DE4309369A1

DE4309369A1 - Power failure bridging

Info

Publication number: DE4309369A1
Application number: DE19934309369
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Koechel; Shmul Rubens; Wolfgang Kuenkler
Original assignee: Wincor Nixdorf International GmbH
Current assignee: Wincor Nixdorf International GmbH
Priority date: 1993-03-23
Filing date: 1993-03-23
Publication date: 1994-09-29
Also published as: WO1994022084A1

Description

Technical field

Das Verfahren betrifft die Überbrückung von Netzausfällen bei Tischcomputern, insbesondere Personal-Computern.The procedure concerns the bridging of network failures for desktop computers, in particular personal computers.

State of the art

Computersysteme benötigen für ihren Betrieb eine kontinuier liche Versorgung mit elektrischer Energie, um den Inhalt flüchtiger Speicher, insbesondere des Arbeitsspeichers und den Zustand der Zentraleinheit, aufrechtzuerhalten. Wird die Energie aus dem Netz bereitgestellt, so ist bei einem Netz ausfall der Inhalt des Arbeitsspeichers und der Zustand der Zentraleinheit verloren. Diese können die Eingabearbeit von mehreren Stunden enthalten, die damit zu wiederholen ist. Solange die Eingaben die Übertragung von z. B. auf Papier vorliegenden Informationen ist, sind sie einfach wiederhol bar. Insbesondere Tischcomputer, darunter Personal Computer, werden jedoch in vermehrtem Male zur Direkteingaben einge setzt, wobei Daten durch die Eingabetätigkeit des Bedieners entstehen und vorher nicht auf einem anderen Medium existie ren. Daher können dann durch einen Netzausfall Daten verlo ren gehen, deren Rekonstruktion aufwendig ist.Computer systems require continuous operation supply of electrical energy to the content volatile memory, especially memory and the state of the central unit to maintain. Will the Energy from the network is provided with a network failure of the contents of the working memory and the state of the Central unit lost. These can be the input work from several hours, which must be repeated. As long as the inputs are transferring e.g. B. on paper information is available, they are simply repeated bar. In particular desktop computers, including personal computers, are, however, increasingly used for direct input sets, taking data through the input activity of the operator arise and do not previously exist on another medium Therefore, data can be lost due to a power failure ren, whose reconstruction is complex.

Es ist daher bekannt, Notstromversorgungen auch für Personal Computer bereitzustellen. Dabei werden Akkumulatoren benutzt, die kontinuierlich geladen gehalten werden und bei einem Netzausfall die Versorgung übernehmen. Durch ihre Kapazität ist die maximale Überbrückungszeit bestimmt. Für grobe Überbrückungszeiten im Stundenbereich sind dafür teure, schwere und voluminöse Akkumulatoren notwendig, die dann auch nicht im Gehäuse des Tischcomputers untergebracht werden können.It is therefore known to provide emergency power supplies for personnel To provide computers. Thereby accumulators used, which are kept continuously charged and at take care of a power failure. Through her Capacity is determined by the maximum bridging time. For rough bridging times in the hour range are therefor expensive, heavy and voluminous accumulators necessary then also not housed in the housing of the desktop computer can be.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine in das Gerät integrier bare Netzausfallüberbrückung für einen beliebig langen Zeit raum mit geringem Aufwand bereitzustellen.It is an object of the invention to integrate one into the device Bare power failure bridging for any length of time to provide space with little effort.

Presentation of the invention

Zur Lösung der Aufgabe wird die für netzunabhängige Notiz buch-Computer entwickelte Stromspar-Technologie eingesetzt. Insbesondere werden dabei Speicherinhalte und der Zustand der Zentraleinheit in Phasen der Inaktivität auf eine Fest platte gesichert. Die Erfindung besteht darin, in den Tisch computer die Stromspar-Einrichtungen eines Notizbuch-Com puters zu übernehmen, eine Pufferung der Spannungsversorgung vorzunehmen und die Stromspar-Einrichtungen zur Überbrückung von Netzausfällen zu verwenden. Durch die Stromspar-Techni ken können kleine Akkumulatoren für lange Pufferzeiten ver wendet werden, und eine Sicherung auf Festplatte dient zur Pufferung für beliebig lange Ausfallzeiten. Anstelle von Akkumulatoren sind auch Batterien möglich, die den Vorteil eine längeren Standzeit haben. Durch Verwendung eines System-Manager-Interrupts erfolgt die Funktion der Netzaus fallüberbrückung unabhängig vom aktiven Betriebssystem. Weitere Einzelheiten und Ausgestaltungen der Erfindung sind im Ausführungsbeispiel angegeben.The solution for the task is the for network-independent note buch-Computer developed power saving technology. In particular, memory contents and the state the central unit in phases of inactivity on a fixed plate secured. The invention is in the table computer the power saving devices of a notebook com puters to take over, buffering the power supply make and the power-saving devices to bypass of power failures to use. Thanks to the power saving technology Small batteries can be used for long buffer times be used, and a backup to the hard disk is used Buffering for any downtime. Instead of Accumulators are also possible batteries that have the advantage have a longer service life. By using a System manager interrupts take place the function of the network off bridging the case regardless of the active operating system. Further details and refinements of the invention are specified in the exemplary embodiment.

Brief description of the drawings

Es zeigtIt shows

Fig. 1 ein Blockschaltbild für einen Tischcomputer mit Versorgungspuffer. Fig. 1 is a block diagram for a desktop computer with supply buffer.

Detailed description of the invention

Fig. 1 zeigt als Blockschaltbild einen Tischcomputer mit Netzteil NT, Versorgungspuffer VP, Zentraleinheit ZE, flüch tigem Hauptspeicher RAM, Basisprogramm BIQS im nichtflüchti gen Speicher ROM, und einem nichtflüchtigen Sekundärspeicher 19, insbesondere einer Festplatte, beispielsweise mit inte griertem Controller. Nicht dargestellt sind Bildschirm und Tastatur, die nicht von dem Versorgungspuffer gepuffert wer den, weil eine Fortsetzung des Betriebs während eines Netz ausfalls nicht erreicht werden muß. Fig. 1 shows a block diagram of a desktop computer with power supply NT, supply buffer VP, central unit ZE, volatile main memory RAM, basic program BIQS in non-volatile memory ROM, and a non-volatile secondary memory 19 , in particular a hard disk, for example with an integrated controller. Not shown are the screen and keyboard, which are not buffered by the supply buffer because the continuation of operation during a power failure does not have to be achieved.

Wenn ein Netzausfall beginnt, wird ein Signal 20 vom Netz teil NT erzeugt, das einerseits den Versorgungspuffer VP aktiviert und andererseits an einem Steuereingang 21 das Basisprogramm BIOS aktiviert. Dieser Steuereingang ist der Übersichtlichkeit halber an dem nicht flüchtigen Speicher ROM, der das Basisprogramm BIOS enthält, gezeichnet; die Durchführung durch eine Unterbrechungssteuerung, die dann die Zentraleinheit veranlaßt, eine Unterbrechungs-Bearbei tungsroutine im Basisprogramm BIOS zu aktivieren, ist allge mein bekannt.When a power failure begins, a signal 20 is generated by the network part NT, which on the one hand activates the supply buffer VP and on the other hand activates the basic program BIOS at a control input 21 . For the sake of clarity, this control input is drawn on the non-volatile memory ROM, which contains the basic program BIOS; the execution by an interrupt control, which then causes the central processing unit to activate an interrupt processing routine in the basic program BIOS, is generally known.

Durch den Netzausfall wird also ein im Basisprogramm BIOS abgespeichertes Programmteil aktiviert, welches auf einen Parameterspeicher 18 Zugriff hat und entsprechend den dort vorhandenen, vom Benutzer des Tischrechners einstellbaren Parametern verschiedene Ausführungen der Netzausfallüber brückung durchführt.As a result of the power failure, a program part stored in the basic program BIOS is activated, which has access to a parameter memory 18 and carries out various versions of the power failure bridging in accordance with the parameters available there, which can be set by the user of the desktop computer.

Die verwendeten Zentraleinheiten besitzen einen System- Manager-Interrupt, der unabhängig von der vom Betriebssystem verwalteten Interrupt-Tabelle verwaltet wird. Damit ist es dem Basisprogramm BIOS möglich, die nachfolgend beschriebe nen Abläufe unabhängig vom speziellen Betriebssystem durch zuführen. Insbesondere können unmittelbar nach dem Netzaus fall Zentraleinheit ZE und Hauptspeicher RAM in einen Strom spar-Modus gebracht werden, der eine Überbrückung kurzer Netzausfälle durch einen gegenüber bekannten Lösungen klei nen Akkumulator oder auch eine Batterie erlaubt. The central units used have a system Manager interrupt, which is independent of the operating system managed interrupt table is managed. So that's it the basic program BIOS possible, which are described below processes regardless of the special operating system respectively. In particular, immediately after the network case central unit ZE and main memory RAM in one stream economy mode, which is a bridging short Power failures due to a small compared to known solutions NEN accumulator or a battery allowed.

Eine erste Ausführung besteht darin, daß das Basisprogramm sofort mit der Sicherung des Maschinenzustands, also insbe sondere des Inhalts des Hauptspeichers RAM und des Zustands der Zentraleinheit ZE auf die Festplatte 19 beginnt. Hierfür ist auf der Festplatte ein Bereich reserviert. Weitere, nicht dargestellte Speicherbereiche, beispielsweise der Inhalt des Videospeichers, gehören zum Maschinenzustand und werden gleichfalls gesichert. In dem Parameterspeicher 18 wird die erfolgreiche Sicherung vermerkt. Anschließend an die Siche rung wird über den Ausgang 24 und die Verbindung 25 der Ver sorgungspuffer abgeschaltet. Dieser Modus ist vorteilhaft, wenn Akkumulatoren verwendet werden und wenn Netzausfälle häufig aufeinander folgen, damit für die nachfolgenden Sicherungen genügend Kapazität erhalten bleibt.A first embodiment is that the basic program begins immediately with the backup of the machine state, that is to say in particular the content of the main memory RAM and the state of the central unit ZE on the hard disk 19 . An area is reserved for this on the hard disk. Additional memory areas, not shown, for example the content of the video memory, belong to the machine status and are also saved. The successful backup is noted in the parameter memory 18 . Following the fuse, the supply buffer is switched off via the output 24 and the connection 25 . This mode is advantageous if accumulators are used and if power failures frequently follow one another so that sufficient capacity is retained for the subsequent backups.

Nachdem die Netzspannung wieder anliegt, wird im Rahmen der Initialisierung festgestellt, beispielsweise durch den Mer ker im Parameterspeicher 18, daß auf der Festplatte 19 eine gültige Sicherung vorliegt, aus welcher der Zustand der Maschine zum Zeitpunkt des Netzausfalls restauriert und das unterbrochene Programm fortgesetzt wird.After the mains voltage is present again, it is determined as part of the initialization, for example by the mer ker in the parameter memory 18 , that a valid backup is present on the hard disk 19 , from which the state of the machine at the time of the power failure is restored and the interrupted program is continued.

Als Variante dieser Ausführungsform aktiviert das Basispro gramm BIOS nach der unmittelbar nach einem Netzausfall ein geleiteten Sicherung über den Ausgang 26 und die Verbindung 27 einen Stromspar-Modus in der Zentraleinheit ZE und dem Hauptspeicher RAM; und schaltet die Festplatte 19 ab. Dieser Modus und seine Durchführung, bei dem beispielsweise die Taktfrequenz der Zentraleinheit ZE herabgesetzt wird und der Hauptspeicher RAM auf reinen Wiederauffrischungsbetrieb geschaltet werden, sind aus netzunabhängigen, tragbaren Com putern bekannt. Die Versorgungspufferung VP wird so ausge legt, daß zumindest für die beschriebene Sicherung auf die Festplatte 19 ausreichend Energie bereitsteht. Die dabei nicht verbrauchte Energie wird dazu eingesetzt, den Zustand von Zentraleinheit und Hauptspeicher im Stromspar-Modus zu puffern. Falls vor Ende der Pufferzeit die Netzversorgung wiederkehrt, wird die Sicherung auf der Festplatte nicht benutzt; vielmehr wird der Stromspar-Modus deaktiviert und die normale Bearbeitung fortgesetzt. Diese Variante ist vor teilhaft, wenn Netzausfälle selten und meist nur einzeln auftreten.As a variant of this embodiment, the basic program BIOS activates a power-saving mode in the central unit ZE and the main memory RAM after the direct backup after the power failure via the output 26 and the connection 27 ; and turns off the hard drive 19 . This mode and its implementation, in which, for example, the clock frequency of the central unit ZE is reduced and the main memory RAM is switched to pure refresh operation, are known from network-independent, portable computers. The supply buffering VP is laid out in such a way that sufficient energy is available at least for the described backup to the hard disk 19 . The energy that is not used is used to buffer the state of the central unit and main memory in power-saving mode. If the mains supply returns before the end of the buffer time, the backup on the hard disk is not used; rather, the energy-saving mode is deactivated and normal processing is continued. This variant is particularly advantageous when network failures occur rarely and usually only individually.

Als Weiterbildung zu dieser Variante wird durch einen Zeit geber in der Zentraleinheit ZE, der auch im Stromspar-Modus funktionsfähig ist, die Pufferung nach der Sicherung begrenzt, indem nach Ablauf der eingestellten Zeit die Ver sorgungspufferung VP über die Verbindung 25 abgeschaltet wird. Damit kann eine vollständige Entladung der Batterie oder des Akkus vermieden werden, so daß ein an den ersten Netzausfall anschließender zweiter Netzausfall auch noch gepuffert werden kann. Anstelle eines Zeitgebers in der Zen traleinheit ZE kann auch eine Überwachungsschaltung für die Restkapazität der Batterie oder des Akkumulators eingesetzt werden, die dann über eine Verbindung 22 und den Eingang 23 ein Signal an das Basisprogramm gibt.As a further development of this variant, the buffering after the backup is limited by a timer in the central unit ZE, which is also functional in the power-saving mode, by switching off the supply buffering VP via the connection 25 after the set time. A complete discharge of the battery or rechargeable battery can thus be avoided, so that a second power failure following the first power failure can also be buffered. Instead of a timer in the central unit ZE, a monitoring circuit for the remaining capacity of the battery or the accumulator can also be used, which then gives a signal to the basic program via a connection 22 and the input 23 .

Die Variante mit Zeitgeber erlaubt eine besonders einfache Versorgungspufferung bei Geräten mit nur einer Betriebsspan nung von z. B. 5 V durch einen Nickel-Cadmium-Akku mit 4 Zel len, der über eine Parallelschaltung einer Schottky-Diode und eines Ladestrom-Begrenzungswiderstands direkt an die Versorgungsspannung von 5 V gelegt wird, wobei diese Verbin dung beispielsweise durch den Hauptschalter aufgetrennt wird. Das Netzausfallsignal wird vom Netzteil geliefert; eine Aktivierung der Versorgungspufferung erfolgt automa tisch durch die Schottky-Diode.The variant with a timer allows a particularly simple one Supply buffering for devices with only one operating chip of z. B. 5 V by a nickel-cadmium battery with 4 cells len, via a parallel connection of a Schottky diode and a charging current limiting resistor directly to the Supply voltage of 5 V is placed, this connection tion separated, for example, by the main switch becomes. The power failure signal is supplied by the power supply; supply buffering is activated automatically table by the Schottky diode.

In einer zweiten Ausführungsform wird bei einem Netzausfall über die Verbindung 20 die Versorgungspufferung VP und die Netzausfallbehandlung im Basisprogramm BIOS aktiviert. Zunächst wird jetzt über die Verbindung 27 der Stromspar- Modus aktiviert, es erfolgt aber noch keine Sicherung auf die Festplatte 19. Durch einen Zeitgeber, der auch im Strom spar-Modus wirksam ist, oder eine Überwachungsschaltung für die Restkapazität in der Versorgungspufferung VP, die über die Verbindung 22 den Eingang 23 aktiviert, wird bei länger andauerndem Netzausfall der Stromspar-Modus wieder deaktiviert, die Festplatte 19 gestartet und der Inhalt des Hauptspeichers und der Zustand der Zentraleinheit in der be schriebenen Weise gesichert. Vorzugsweise wird anschließend die Versorgungspufferung VP über die Verbindung 25 abge schaltet.In a second embodiment, in the event of a power failure via connection 20, the supply buffering VP and the power failure handling are activated in the basic program BIOS. First, the power-saving mode is now activated via the connection 27 , but there is still no backup to the hard disk 19 . The hard drive 19 is deactivated again by a timer, which is also effective in the power-saving mode, or a monitoring circuit for the remaining capacity in the supply buffer VP, which activates the input 23 via the connection 22, in the event of a prolonged power failure, the hard drive 19 started and the content of the main memory and the state of the central unit saved in the manner described. The supply buffering VP is then preferably switched off via the connection 25 .

Um auch unter ungünstigen Randbedingungen eine zuverlässige Netzausfallüberbrückung zu erreichen, wird in einer weiteren Variante bei Benutzung von Akkumulatoren nach Wiederkehr der Netzspannung zunächst durch das Basisprogramm BIOS die Be nutzung für eine bestimmte Zeit gesperrt, bis die Akkumula toren eine Ladung erreicht haben, die eine erneute Sicherung auf Festplatte zulassen, und erst dann der gesicherte Zustand von der Festplatte restauriert. Während dieser Zeit wird der Stromspar-Modus aktiviert, um die gesamte Leistung des Netz teils für die Wiederaufladung des Akkumulators zur Verfügung zu haben.To be reliable even under unfavorable conditions Achieving a power failure bridging will be done in another Variant when using batteries after the return of the Mains voltage first through the basic program BIOS use blocked for a certain time until the accumulator tors have reached a charge that needs to be secured again allow on hard disk, and only then the secured one Condition restored from the hard drive. During this time the power saving mode is activated to the total power of the power supply for recharging the battery To have available.

In einer dritten Ausführungsform wird das Netzausfallsignal nicht zur Speicherung des Maschinenzustands verwendet, son dern zunächst das unterbrochene Programm weitergeführt. Erst bei Eintreffen des Signals 22 von der Versorgungspufferung erfolgt die Rettung des Maschinenzustands. Dieser Betriebs modus ist sinnvoll, wenn die Netzausfälle meist nur kurz dauern und eine Fortsetzung der Rechenoperationen gewünscht wird.In a third embodiment, the power failure signal is not used to store the machine status, but first continues the interrupted program. The machine state is not saved until signal 22 from the supply buffering arrives. This operating mode is useful if the power failures usually last only briefly and you want to continue computing.

Durch den geringen Energiebedarf der beschriebenen Netz Aus fallüberbrückung können auch Batterien anstelle von Akkumu latoren eingesetzt werden. Zum einen unterliegen Batterien, z. B. Lithium-Batterien, nur einem sehr geringen Verschleiß bei Nichtbenutzung und haben eine Lebensdauer von bis zu 10 Jahren, während Akkumulatoren insbesondere bei seltener Benutzung und in warmen Geräten bereits nach einem Jahr aus fallen können. Außerdem ist für Batterien eine Feststellung der Restkapazität über eine Spannungsmessung zuverlässig möglich.Due to the low energy consumption of the described network off bridging can also use batteries instead of rechargeable batteries lators are used. On the one hand, batteries are subject to e.g. B. lithium batteries, very little wear when not in use and have a lifespan of up to 10 Years, while accumulators especially in rare cases Use and in warm devices after just one year can fall. There is also a finding for batteries the remaining capacity reliably via a voltage measurement possible.

Da sich die Auswahl der verschiedenen Varianten nach dem Einsatzgebiet richtet, werden vorzugsweise alle Varianten durch das Basisprogramm BIOS angeboten und über einen vom Benutzer änderbaren Eintrag im Parameterspeicher 18 ausge wählt.Since the selection of the different variants depends on the area of use, all variants are preferably offered by the basic program BIOS and selected via an entry in the parameter memory 18 which can be changed by the user.

Claims

Bridging for network downtimes in desktop computers, especially personal computers, with power supply (NT) central unit (ZE), volatile main memory (RAM), non-volatile secondary memory ( 19 ), a non-operationally changeable basic program (BIOS), a supply buffer (VP) and one preferably from the network part (NT) generated power failure signal ( 20 ), the power failure signal ( 20 ) being connected to an interruption controller which is the basic program (BIOS) for securing the machine status, in particular the main memory (RAM) and the status of the central unit (ZE ), ver anlaßt on the secondary storage (19) in a mold, by means of which the basic program (BIOS) upon completion of the power failure can restore the main memory (RAM) and the state of the central processing unit (19) from the backup to the secondary storage (19).

2. Bridging according to claim 1, wherein after the backup of the machine state, the central unit ZE or the main memory RAM are put into a power-saving state and, provided that the mains voltage before the expiration of a timer or the arrival of an early depletion of the supply buffering (VP) indicating Signals ( 22 ) returns, the power saving state is ended and the backup on the hard disk ( 19 ) is discarded.

3. bridging according to claim 1 or 2, wherein before securing the machine state, the central processing unit (ZE) or also the main memory (RAM) are put into a power-saving state and the backup of the machine state after the expiration of a timer or also the arrival of an early exhaustion the supply buffering (VP) indicating signal ( 22 ) is performed.

4. Bridging according to one of claims 1 to 3, wherein the supply buffer (VP) has a switch-off input ( 25 ) which is activated by the basic program (BIOS).

5. Bridging for network downtimes in table computers, in particular personal computers, with power supply (NT), central processing unit (ZE), volatile main memory (RAM), a supply buffer (VP) and a power failure signal ( 20 ) preferably generated by the power supply (NT), the Power failure signal ( 20 ) is connected to an interruption control, which, preferably via a non-operationally modifiable basic program (BIOS), puts the central unit and the main memory into a power-saving mode, and processing continues after the power failure signal has ended.

6. Bridging according to one of the preceding claims, wherein the central unit (ZE) an SMI input for one System manager interrupt and the system manager Interrupt independent of and without disturbance of the CPU using the operating program and interrupt means used an SMI sub break routine in the basic program that calls the Backs up machine condition.

7. Bridging according to one of the preceding claims, wherein the basic program (BIOS) is assigned a non-volatile parameter memory ( 18 ) in which at least two of the following operating modes can be set in the event of a power failure:
- First mode, in which the operation of the central unit (ZE) and main memory (RAM) continues unchanged;

- Second mode in which the central unit (ZE) or the main memory (RAM) assume a state of reduced power consumption;
- Third mode, in which a backup of the state of the machine takes place on the secondary storage ( 19 );
- Fourth mode in which a backup of the state of the machine takes place on the secondary memory ( 19 ) and then the central unit (ZE) or main memory (RAM) assume a state of reduced power consumption;
- Fifth mode, in which the central unit (ZE) or main memory (RAM) assume a state of reduced power consumption and, if the power failure continues, the machine state and the main memory content are saved on the secondary memory;
- Sixth mode, in which the signal ( 22 ) for early exhaustion to secure the machine status on the magnetic disk ( 19 ) leads.