungssignal und das Stromsignal.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Schema der Variation der Leistung und Temperatur der CPU gemäß einer Ausführungsform des Stands der Technik;
2 und 3 sind Flußdiagramme eines beispielhaften Verfahrens zur Regelung einer Taktgeschwindigkeit gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
4 ist ein Schema der Variation der Leistung und Temperatur der CPU gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
5 und 6 sind Blockschaltbilder einer beispielhaften Vorrichtung zur Regelung der Taktgeschwindigkeit gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
7 und 8 sind Blockschaltbilder einer anderen beispielhaften Vorrichtung zur Regelung der Taktgeschwindigkeit gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Ausführliche Beschreibung
2 und 3 sind Flußdiagramme eines beispielhaften Verfahrens zur Regelung einer Taktgeschwindigkeit gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In der Ausführungsform dient das Verfahren der vorliegenden Erfindung zur Regelung einer Taktgeschwindigkeit eines elektronischen Systems. Das Verfahren enthält die folgenden Schritte von Schritt 101 bis Schritt 141.
Erster Schritt 101: Erfassen und Ausgeben eines Spannungssignals und eines Stromsignals, während das elektronische System betrieben wird.
Nächster Schritt 103: Als Reaktion auf das Spannungssignal und das Stromsignal, Berechnen eines Leistungswerts.
Schritt 107 bestimmt, ob der Leistungswert größer als ein vorbestimmter Leistungswert ist.
Bei dieser Ausführungsform umfaßt das Verfahren weiterhin einen Schritt 105. Im Schritt 105 erfolgt eine Voreinstellung des vorbestimmten Leistungswerts gemäß einer spezifischen Bedingung des elektronischen Systems. Wenn das elektronische System weiterhin einen Temperatursensor enthält, wird zusätzlich im Schritt 105 der vorbestimmte Leistungswert gemäß einem von dem Temperatursensor erfaßten Temperaturwert voreingestellt.
Wenn der Leistungswert größer als der vorbestimmte Leistungswert ist, berechnet Schritt 109 eine Zeitdauer, für die der Leistungswert größer als der vorbestimmte Leistungswert ist, und bestimmt, ob die Zeitdauer größer als eine voreingestellte Zeit ist.
Wenn die Zeitdauer größer als die voreingestellte Zeit ist, bestimmt Schritt 111, ob eine Zunahmerate des Temperaturwerts größer als eine voreingestellte Rate ist.
Wenn die Zunahmerate größer als die voreingestellte Rate ist, wählt Schritt 113 eine Ein/Aus-Rate gemäß der Zunahmerate. Die Ein/Aus-Rate stellt eine Freigaberate der Taktgeschwindigkeit der CPU dar. Als nächstes drosselt Schritt 115 die Taktgeschwindigkeit des elektronischen Systems gemäß der Ein/Aus-Rate. Bezüglich der obenerwähnten Schrit te ist erkennbar, daß die Betriebsleistung des elektronischen Systems außerhalb eines tolerierbaren Bereichs liegt, wenn der Leistungswert größer als der vorbestimmte Leistungswert ist. Danach akkumuliert sich eine wesentliche Wärmemenge in dem elektronischen System und führt zu einer Fehlfunktion des elektronischen Systems. Nach dem Schritt 115 hat die Taktgeschwindigkeit des elektronischen Systems jedoch durch Drosseln der Taktgeschwindigkeit gemäß der Ein/Aus-Rate abgenommen. In der Zwischenzeit nimmt auch die von dem elektronischen System verbrauchte Leistung ab. Deshalb akkumuliert sich die Wärme in dem elektronischen System nicht weiter. Das heißt, das Verfahren vermindert die Betriebsleistung durch Drosseln der Taktgeschwindigkeit, um die Wärmeakkumulation in dem System zu stoppen. Folglich verhindert das Verfahren ein Hängenbleiben oder eine Fehlfunktion des elektronischen Systems aufgrund einer Akkumulation von Wärme. Daneben vermindert das verfahren die Kosten der Kühlvorrichtung zum Ableiten von Wärme.
Nach der Drosselung der Taktgeschwindigkeit geht das Verfahren zum Schritt 117 über. Schritt 117 bestimmt, ob der Leistungswert immer noch größer als der vorbestimmte Leistungswert ist.
Es ist erkennbar, daß die aktuelle Ein/Aus-Rate möglicherweise die Betriebsleistung des Systems nicht genug reduziert, wenn der Leistungswert immer noch größer als der vorbestimmte Leistungswert ist. Daher vergrößert Schritt 119 die Ein/Aus-Rate auf einen neuen Wert und drosselt die Taktgeschwindigkeit gemäß dem neuen Wert weiter.
Die Betriebsleistung des elektronischen Systems fällt in den tolerierbaren Bereich ab, wenn der Leistungswert nicht größer als der vorbestimmte Leistungswert ist. Schritt 121 bestimmt, ob die Zunahmerate größer als Null ist.
Die aktuelle Betriebsleistung verringert sich weiter bis unterhalb des tolerierbaren Bereichs und hört auf, zuzunehmen, wenn die Zunahmerate nicht größer als Null ist. Schritt 123 löscht zunächst einmal die Ein/Aus-Rate, um das Drosseln der Taktgeschwindigkeit zu stoppen. Das elektronische System wird letztendlich mit seiner ursprünglichen Taktgeschwindigkeit arbeiten.
Nach Schritt 107, wenn der Leistungswert nicht größer als der vorbestimmte Leistungswert ist, bestimmt Schritt 125 dagegen, ob die Taktgeschwindigkeit gedrosselt worden ist.
Wenn die Taktgeschwindigkeit nicht gedrosselt worden ist, bestimmt Schritt 127, ob der Leistungswert in einem Bereich liegt.
Wenn der Leistungswert in dem Bereich liegt, berechnet Schritt 129 eine Zeitdauer, für die der Leistungswert in dem Bereich liegt, und bestimmt, ob die Zeitdauer größer als eine voreingestellte Zeit ist.
Das elektronische System befindet sich in einem Leerlaufzustand, wenn die Zeitdauer größer als die voreingestellte Zeit ist. Schritt 133 drosselt die Taktgeschwindigkeit gemäß einer spezifischen Ein/Aus-Rate. Deshalb spart das elektronische System im Leerlaufzustand Energie.
Außerdem weist bei dieser Ausführungsform das elektronische System eine Stromversorgung auf. Die Stromversorgung liefert eine Systemgesamtleistung. Die Systemgesamtleistung liefert eine Systembetriebsleistung zum Betrieb des elektronischen Systems.
Im allgemeinen enthält das Verfahren vor Schritt 133 weiterhin einen Schritt 131. Schritt 131 berechnet als Reaktion auf den Leistungswert eine Systemleerlaufleistung.
Schritt 135 bestimmt dann, ob die Systembetriebsleistung größer als die Systemleerlaufleistung ist.
Wenn die Systembetriebsleistung nicht größer als die Systemleerlaufleistung ist, befindet sich das elektronische System immer noch im Leerlaufzustand. Deshalb drosselt das elektronische System die Taktgeschwindigkeit weiter, um Energie zu sparen und eine Wärmeakkumulation zu verhindern.
Das elektronische System befindet sich dagegen nicht im Leerlaufzustand, wenn die Systembetriebsleistung größer als die Systemleerlaufleistung ist. Schritt 137 löscht somit die spezifische Ein/Aus-Rate, um das Drosseln der Taktgeschwindigkeit zu stoppen.
Bei dieser Ausführungsform enthält das elektronische System weiterhin eine Kühlvorrichtung mit einem Lüfter. Zwischen Schritt 107 und Schritt 109 enthält das Verfahren weiterhin einen Schritt 139 und einen Schritt 141.
Schritt 139 bestimmt, ob eine Drehzahl des Lüfters eine obere Grenze erreicht. Es ist klar, daß die Kühlvorrichtung nicht die beste Leistungsfähigkeit aufweist, wenn die Drehzahl die obere Grenze nicht erreicht. Als nächstes erhöht Schritt 141 die Drehzahl auf einen neuen wert. Nach Schritt 141 kehrt das Verfahren zum Schritt 101 zurück. Somit könnte das elektronische System eine bessere Leistungsfähigkeit aufweisen, indem die zum Drosseln der Taktgeschwindigkeit benötigten Zeiten reduziert werden.
Andererseits kann die vorliegende Erfindung in einem Notebook-Computer verwendet werden. Der Notebook-Computer enthält eine Batterie, die betriebsbereit ist, wenn keine externe Stromversorgung angeschlossen ist. Bei der Ausführungsform umfaßt die Systemgesamtleistung weiterhin eine Systembetriebsleistung und eine Batterieladeleistung. Die Batterie wird von der Batterieladeleistung aufgeladen. Wenn die Systembetriebsleistung größer als ein vorbestimmter Leistungswert ist oder wenn sich das System in einem Leerlaufzustand befindet, drosselt der Notebook-Computer seine Taktgeschwindigkeit durch das obenerwähnte Verfahren. Das Verfahren kann die Systembetriebsleistung verringern, um den Temperaturwert in einem tolerierbaren Bereich zu halten. Somit nimmt die Batterieladeleistung für die Batterie entsprechend zu. Das heißt, ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Leistung flexibel zwischen der Systembetriebsleistung und der Batterieladeleistung zuzuteilen. Die Systemgesamtleistung liefert der Systembetriebsleistung mehr Leistung, wenn das elektronische System betrieben wird, und liefert der Systemladeleistung mehr Leistung, wenn das System gedrosselt ist.
4 ist ein Schema der Variation der Leistung und Temperatur der CPU gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Mit Bezug auf 1 und 4 ist ersichtlich, daß die Dauer des Drosselns im Stand der Technik länger als bei der vorliegenden Erfindung ist. Es ist zu beachten, daß die Leistungsfähigkeit des elektronischen Systems der vorliegenden Erfindung wesentlich besser ist.
Da die CPU-Temperatur der vorliegenden Erfindung in dem tolerierbaren Bereich gehalten wird, ist vergleichend anzumerken, daß das elektronische System der vorliegenden Erfindung wesentlich sicherer vor thermischer Beschädigung schützt.
Die obige Beschreibung veranschaulicht das Verfahren zur Regelung der Taktgeschwindigkeit gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Eine weitere Beschreibung für eine beispielhafte Vorrichtung gemäß dem obigen Verfahren wird nachstehend dargestellt.
5 und 6 sind Blockschaltbilder einer beispielhaften Vorrichtung zur Regelung der Taktgeschwindigkeit gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Wie in 5 gezeigt, dient die Vorrichtung der Ausführungsform zur Regelung einer Taktgeschwindigkeit eines elektronischen Systems. Die Vorrichtung enthält eine Stromversorgung 501, eine Spannungs-/Stomerfassungsschaltung 503, eine erste Einheit 505 und eine zweite Einheit 507.
Die erste Einheit 505 liefert eine Taktgeschwindigkeit. Die Stromversorgung 501, die entweder innerhalb oder außerhalb des elektronischen Systems installiert ist, liefert eine Systembetriebsleistung. Die Spannungs-/Stromerfassungsschaltung 503 erfaßt ein Spannungssignal und ein Stromsignal, während das elektronische System betrieben wird, und gibt diese aus. Die zweite Einheit 507 drosselt die Taktgeschwindigkeit gemäß einer Ein/Aus-Rate als Reaktion auf das Spannungssignal und das Stromsignal.
Wie in 6 gezeigt, enthält die erste Einheit 505 einen Taktgenerator 5051, eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) 5053 und eine CPU-Stromversorgungsschaltung 5055. Die zweite Einheit 507 enthält eine Mikrosteuerung 5071, eine Speichereinheit 5073 und einen Chipsatz 5075.
Die Spannungs-/Stromerfassungsschaltung 503 erfaßt ein Spannungssignal und ein Stromsignal und gibt diese Signale an die Mikrosteuerung 5071 aus. Als Reaktion auf das Spannungssignal und das Stromsignal berechnet die Mikrosteuerung 5071 einen Leistungswert und gibt ihn an den Chipsatz 5075 aus. Nach dem Empfang des Leistungswerts erhält der Chipsatz 5075 einen vorbestimmten Leistungswert aus der Speichereinheit 5073 und bestimmt, ob der Leistungswert größer als der vorbestimmte Leistungswert ist. In der Ausführungsform ist die Speichereinheit 5073 ein BIOS-System (basic input/output system). Wenn der Leistungswert größer als der vorbestimmte Leistungswert ist, berechnet der Chipsatz 5075 eine Zeitdauer, für die der Leistungswert größer als der vorbestimmte Leistungswert ist, und bestimmt, ob die Zeitdauer größer als die voreingestellte Zeit ist. Wenn die Zeitdauer größer als die voreingestellte Zeit ist, wählt der Chipsatz 5075 eine Ein/Aus-Rate und sendet sie zu der CPU 5053, um die Taktgeschwindigkeit des elektronischen Systems zu drosseln.
Andererseits erhält die CPU-Stromversorgungsschaltung 5055 den Leistungswert aus der Spannungs-/Stromerfassungsschaltung 503 und sendet ihn zu der CPU 5053. Der Taktgenerator 5051 liefert die Taktgeschwindigkeit stationärer Frequenz an die CPU 5053.
Nach dem Empfang der Ein/Aus-Rate drosselt die CPU 5053 die Taktgeschwindigkeit gemäß der Ein/Aus-Rate. In der Zwischenzeit erfaßt der Chipsatz 5075 weiter den Leistungswert und bestimmt, ob der Leistungswert immer noch größer als der vorbestimmte Leistungswert ist. Es ist ersichtlich, daß die Ein/Aus-Rate zu klein ist, um den Leistungswert ausreichend in dem tolerierbaren Bereich zu halten, wenn der Leistungswert immer noch größer als der vorbestimmte Leistungswert ist. Daher vergrößert der Chipsatz 5075 weiter die Ein/Aus-Rate, um das Drosseln der Taktgeschwindigkeit zu verstärken. Sobald der Leistungswert nicht mehr größer als der vorbestimmte Leistungswert ist, hört der Chipsatz 5075 mit dem Drosseln auf, und die Taktgeschwindigkeit der CPU 5053 arbeitet mit ihrer ursprünglichen Taktgeschwindigkeit.
Wenn der Leistungswert dagegen nicht größer als der vorbestimmte Leistungswert ist, bestimmt der Chipsatz 5075 weiterhin, ob die Taktgeschwindigkeit gedrosselt worden ist. Wenn die Taktgeschwindigkeit gedrosselt worden ist, löscht der Chipsatz 5075 die Ein/Aus-Rate und hört auf, die Taktgeschwindigkeit zu drosseln. Die CPU 5053 arbeitet mit ihrer ursprünglichen Taktgeschwindigkeit.
Wenn die Taktgeschwindigkeit dagegen nicht gedrosselt worden ist, bestimmt der Chipsatz 5075 weiterhin, ob der Leistungswert in einem Bereich liegt, und berechnet eine Zeitdauer, für die der Leistungswert in dem Bereich liegt und bestimmt, ob die Zeitdauer größer als eine voreingestellte Zeit ist. Wenn die Zeitdauer größer als die voreingestellte Zeit ist, befindet sich das elektronische System in einem Leerlaufzustand. Um im Leerlaufzustand Energie zu sparen, drosselt der Chipsatz 5075 die Taktgeschwindigkeit. Und der Chipsatz 5075 berechnet als Reaktion auf den Leistungswert eine Systemleerlaufleistung. Der Systemleerlaufleistungswert ist die minimal erforderliche Leistung für den Betrieb des Systems im Leerlaufzustand.
Als nächstes bestimmt der Chipsatz 5075, ob die Systemgesamtleistung größer als die Systemleerlaufleistung ist. Das elektronische System befindet sich nicht im Leerlauf wenn die Systemgesamtleistung größer als die Systemleerlaufleistung ist. Als Reaktion darauf löscht der Chipsatz 5075 die Ein/Aus-Rate, um das Drosseln zu beenden, und läßt die CPU 5053 mit der ursprünglichen Taktgeschwindigkeit arbeiten.
7 und 8 sind Blockschaltbilder einer anderen beispielhaften Vorrichtung zum Regeln der Taktgeschwindigkeit gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Wie in 7 gezeigt, wird bei der Ausführungsform die Vorrichtung zum Regeln der Taktgeschwindigkeit für einen Notebook-Computer verwendet. Der Notebook-Computer enthält eine Stromversorgung 501, eine Batterie 701, eine Spannungs-/Stromerfassungsschaltung 503, eine erste Einheit 505 und eine zweite Einheit 507.
Im Gegensatz zu der Ausführungsform von 5 und 6 liefert bei dieser Ausführungsform die Stromversorgung 501 nicht nur die Systembetriebsleistung zum Betrieb des Notebook-Computers, sondern auch eine Batterieladeleistung zum Aufladen der Batterie 701.
Wie in 8 gezeigt, enthält die erste Einheit 505 weiterhin einen Temperatursensor 801. Der Sensor 801 könnte entweder innerhalb oder außerhalb der CPU 5053 installiert sein, um die CPU-Temperatur zu erfassen. Der erwähnte vorbestimmte Leistungswert wird gemäß der erfaßten Temperatur eingestellt. Die von dem Chipsatz 5075 gewählte Ein/Aus-Rate wird gemäß einer Zunahmerate der erfaßten Temperatur erhalten. In anderen Worten wählt der Chipsatz 5075, wenn die Temperatur der CPU 5053 schnell zunimmt, eine hohe Ein/Aus-Rate, um die Temperatur durch wesentliches Drosseln der Taktgeschwindigkeit schneller herabzusetzen. Wenn die Temperatur dagegen nur milde zunimmt, wählt der Chipsatz 5075 eine niedrigere Ein/Aus-Rate zur Drosselung der Taktgeschwindigkeit.
Zusätzlich enthält die zweite Einheit 507 weiterhin eine Kühlvorrichtung 803 mit einem (nicht gezeigten) Lüfter. Wenn der Chipsatz 5075 bestimmt, daß der Leistungswert größer als der vorbestimmte Leistungswert ist, bestimmt der Chipsatz 5075 weiterhin, ob eine Drehzahl des Lüfters eine obere Grenze erreicht. Wenn die Drehzahl ihre obere Grenze nicht erreicht, weist der Chipsatz 5075 die Kühlvorrichtung 803 an, die Drehzahl des Lüfters auf einen neuen Wert zu erhöhen. Deshalb kann die vorliegende Erfindung die Wärmeakkumulation durch Erhöhen der Kühlgeschwindigkeit weiter verhindern.

Claims

Verfahren zur Regelung einer Leistung und Taktgeschwindigkeit eines elektronischen Systems, mit den folgenden Schritten: (A) Erfassen und Ausgeben eines Spannungssignals und eines Stromsignals, während das elektronische System betrieben wird (101); (B) Berechnen eines Leistungswerts als Reaktion auf das Spannungssignal und das Stromsignal (103); (C) Bestimmen, ob der Leistungswert größer als ein vorbestimmter Leistungswert ist (107); und (D) Drosseln der Taktgeschwindigkeit gemäß einer Ein/Aus-Rate (115), wenn der Leistungswert größer als der vorbestimmte Leistungswert ist, wobei die Ein/Aus-Rate auf der Zunahmerate eines Parameters bestimmt wird (113).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei Schritt (D) weiterhin die folgenden Schritte umfaßt: (E) Berechnen einer Zeitdauer, für die der Leistungswert größer als der vorbestimmte Leistungswert ist, und Bestimmen, ob die Zeitdauer größer als eine voreingestellte Zeit ist (109); (F) wenn die Zeitdauer größer als die voreingestellte Zeit ist, Bestimmen, ob die Zunahmerate des Parameters größer als eine voreingestellte Rate ist (111); und (G) Drosseln der Taktgeschwindigkeit (115), wenn die Zunahmerate größer als die voreingestellte Rate ist.
Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin mit den folgenden Schritten: (H) Bestimmen, ob der Leistungswert immer noch größer als der vorbestimmte Leistungswert ist (117); und (I) wenn der Leistungswert immer noch größer als der vorbestimmte Leistungswert ist, Erhöhen der Ein/Aus-Rate auf einen neuen Wert und weiteres Drosseln der Taktgeschwindigkeit gemäß dem neuen Wert (119).
Verfahren nach Anspruch 3, weiterhin mit den folgenden Schritten: (J) wenn der Leistungswert nicht größer als der vorbestimmte Leistungswert ist, Bestimmen, ob eine Zunahmerate größer als Null ist (121); und (K) wenn die Zunahmerate nicht größer als Null ist, Löschen der Ein/Aus-Rate, um das Drosseln der Taktgeschwindigkeit zu beenden (123).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das elektronische System weiterhin eine Kühlvorrichtung umfaßt, wobei die Kühlvorrichtung einen Lüfter aufweist, und Schritt (D) weiterhin die folgenden Schritte umfaßt: (L) Bestimmen, ob eine Drehzahl des Lüfters eine obere Grenze erreicht (139); und (M) wenn die Drehzahl die obere Grenze nicht erreicht, Erhöhen der Drehzahl auf einen neuen Wert (141).
Verfahren nach Anspruch 1, das zwischen Schritt (B) und Schritt (C) weiterhin den folgenden Schritt umfaßt: (N) Setzen des vorbestimmten Leistungswerts (105).
Verfahren nach Anspruch 6, wobei das elektronische System weiterhin einen Temperatursensor umfaßt und Schritt (N) weiterhin das Setzen des vorbestimmten Leistungswerts gemäß einem durch den Temperatursensor erfaßten Temperaturwert umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 2 und Anspruch 7, wobei der Parameter der Temperaturwert ist und die Zunahmerate eine Änderungsrate des Temperaturwerts ist.
Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin mit den folgenden Schritten: (O) wenn der Leistungswert nicht größer als der vorbestimmte Leistungswert ist, Bestimmen, ob die Taktgeschwindigkeit gedrosselt ist (125); (P) wenn die Taktgeschwindigkeit nicht gedrosselt worden ist, Bestimmen ob der Leistungswert in einem Bereich liegt (127); (Q) wenn die Leistung in dem Bereich liegt, Berechnen einer Zeitdauer, für die der Leistungswert, der in dem Bereich liegt, und Bestimmen, ob die Zeitdauer größer als eine voreingestellte Zeit ist (129); und (R) wenn die Zeit größer als die voreingestellte Zeit ist, Drosseln der Taktgeschwindigkeit gemäß einer spezifischen Ein/Aus-Rate (133).
Verfahren nach Anspruch 9, wobei das elektronische System weiterhin eine Systemgesamtleistung umfaßt, wobei die Systemgesamtleistung eine Systembetriebsleistung und eine Batterieladeleistung enthält, und Schritt (R) weiterhin den folgenden Schritt umfaßt: (S) Berechnen einer Systemleerlaufleistung als Reaktion auf den Leistungswert (131).
Verfahren nach Anspruch 10, weiterhin mit den folgenden Schritten: (T) Bestimmen, ob die Systembetriebsleistung größer als die Systemleerlaufleistung ist (135); und (U) wenn die Systembetriebsleistung größer als die Systemleerlaufleistung ist, Löschen der spezifischen Ein/Aus-Rate, um das Drosseln der Taktgeschwindigkeit zu beenden (137).
Vorrichtung zur Regelung einer Leistung und Taktgeschwindigkeit eines elektronischen Systems, umfassend: – eine erste Einheit (505) zur Bereitstellung der Taktgeschwindigkeit, wobei diese erste Einheit einen Temperatursensor (801) zum Messen eines Temperaturwertes besitzt; – eine Spannungs-/Stromerfassungsschaltung (503) zum Erfassen und Ausgeben eines Spannungssignals und eines Stromsignals, während das elektronische System betrieben wird; – eine zweite Einheit (507) zur Regelung der Taktgeschwindigkeit als Reaktion auf das Spannungssignal und das Stromsignal; – eine Speichereinheit (5073), die einen voreingestellten Leistungswert liefert, der von der Zunahmerate des durch den Temperatursensor gemessenen Temperaturwertes abhängt; – und einen Chipsatz (5075) zum Wählen einer Ein/Aus-Rate der Taktgeschwindigkeit als Reaktion auf den Leistungs- und den vorbestimmten Leistungswert.
Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei die erste Einheit (505) weiterhin folgendes umfaßt: – einen Taktgenerator (5051) zur Erzeugung der Taktgeschwindigkeit; – eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) (5053); und – eine CPU-Stromversorgungsschaltung (5055) zur Bereitstellung von Leistung zum Betrieb der CPU.
Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei das elektronische System desweiteren umfasst: – eine Wechselstromversorgung zur Bereitstellung einer Systemgesamtleistung, wobei die Systemgesamtleistung eine Systembetriebsleistung und eine Batterieladeleistung enthält; und – eine von der Batterieladeleistung aufgeladene Batterie.