DE60130262T2 - Stromsparendes dekodierungs-/abspielsystem für digitale audiosignale für datenverarbeitungsgeräte - Google Patents

Stromsparendes dekodierungs-/abspielsystem für digitale audiosignale für datenverarbeitungsgeräte Download PDF

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Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • 1. Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein tragbare Geräte (z.B. Notebook-Computer) zum Reproduzieren von Audioaufnahmen und insbesondere Niedrigenergie-Hardware und Software zum Dekodieren und Reproduzieren von komprimierten Audioaufnahmen in einer Vielfalt von Kompressionsformaten aus einer Vielfalt von Quellen. Während die vorliegende Erfindung insbesondere bei der Reproduktion von digitalen MP3 Audiodateien zweckmäßig ist, speziell für die Verwendung bei tragbaren Computern, werden hier auch andere Nutzungen in Erwägung gezogen.
  • 2. Beschreibung des Standes der Technik
  • Es gibt derzeit verschiedene tragbare Geräte zum Abspielen von digitalen Audioaufnahmen, die in Übereinstimmung mit einem oder mehreren komprimierten digitalen Audioaufzeichnungsformaten komprimiert wurden, z.B. MPEG (Moving Picture Experts Group), Audio Layer-3 (MP3), Windows® Media Audio (WMA) und Advanced Audio Coding (AAC). Bis heute war das gängigste Format MP3, ein Kompressionsschema, das in einer etwa 10:1 Kompression der Größe von digitalen Musikdateien resultiert. Diese Geräte können in zwei Klassen unterteilt werden, nämlich solche, die die komprimierten digitalen Audioaufnahmen in einem elektronischen Festspeicher speichern, und solche, die die komprimierten digitalen Audiodateien für eine anschließende Reproduktion unter Verwendung eines elektromechanischen Geräts wie zum Beispiel ein Kompaktdisk-Spieler ("CD"-Spieler) oder ein Diskettenlaufwerk eines digitalen Computers.
  • Zum Beispiel sind tragbare Geräte zum Abspielen von MP3-komprimierten digitalen Audioaufnahmen, die mit einem Festspeicher arbeiten, z.B. mit einem Flash Memory, in der Lage, etwa zehn (10) Musikselektionen zu speichern. Mit einer Add-in-Speicherkarte können solche Geräte insgesamt etwa zwanzig (20) Musikselektionen fassen. Diese MP3-Spieler, die die MP3-komprimierten digitalen Audioaufnahmen in einem elektronischen Festspeicher speichern, verbrauchen vergleichsweise wenig elektrische Energie. Solche MP3-Spieler sorgen daher für ein längeres Abspielintervall, ohne dass die CD-ROM des Computers oder das Festplattenlaufwerk mit Energie versorgt werden müssen.
  • Das US-Patent 6,006,285 betrifft ein Computersystem, das in der Lage ist, Audio-CDs in einem CD-ROM-Laufwerk zu spielen, unabhängig von einem Betriebssystem, durch die Verwendung einer Embedded CD-ROM-Laufwerkanwendung oder eines CD-ROM-Laufwerk-Controllers. Der Audi-CD-Mode-Schalter wird aktiviert, wenn der Hauptschalter des Computers in einem "AUS"-Zustand ist. Die europäische Patentanmeldung EP 0685824 A2 betrifft ein System und ein Verfahren für den Transfer von komprimierten Daten, das dynamisch wählt zwischen Hardeware- und Software-Kompression/Dekompression (Codec) an den verfügbaren Hardware-Resourcen und dem Kompressionstyp der jeweiligen Dateien. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: das Bestimmen, ob die Anwendungsvorrichtung Hardware für die Dekomprimierung der komprimierten Daten enthält; das Herausfinden eines Kompressionsverfahrens, das für die Komprimierung der komprimierten Daten verwendet wurde; das Übertragen der komprimierten Daten zur Anwendungsvorrichtung; das Anwenden einer Software-Routine zum Dekomprimieren der komprimierten Daten, wenn die Anwendungsvorrichtung die Hardware nicht enthält; und das Steuern der Hardware, um die komprimierten Daten in Übereinstimmung mit dem Kompressionsverfahren zu dekomprimieren, wenn die Anwendungsvorrichtung die Hardware enthält.
  • Die Europäische Patentanmeldung EP 1028425 A2 betrifft ein System und ein Verfahren zum Speichern von Daten auf einem tragbaren Audiospieler und zum Abspielen der gespeicherten Daten, so dass der Energieverbrauch minimiert wird. Eine große Menge an komprimierten Audiodaten wird in einem internen Diskettenlaufwerk gespeichert, und ein Teil davon wird in einen internen Arbeitsspeicher (RAM) übertragen, der weniger Energie benötigt und auf den schneller zugegriffen werden kann. Wenn die Menge ungespielter Daten unter eine Schwelle fällt, werden weitere Daten aus dem Diskettenlaufwerk in das RAM überspielt.
  • Das US-Patent 6,226,237 mit der Bezeichnung "Low Power CD-ROM Player for Portable Computers", erteilt am 1. Mai 2001 (das "237" Patent) beschreibt, wie ein konventioneller Notebook-Computer beim einfachen Abspielen einer normalen Musik-CD unmäßig viel elektrische Energie verbraucht. Dies ist größtenteils auf die große Anzahl von Hintergrundfunktionen zurückzuführen, die mit dem Abspielen von Musik nicht in Verbindung stehen und die das Betriebssystem (z.B. Windows®) ausführt, wann immer der Computer angeschaltet wird. Dieser überdurchschnittliche Energieverbrauch für Funktionen, die in keinem Zusammenhang mit der Funktion stehen, die im Moment ausgeführt wird, nämlich das Spielen von Musik, leert ziemlich schnell die Batterie des Notebook-Computers, d.h. verbraucht Energie, die vernünftiger zu einem anderen Zeitpunkt verwendet werden könnte, wenn der Mikroprozessor intensive Aufgaben wie Textverarbeitung und Tabellenkalkulationen durchführen muss. Die Lösung die in dem Patent '237 angegeben ist, ist ein Zustandsautomat, der arbeitet, wenn der Hauptstrom zu dem tragbaren Gerät abgeschaltet ist. Die Erfindung des Patents '237 koppelt eine CD-ROM mit einem Audio-Subsystem (wenn der Hauptschalter AUS ist), so dass CDs abgespielt werden können, ohne dass die Batterie zu schnell entleert wird oder ohne den tragbaren Computer hochfahren zu müssen.
  • Der Stand der Technik umfasst auch Silizium-Lösungen, die dedizierte funktionsintegrierte Schaltungen (ICs) sind oder die in anwenderspezifische integrierte Schaltungen oder ASICs eingebaut sind. Dies sind normalerweise teuere Lösungen, da der digitale Signalprozessor (DSP), der in einem dedizieren Chip notwendig ist, zu einer großen und teueren integrierten Schaltung führt. Eines der Ergebnisse ist die Verwendung eines größeren Umfangs an PCB-Raum (Raum für gedruckte Schaltungen).
  • Des weiteren muss die 15 bis 20 MIPS (Millionen Befehle pro Sekunde) Dekodiermaschine, die im Stand der Technik bekannt ist, fortwährend laufen, um den Audiostream für den Codec zu erzeugen. Außerdem erfordert die dedizierte Dekodiermaschine, dass das energieverbrauchsintensive Festplattenlaufwert (HDD) kontinuierlich im Betrieb ist. Diese Ansätze sind auf ein Funktionieren nur mit MP3-Kompression begrenzt, wodurch die Gelegenheit entfällt, das System an neu entstehende Musik-Kompressionsalgorithmen anzupassen, wie an WMA von Microsoft oder an die von der Musikindustrie vorgeschlagene Secure Digital Music Initiative für sicheres Audio.
  • Dedizierte Silizium-Lösungen, die im Stand der Technik bekannt sind, arbeiten mit einem DSP, der die komprimierten Audiodateien von einem Festplattenlaufwerk konstant dekodieren muss, weshalb die Audiodateien konstant gelesen werden müssen. Solche bekannten Verfahren benötigen sehr viel Energie, so dass die Batterie entsprechend schnell ausgetauscht werden muss (z.B. sehr viel schneller als die möglichen 4 bis 10 Stunden der gewünschten Nutzungsdauer auf einem Überseeflug).
  • Dadurch haben die bekannten Hardware-MP3-Dekoder und -Spieler, die eine IC-Implementierung und einen fortwährenden Zugriff auf ein Festplattenlaufwerk erfordern, einen hohen Energieverbrauch, sind schwierig aufzurüsten und teuer.
  • Die vorliegende Erfindung schlägt eine Lösung vor, die energiesparend ist, die auf dem Gebiet für verschiedene Musikkompressionsformate aufrüstbar ist und die nicht mehr als die Hälfte derzeit erhältlicher Hardware-Implementierungen kosten soll und die in die Lage versetzt werden kann, bis zu Hunderten von Musikauswahllisten zu spielen, während mit weniger als 0,5% der Zeit lediglich auf das HDD oder die CD-ROM zugegriffen werden muss.
  • ÜBERSICHT DER ERFINDUNG
  • Für die Hersteller von mobilen Plattformen ist es zunehmend wünschenswert, bei möglichst geringen Kosten ihre Produktpalette mit MP3 und anderen komprimierten Audioabspielmöglichkeiten zu ergänzen und dabei gleichzeitig für sehr lange Abspielzeiten zu sorgen und vielleicht auch ein Abspielgerät zu schaffen, das der Benutzer später für andere Kompressionsformate aufrüsten kann. Die Hersteller von mobilen Plattformen haben möglicherweise auch ein Interesse daran, dass sich ihre Produkte innerhalb eines sehr kurzen Entwicklungszeitrahmens auf dem Markt unterscheiden.
  • Die erfindungsgemäße Lösung zum Abspielen von Musik nutzt eine Spezialschaltung in Kombination mit der Mini-OS(Betriebssystem)-Software der vorliegenden Erfindung. Die vorliegende Erfindung nutzt die eingebettete Rechenleistung der Standard-CPU, um die Dekomprimierung der Dateien durchzuführen. Da moderne CPUs mit Taktgeschwindigkeiten von 500 MHz bis 1 GHz eine um mindestens eine Größenordnung höhere Verarbeitungsleistung haben als die Echtzeit-DPS-Maschinen, die in derzeit erhältlichen MP3-Spielern/Dekodern verwendet werden, können diese leistungsstarken CPU-Prozessoren den Dekodierprozess oftmals in weniger als 10% der verfügbaren Zeit durchführen. Die CPU kann dann durch vorliegende Erfindung für mehr als 90% der Zeit in den Leerlauf gesetzt werden, wodurch eine hohe Menge an Energie gespart wird und dadurch die Batterie sehr viel langsamer geleert wird, wodurch die Nutzungsdauer des Geräts unter Batteriebetrieb mit nur einer Ladung verlängert wird.
  • Die vorliegende Erfindung unterscheidet sich von den Echtzeit-DSP-Maschinen, die im Stand der Technik bekannt sind und die einen konstanten Datenstrom aus dem HDD erfordern und die aufgrund des ständigen Zugriffs auf das HDD einen höheren Energieverbrauch haben. Bei Anwendung der Technologie gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, mit einem typischen Speicherkomplement, zum Beispiel einem 128MB RAM, weniger als 0,5% der Zeit auf das HDD zuzugreifen. Dies führt zu einer dramatischen Reduzierung der Rate, mit welcher Energie von der Gerätebatterie verbraucht wird. Des Weiteren sind für vorliegende Erfindung nur minimale PCB-Änderungen notwendig, was dazu führt, dass neue Produktmerkmale schnell in PCs übernommen werden können.
  • Es gibt viele mögliche Musik-Kompressionsalgorithmen. Andere Kompressionsalgorithmen als MP3 sind unter anderem WMA, AAC und der vorgeschlagene SDMI. Die erfindungsgemäße Methodologie der Software-Dekomprimierung kann problemlos modifiziert werden, um ein Kompressionsschema zu dekomprimieren oder all die verschiedenen Kompressionsschemata mit einem Software-Installationsvorgang. Diese Flexibilität erlaubt eine Anpassung an neue und unterschiedliche Algorithmen, die gängig werden, indem sie eine spätere Aufrüstung von Computern zulässt, die mit der vorliegenden Erfindung ausgestattet sind. Da es sich bei diesem Bereich der vorliegenden Erfindung um ein Softwaresystem handelt, können neue Updates und/oder Algorithmen (zum Beispiel aus dem Internet) auf in diesem Gebiet aufrüstbare Maschinen heruntergeladen werden, wodurch für die Verbraucher die Notwendigkeit entfällt, mehrere Spieler/Dekoder zu kaufen, um Audiodateien zu hören, die unterschiedliche Kompressionsformate haben.
  • Dadurch sorgt die vorliegende Erfindung für ein preiswertes, energiesparendes und eine langlebige Batterie aufweisendes Audio-Abspiel- und Dekodiersystem, das zum Abspielen von Audiodateien verschiedener Formate verwendet werden kann.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein zum Abspielen von Audiodateien geeignetes Computersystem eine System-CPU, einen Speicher; wenigstens ein Laufwerk, das komprimierte Audiodaten in einer oder mehreren Audiodateien enthält, ein Playlisten-Softwareprogramm zum Auswählen und Speichern einer Playliste, die eine oder mehrere der Audiodateien umfasst, ein erstes Betriebssystem, das geeignet ist, zumindest die System-CPU und den Speicher zu steuern, und ein zweites Betriebssystem, das in BIOS gespeichert ist und das geeignet ist, die Playliste abzurufen und das Laufwerk zum Lesen von zumindest einer Audiodatei der Playliste zu veranlassen und die System-CPU zur Dekomprimierung der komprimierten Audiodaten der Datei und zur Bereitstellung der dekomprimierten Audiodaten sowie zur Speicherung der dekomprimierten Audiodaten in dem Speicher zu veranlassen.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst ein zum Abspielen von Audiodateien geeignetes Computersystem zumindest eine Audiodatei, einen Audioregler und ein in BIOS gespeichertes Betriebssystem, das den Audioregler derart steuert, dass der Audioregler veranlasst wird, wenigstens eine Audiodatei abzuspielen.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst ein zum Abspielen von Audiodateien geeignetes Computersystem komprimierte Audiodaten, eine System-CPU, einen Audioregler, ein erstes Betriebssystem, das für die Steuerung zumindest der System-CPU geeignet ist, ein zweites Betriebssystem, das den Audioregler und die System-CPU steuert, um die System-CPU zu veranlassen, die komprimierten Audiodaten zu dekomprimieren, und einen Schalter, dessen Aktivierung bewirkt, dass das zweite Betriebsystem gebootet wird.
  • Gemäß einem noch weiteren Aspekt umfasst ein zum Abspielen von Audiodateien geeignetes Computersystem eine System-CPU, einen Speicher, wenigstens ein Laufwerk, das komprimierte Audiodaten in einer oder mehreren Audiodateien enthält, ein Playlisten-Softwareprogramm zum Auswählen einer Playliste, die eine oder mehrere der Audiodateien enthält, und einen Audioregler, der mit der System-CPU, dem Speicher und dem Laufwerk gekoppelt ist. Der Audioregler ist geeignet, das Laufwerk zu veranlassen, zumindest eine Audiodatei der Playliste zu lesen, um zu bewirken, dass die System-CPU die komprimierten Audiodaten der Datei dekomprimiert und dadurch dekomprimierte Audiodaten bereitstellt, und um zu bewirken, dass die dekomprimierten Audiodaten in dem Speicher gespeichert werden.
  • In Prozessform umfasst ein Verfahren zum Abspielen von Audiodateien auf einem Computersystem: das Booten eines ersten Betriebssystems; das Erstellen und Speichern einer Playliste, die komprimierte Audiodateien in einem oder mehreren Laufwerken eines Computersystems mit wenigstens einem Laufwerk, einer CPU und einem Speicher umfasst; das Herunterfahren des ersten Betriebssystems; das Booten eines zweiten Betriebssystems nach Aktivierung durch einen Schalter; das Lesen der Playliste; das Lesen der komprimierten Audiodateien aus dem Laufwerk basierend auf der Playliste; das Bereitstellen der komprimierten Audiodaten an die CPU für die Dekomprimierung der Daten der komprimierten Audiodatei in dekomprimierte Audiodaten; das Speichern der dekomprimierten Audiodaten in dem Speicher und das Abrufen der dekomprimierten Audiodaten aus dem Speicher zum Abspielen.
  • In einer weiteren Prozessform umfasst ein Verfahren zum Abspielen von Audiodateien auf einem Computersystem: das Lesen komprimierter Audiodaten aus dem Laufwerk eines Computersystems mit wenigstens einem Laufwerk, einer CPU und einem Speicher; das Bereitstellen der komprimierten Audiodaten an die CPU für die Dekomprimierung der komprimierten Audiodaten, wodurch dekompri mierte Audiodaten bereitgestellt werden; und das Speichern der dekomprimierten Audiodaten in dem Speicher.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist ein Blockdiagramm zur Darstellung eines beispielhaften Betriebsablaufs einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 2 ist ein Flussdiagramm einer beispielhaften Aktivierung des Mini-OS und der Initiierung der Spielerfunktion in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 3 ist ein Blockdiagramm eines beispielhaften Audiospielersystems in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 4 ist ein Blockdiagramm des internen Abschnitts einer exemplarischen Spezialschaltung in Relation zu anderen, mit dieser gekoppelten Komponenten in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 5 ist ein weiteres Blockdiagramm eines exemplarischen Audiospielersystems in Übereinstimmung mit einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • DETAILBESCHREIBUNG BEISPIELHAFTER AUSFÜHRUGNSFORMEN
  • Die vorliegende Erfindung umfasst eine Mini-OS(Betriebs system)-Software und eine Hardware-Schnittstelle zwischen der South-Bridge und dem Codec, um von dem Benutzer gewünschte Musikselektionen (oder anderes gespeichertes Audio) zu spielen. Die Mini-OS-Software der vorliegenden Erfindung führt nur die benötigten Funktionen aus und aktiviert die notwendigen Elemente des tragbaren Computers, wenn diese zum Abspielen von ausgewählter Musik benötigt werden, ohne die Ausführung sämtlicher Hintergrundfunktionen, wie diese durch das komplette Betriebssystem, zum Beispiel Windows®, ausgeführt werden, und ohne Zugriff auf die Monitorschaltkreise und auf den Bildschirm des tragbaren Computers. Zudem greift das Mini-OS der vorliegenden Erfindung nur auf die HDD zu, wenn komprimierte Daten in das RAM übertragen werden. Es ist daher erkennbar, dass der Mini-OS-Softwareabschnitt vorliegender Erfindung sowohl Energiesparfunktionen als auch eine Dateimanagementfunktion ausführt, wenn Audio abgespielt wird.
  • 1 zeigt ein Blockdiagramm des Betriebsablaufs des exemplarischen software-komprimierten Audiospielers in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Das in 1 dargestellte Betriebskonzept ist wie folgt:
    • 1. Ein Browser, der auf einem Vollbetriebssystem, z.B. Windows®, des tragbaren Computers läuft, wird zu Beginn verwendet, um die komprimierten Musikdateien (z.B. 1000 Songs) auf die Festplatte (HDD) (2) des PC (z.B. unter Nutzung von 4 Gigabyte des HDD-Speicherplatzes) herunterzuladen, und zwar einige Zeit, bevor der Benutzer den tragbaren Computer als Audiospieler verwenden will und bevor eine Playliste erstellt wird, die die Songs enthält, die der Benutzer später hören möchte.
    • 2. Wenn der Benutzer den tragbaren Computer als Audiospieler benutzen möchte, betätigt er, sobald sich die gewünschten Musikdateien auf der HDD befinden, einen Audiospieler-Einschaltknopf, um den tragbaren Computer vollständig anzuschalten, den gesamten Computer zu booten und anstelle des üblichen Microsoft Windows® OS das Mini-OS der vorliegenden Erfindung mit den Energiespar-Initialisierungs- Subroutinen zu laden (das Betriebssystem für das volle System wird nicht geladen), und er initialisiert nur die benötigten Bereiche des tragbaren Computers, und die Dateimanagement-Subroutinen initialisieren die in Schritt 1 aus einer wesentlichen Anzahl von Songs erstellte Song-Playliste oder das Songbook, um unter Führung durch den Benutzer die gewünschte Musik zu hören.
    • 3. Die Mini-OS-Software wird dann von dem HDD (2) in das RAM (4) kopiert, und dann wird der erste Satz von komprimierten Dateien aus der Song-Playliste von dem HDD (2) in das System-RAM (4) kopiert, ebenfalls unter Anwendung der Mini-OS-Software der vorliegenden Erfindung. Bei heutigen PCs sind 128 Mbyte eine übliche Größe eines System-RAM, wobei die Mini-OS-Software der vorliegenden Erfindung etwa 8 Mbyte des RAM benötigt und dabei etwa 120 Mbyte für die Nutzung als komprimierter Musikspeicher (d.h. Cache oder Buffer, unter Nutzung des Systemspeichers, des dedizierten Speichers oder eines anderen Speichers) übrig lässt. Diese 120 Mbyte entsprechen etwa 2 Stunden kontinuierlicher komprimierter Musik mit einem Kompressionsverhältnis von 10:1, was bei MP3-Dateien üblich ist. Ähnlich kann, wenn Flash Media für die Speicherung von MP3 verwendet wird, der gesamte Inhalt oder das meiste des Inhalts der Flash Media Card in das System-RAM (4) kopiert werden, wodurch der Zugriff auf den Flash-Media-Leser minimiert wird und eine besser ansprechende Steuerung der MP3-Dateien ermöglicht wird.
    • 4. Die Dateimanagement-Software der vorliegenden Erfindung liefert sequenziell Teile der ersten Musikdatei an die CPU (6), wo der Dekodieralgorithmus jede Datei unter Anwendung der in dem RAM (4) gespeicherten Dateimanagement-Software der vorliegenden Erfindung dekomprimiert. Sobald die Dekodierung erfolgt ist, werden die PCM-Audiodaten auf einem von drei Wegen transferiert: die CPU liefert die PCM- Audiodaten an den South Bridge (siehe 3 (32)) FIFO Buffer; das DMA in der South Bridge transferiert die Daten intern innerhalb der South Bridge zu dem FIFO Buffer; oder die Spezialschaltung transferiert die Daten von dem LPC-Interface zu dem FIFO Buffer. Der FIFO Buffer speist dann jedes Stück dekodierter Musik durch die Spezialschaltung der vorliegenden Erfindung in den Codec (8) (siehe auch 3 (42)), wo das dekodierte Signal von der digitalen in die analoge Form konvertiert wird. Dann wird das Ausgangssignal aus dem Codec (8) verstärkt (10) (siehe auch 3 (44)), um die Lautsprecher und/oder Kopfhörer anzusteuern (sieh 3 (46)).
    • 5. Während der letzte Song des ersten Satzes aus der Playliste aus dem Speicher abgespielt wird, führt die Dateimanagement-Software der vorliegenden Erfindung, die in dem RAM (4, 30) gespeichert ist, die Steuerung zu dem 4. Schritt zurück, um den nächsten Satz komprimierter Musikdateien aus dem Speicher des RAM abzurufen, wie das durch die zu einem früheren Zeitpunkt geschriebene Song-Playliste, die in Schritt 1 erstellt wurde, festgelegt ist. Daher werden der 4. und der 5. Schritt für jeden Satz komprimierter Musikdateien wiederholt, bis die letzte Musikselektion in dem Satz gespielt wird. Zu diesem Zeitpunkt kehrt die Steuerung zurück zu dem 3. Schritt, um einen weiteren Satz von der Playliste zu laden, der durch den 4. und den 5. Schritt auf ähnliche Weise abgespielt wird. Wenn der letzte Song von der Gesamt-Playliste des 2. Schrittes abgespielt ist oder wenn der Benutzer die Musikspielfunktion ausschaltet, endet der Betrieb des Spielers.
  • Die Mini-OS-Energiesparsoftware der vorliegenden Erfindung stellt sicher, dass die CPU, Peripheriechips, HDD und andere steuerbare Systemelemente für den größtmöglichen Prozentsatz der Zeit im Leerlauf sind. Ein interessantes Attribut der vorliegenden Erfindung ist, dass der Prozentsatz der Zeit, den die CPU für die Dekodierfunktion aufwendet, umso kleiner ist, je höher die MIPS-Kapazität (Millionen Befehle pro Sekunde) der CPU ist. Das bedeutet, dass leistungsstärkere CPUs sogar weniger Energie brauchen, wenn sie komprimierte Musik spielen, wodurch Batterieenergie gespart wird und die Zeitdauer verlängert wird, über die die Batterie eine ausreichende Ladung für die Versorgung des tragbaren Computers behält.
  • Das Mini-OS überwacht die Audio-Steuertasten (z.B. Abspielen, schneller Vorlauf, Rückspulen, Pause, Abtasten, vorherige Spur, nächste Spur, erste Spur. letzte Spur, schneller Vorlauf/Rückspulen während des Hörens, Audioquelle/Mediumwahl (z.B. HDD oder CD) etc.) (siehe 3 (48)) auf die Betätigung durch den Benutzer über die Spezialschaltung (siehe 3 (40)) der vorliegenden Erfindung und kommuniziert Benutzer-Anfragen an die Mini-OS-Dateimanagementsoftware der vorliegenden Erfindung. Optional kann eine kleine LCD-Anzeige (siehe 3 (34)) mit der Spezialschaltung verbunden werden, um unter Steuerung der Mini-OS-Displaymanagement-Subroutinen für visuelle Statusanzeigen zu sorgen (z.B. Song #, Songtitel, Spur #, Spielzeit und Ikonen).
  • Die Mini-OS-Energiesparsoftware der vorliegenden Erfindung verwaltet in erster Linie die Verwendung der CPU und der MP3-Speichergeräte wie CD, HDD und Flash Media wie SD(Secure Digital)-Card MMC (Multimedia Card, Memorystick und SMC (Smart Media Card), während sie den Rest des Systems, den Speicher und Core Logic Chipsets in einem vollständig aktivierten Zustand und Funktionszustand hält. Eine sekundäre Energieeinsparung wird bei anderen PC-Subsystemen angewandt, um den Energieverbrauch noch weiter zu minimieren, indem die Systeme in einen Leerlaufzustand versetzt werden.
  • Beispielsweise bei einer 500 MHz Pentium III CPU mit etwa 225 MIPS Verarbeitungsgeschwindigkeit und mit einem Dekodieralgo rithmus, der etwa 15 MIPS erfordert, arbeitet die CPU mit weniger als 10% der Zeit. Die anderen 90-95% der Zeit befindet sich die CPU im Standby-Modus, der nur Milliampere Strom benötigt. Alternativ kann die CPU mit einer langsameren Taktgeschwindigkeit laufen, was normalerweise eine Option ist, die die meisten der heutigen CPUs bieten, wie zum Beispiel die AMD Athlon CPU. Ähnlich wird auf die HDD während der Zeit zugegriffen, die benötigt wird, um das RAM zu füllen oder wieder aufzufüllen. Da der durchschnittliche Song etwa 4 Minuten Spieldauer hat und das RAM bei 120 Mbyte etwa 30 Songs enthält und da die HDD 1-5 Sekunden für den Spin-up benötigt und nur einige Sekunden, um die Song-Playliste in das RAM zu laden, beträgt die gesamte Zugriffszeit auf die HDD vielleicht 30 Sekunden von 120 Minuten Spielzeit, das ist ein Verhältnis von 1:240, weniger als 0,5% der Betriebszeit bei voller Leistung. Diese Faktoren wirken sich vorteilhaft auf die Energieeinsparungen aus, die erreicht werden, indem anstelle des vollen Betriebssystems des tragbaren Computers das Mini-OS der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Im Ergebnis ist der gesamte Energieverbrauch der vorliegenden Erfindung sehr gering, wenn sich der tragbare Computer in dem Musik-Abspielmodus befindet, und dies wirkt sich direkt auf die Batterie aus, deren nutzbares Ladungsniveau für eine viel längere Zeit erhalten bleibt, als dies der Stand der Technik zulässt. Wie der Fachmann erkennen wird, können sich die komprimierten Musikdaten dieser Erfindung auf einer Festplatte, auf anderen magnetischen Medien (z.B. Bändern), auf optischen Medien (z.B. CD-ROM), Flash Media (z.B. SD Cards, MMC, Memorystick, SMC) oder auf einem anderen Speichermedium befinden.
  • 3 ist ein verallgemeinertes Übersichtsblockdiagramm eines beispielhaften Systems 31 in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Mehrzahl der Blöcke in dem System 31 sind fachbekannte Komponenten und sind allgemein in allen PC-Computern für die Tonproduktion durch die Computer-Lautsprecher enthalten. Hier ist eine System Clock 56 gezeigt, die zur Vereinfachung von 3 nicht an die verschiedenen Komponenten, die ein Taktsignal benötigen, angeschlossen dargestellt ist. Außerdem ist die CPU 26 so dargestellt, dass sie eine Schnittstelle mit North Bridge 28 bildet. Die North Bridge 28 wiederum ist gekoppelt mit dem System-RAM 30 und der South Bridge 32. Dann bildet die South Bridge 32 eine Schnittstelle mit der HDD 36 und dem CD-ROM 38. Die South Bridge 32 bildet in typischer Weise eine Schnittstelle direkt mit dem Codec 42 durch den AC_link; in dem dargestellten beispielhaften System 31 jedoch ist die Spezialschaltung 40 (siehe nachstehende Erläuterung von 4) zwischen die South Bridge 32 und den Codec 42 geschaltet, um das Abspielen von komprimiertem digitalen Audio in Verbindung mit dem Mini-OS 80 der vorliegenden Erfindung aus dem System-RAM 30 zu ermöglichen, ohne die Fähigkeit zum Abspielen von nicht komprimiertem analogen Audio zu beeinträchtigen. In dieser Konfiguration ist das Mini-OS 80 in dem BIOS gespeichert, obwohl der Fachmann erkennen wird, dass das Mini-OS alternativ in seinem eigenen ROM (entweder innerhalb der Spezialschaltung 40 oder außerhalb derselben), auf einer Festplatte oder auf anderen Medien gespeichert werden könnte. Dadurch ist der AC_link1 von der South Bridge 32 mit der Spezialschaltung 40 gekoppelt, die je nach Notwendigkeit die Dekomprimierungsfunktion ausführt und dann über den AC_link2 Audiosignale an den Codec 42 liefert. Der Codec 42 führt dann die übliche Funktion an allen von der Spezialschaltung 40 empfangenen Signalen aus und legt die Audiosignale an den Verstärker 44 an, so dass sie auf dem Lautsprecher 46 oder auf dem Kopfhörer (nicht gezeigt) gespielt werden können. In dem System 31 sieht der AC_link1 aus und verhält sich wie der Standard-AC_link zur South Bridge 32, und der AC_link2 sieht aus und verhält sich wie der Standard-AC_link zu dem Codec 42, wodurch es für solche Bereiche des Computers den Anschein hat, dass die Audiofunktionen wie während des normalen (d.h. im Stand der Technik bekannten) Abspielens von Audio ausgeführt werden, wodurch nur ein minimaler Einfluss oder kein Einfluss auf den Betrieb der South Bridge 32 und des Codec vorhanden ist. In 3 sind auch Funktionsschalter 48, eine kleine LCD-Anzeige 34 und ein Audiospieler-Netzschalter 54 gezeigt, die wie nachstehend im Zusammenhang mit 4 erläutert arbeiten.
  • 4 enthält eine detailliertes Blockdiagramm der Interna der Spezialschaltung 40 und relevanter Details von anderen Bereichen des Computers, mit denen die Spezialschaltung 40 gekoppelt ist, ohne dass sämtliche Details des Rests des Computersystems dargestellt sind. Die Spezialschaltung 40 kann als ein IC hergestellt sein, um den für die Integrierung von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in tragbare Computer benötigten PCB-Raum zu minimieren. Die South Bridge 32 ist mit dem Standard AC97-Controller 50 und dem LPC (low pin count) Controller 52 auf der linken Seite der Spezialschaltung 40 gezeigt, wobei sich die standardmäßigen AC_links1 und der LCP-Bus zwischen ihnen befinden, und mit dem unidirektionalen IRQ (Interrupt Request) Link von der Spezialschaltung 40 zur South Bridge 32. Auf der rechten Seite liefert die Spezialschaltung 40 unkomprimiertes Audio an den AC97 Codec 42 über den AC_link2. Ebenfalls auf der rechten Seite sind Funktionstasten 48 und darunter ein LCD 43 gezeigt, die mit der Spezialschaltung 40 verbunden sind. Zusätzlich zeigt 4 eine System Clock 56, die mit verschiedenen Komponenten verbunden ist, und unten links einen Audiospieler-Netzschalter 54. Der Netzschalter 54 ist derart vorgesehen, dass bei Initiierung des Spielermodus über den Netzschalter 54 durch den Benutzer nur das Mini-OS (anstelle des Vollsystem-OS) initiiert wird, zur Anwendung in einem System in Übereinstimmung mit vorliegender Erfindung.
  • Die Spezialschaltung 40 hat interne Schalter 60, die sowohl mit dem AC_link1 als auch mit dem AC_link2 gekoppelt sind und die in Reaktion auf Einstellungen in einem internen Register des Registerblocks 66 arbeiten, wobei, wenn die Schalter 60 geschlossen sind, der AC_link1 mit dem AC_link2 verbunden ist, wenn der PC normal mit dem Vollsystem-OS arbeitet, und wobei die Schalter 60 offen sind, wenn ein System in Übereinstimmung mit vorliegender Erfindung angewendet wird. Der LPC-Pfad ist mit der LPC-Schnittstelle verbunden. Die Schalter 60 und der AC_link2 sind mit der State Machine 64 gekoppelt, während ein weiterer Port der State Machine 64 über den Bus 74 mit dem Ausgang der LPC-Schnittstelle 62 sowie mit dem Registerblock 66, der Funktionstasten-Schnittstelle 68 und der LCD-Schnittstelle 72 gekoppelt ist. Ein zweiter Port des Registerblocks 66 ist auch mit einem dritten Port der State Machine 64 gekoppelt. Funktionstasten 48 sind mit der Funktionstasten-Schnittstelle 68 gekoppelt, und das LCD 34 ist mit der LCD-Schnittstelle 72 gekoppelt. Die Funktionstasten-Schnittstelle 68 liefert auch ein Signal an den Registerblock 66, wenn eine der Funktionstasten 48 von dem Benutzer gewählt wird. Der Audiospieler-Netzschalter 54, der in dem vorstehend erläuterten zweiten Schritt von dem Benutzer betätigt wird, kann benutzt werden, um den PC dahingehend zu aktivieren, dass dieser wie vorstehend beschrieben arbeitet. Der Schalter 54 ist im Zustand seiner Verbindung mit der DC-Spannungsquelle des tragbaren Computers dargestellt und nicht in einem speziellen Block in 4, da die Verbindung abhängig von verschiedenen Faktoren variiert, die von dem Hersteller des Computers, auf dem eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung installiert ist, gesteuert werden.
  • Die Blöcke in der Spezialschaltung 40 arbeiten im Einzelnen wie folgt:
  • LPC-Schnittstelle
  • Die Spezialschaltung 40 enthält eine LPC(Low Pin Count)-Schnittstelle 62 für eine Kopplung mit dem LPC-Controller 52 in der South Bridge 32.
  • Die LPC-Schnittstelle 62 wird von der CPU 26 genutzt, um:
    • (1) die Funktionstasten-Eingaberegister in dem Registerblock 66 zu lesen;
    • (2) das Steuerregister in dem Registerblock 66 für die Steuerung des AC97 Codec 42 einzustellen;
    • (3) die Audio PCM(Pulse Code Modulation)-Daten aus dem Systemspeicher (RAM 30) zu holen; und
    • (4) die Taktdrosselsteuerung durchzuführen.
  • Die Einstellung in dem Modusregister des Registerblocks 60 steuert den Zustand der Schalter 60 zum Schalten der Spezialschaltung 40 zwischen dem normalen Computerbetriebsmodus, in dem die Schalter 60 geschlossen sind (z.B. wenn Microsoft Windows® OS läuft) und dem Modus eines mit der vorliegenden Erfindung übereinstimmenden Systems, in dem die Schalter 60 offen sind (wenn das Mini-OS läuft), um die komprimierten Audiodateien abzuspielen.
  • South Bridge AC97-Controller 50 Schnittstelle (AC_link1 von Host)
  • Während des normalen Computerbetriebsmodus sind die Schalter 60 geschlossen, wobei die South Bridge AC97-Controller 50 Schnittstelle durch die geschlossenen Schalter 60 direkt mit dem AC97 Codec 42 verbunden ist, um Audioausgänge zu erzeugen, als ob eine Spezialschaltung 40 nicht vorhanden wäre. Um komprimierte Audiodateien abzuspielen, sind die Schalter 60 offen, wenn das Mini-OS läuft, und die State Machine 64 steuert den AC97 Codec 42.
  • AC97 Codec Schnittstelle (Ac-Link2 zu AC97 Codec 42)
  • Wenn der Computer unter Steuerung durch das Mini-OS läuft, sind die Schalter 60 offen. Die State Machine 64 steuert dann den AC_link2 in Reaktion auf die Einstellungen des Registerblocks 66, die von dem Host (CPU 26) vorgenommen wurden, um die Steuerungen für den AC97 Codec 42 zu generieren (z.B. das Schalten der Sampling-Frequenz, die Regelung der Lautstärke, das Senden der PCM-Daten an den Codec 42, das Einstellen des Codec 42 auf den Energiesparmodus oder das Zurückholen des Codec 42 aus dem Energiesparmodus).
  • Funktionstasteneingabe-Schnittstelle 68
  • Die Funktionstasten-Schnittstelle 68 empfängt die Selektionen des Benutzers von den Funktionstasten 48 und speichert die Selektionen in den internen Registern, die von der CPU 26 zu lesen sind.
  • LCD-Schnittstelle
  • Die LCD-Schnittstelle 72 ist nur notwendig, wenn das LCD 34 verwendet wird, um dem Benutzer Statusinformationen zu liefern. Der Zweck im Benutzungsfall ist die Anzeige des Spielerstatus auf dem preiswerten LCD 34, wenn das erfindungsgemäße System verwendet wird. Der Status der Audio Track Nummer der gespielten Auswahl, Status-Ikonen (z.B. Play) und andere gattungsgemäße Ikonen können in das System einprogrammiert werden und für andere Zwecke angezeigt werden.
  • Betriebsmoden
  • (A) Normaler Betriebsmodus
  • Wenn der PC mit der vollen Leistung versorgt wird und mit dem Vollsystem-OS läuft, werden die verschiedenen Funktionen der Spezialschaltung 40 umgangen, und die Schalter 60 sind geschlossen, wie das vorstehend beschrieben wurde. Im normalen Betriebsmodus arbeitet das Computersystem mit dem South Bridge AC97-Controller 50, um den AC97 Codec 42 direkt durch den AC_link zu steuern (im Normalmodus sind der AC_link1 und der AC_link2 die gleichen, da der Schalter 60 geschlossen ist). Die Spezialschaltung unterbricht die Modifizierung der AC_link-Signale nicht.
  • (B) Komprimierter Audio-Performance-Modus
  • Wenn der Schalter 54 geschlossen wurde, läuft das System unter der Steuerung durch das Mini-OS, und die Spezialschaltung 40 ist berechtigt und läuft in dem komprimierten Audio-Performance-Modus. Der South Bridge AC97-Controller 50 ist in diesem Modus von dem AC97 Codec 42 isoliert, da die Schalter 60 offen sind.
  • In dem komprimierten Audio-Performance-Modus stellt der Host (CPU 26) die internen Register des Registerblocks 66 derart ein, dass der Datenfluss zu dem AC97 Codec 42 gesteuert wird und die verschiedenen Power Management-Funktionen ausgeführt werden.
  • Ein Energiespar-Steuerungsverfahren in dem komprimierten Audio-Performance-Modus
  • Ein flexibles Steuerungsverfahren der Spezialschaltung 40 ist vorgesehen, um die System-Steuerungszyklen und den Energieverbrauch im Performance-Modus zu minimieren. Der Systemspeicher (RAM 30) wird verwendet, um die meisten der Steuerkommandos nicht an die CPU 26, sondern stattdessen an die Spezialschaltung 40 zu übergeben, wodurch die Zeit minimiert wird, die die CPU 26 benötigt, um neben einem Standby-Level auf den externen Hochgeschwindigkeitsbus zuzugreifen. Dadurch wird die Belastung der Batterie des tragbaren Computers in diesem Modus erheblich reduziert.
  • Die CPU 26 stellt auch die Systemsteuerungs-Speicherregister in dem Registerblock 66 ein. Die State Machine 64 nimmt solche Registereinstellungen als Basis für den Betrieb, um Control Words und PCM-Daten automatisch durch die LPC-Schnittstelle 62 zu erhalten. Die Control Words in dem Systemspeicher (RAM 30) werden in die internen Register geholt, und die State Machine 64 dekodiert die Control Words, um festzustellen, ob die PCM- oder Audiodaten bereitstehen. Wenn die Audiodaten bereitstehen, fährt die State Machine 64 fort, die Audiodaten zu holen und an den AC97 Codec 42 zu senden. Die Control Words in dem Systemspeicher (RAM 30) können auch verwendet werden, um die Samplingfrequenz der PCM-Daten anzugeben. So kann die State Machine 64 den AC97 Codec 42 auf die geeignete Frequenz einstellen, bevor die PCM-Daten gesendet werden.
  • Der Fachmann wird erkennen, dass ein Kopfhörer oder Headset-System außer den vorstehend beschriebenen Funktionen noch weitere Funktionen aufweisen kann, z.B. können eine Lautstärkenregelung oder Audiosteuerknöpfe darin integriert sein.
  • Es sollte auch erkannt werden, dass eine erfindungsgemäße Spezialschaltung in ein fulltime-komprimiertes (und/oder nicht komprimiertes) Audioabspielsystem integriert sein kann, das Musik abspielen kann, ungeachtet des Betriebs des restlichen Systems. In dieser Konfiguration sind eine Spezialschaltung und ein Mini-OS vorgesehen sowie ein Software-Treiber zur Handhabung von Unterbrechungen von den Funktionsschaltern unter Windows®. Wenn sich in dieser Konfiguration der Rest des Systems entweder im voll angeschalteten Modus (SO) oder im "Sleep"-Modus (Suspend-to-RAM oder S3) befindet, kann das System so konfiguriert sein, dass es mit der Ausführung eines Custom- oder Standard-Audiospielers beginnt, z.B. Music Match oder Windows® Media Player, die unter Windows® laufen, die geeignet sein können, die in der Playliste gespeicherten komprimierten Audiodateien abzuspielen. Bei diesem Szenario können die Funk tionstasten angepasst sein für die Nutzung in einem Durchschreibemodus, unter Nutzung des begleitenden Softwaretreibers, um verschiedene Merkmale der Audiospielersoftware zu steuern, z.B. Music Match, anstelle einer Steuerung der Spezialschaltung. Wenn das Hauptbetriebssystem wie beispielsweise Windows® entweder komplett ausgeschaltet ist (S5) oder sich im "Hibernationsmodus" (Suspend-to-HDD oder S4) befindet, kann der Betrieb der Spezialschaltung fortgeführt werden, um komprimierte Audiodateien aus der Playliste wie vorstehend beschrieben abzuspielen, wobei die Funktionstasten die Spezialschaltung steuern.
  • Es ist anzumerken, dass bei den vorstehend beschriebenen Energiezuständen (d.h. voll angeschaltet, Sleep/Suspend-to-RAM, voll abgeschaltet, Hibernation/Suspend-to-HDD) oftmals darauf verwiesen wird, dass sie den offenen ACPI-Industriestandard (Advanced Configuration and Power Interface) wie folgt nutzen:
    Das typische Betriebssystem (z.B. Windows®) unterstützt sechs Energiezustände, die als S0 (voll angeschaltet und im Betrieb) bis einschließlich S5 (Betriebsspannung aus) bezeichnet werden. Jeder Zustand ist wie folgt gekennzeichnet: Energieverbrauch, d.h. wie viel Energie der Computer aufwendet; Software Resumption, d.h. von welcher Stelle aus das Betriebssystem wieder startet; Hardwarelatenz, d.h. wie lange es dauert, um den Computer in den Arbeitszustand zurückzuführen; und Systemkontext, d.h. wie viel Systemkontext beibehalten wird oder ob das Betriebssystem neu booten muss, um in den Arbeitszustand zurückzukehren. Der Zustand S0 ist der Arbeitszustand. Die Zustände S1, S2, S3 und S4 sind Sleep-Zustände, in denen der Computer wegen des reduzieren Energieverbrauchs als abgeschaltet erscheint, aber ausreichend Kontext behält, um ohne Neustart des Betriebssystems in den Arbeitszustand zurückkehren zu können. Der Zustand S5 ist der Abschalt- oder Aus-Zustand. Ein System erwacht, wenn es sich in dem Übergang von dem Abschaltzustand (S5) oder einem anderen Sleep-Zustand (S1-S4) in den Arbeitszustand (S0) befindet, und es wechselt in den Sleep-Zustand, wenn es sich im Übergang von dem Arbeitszustand in einen Sleep- Zustand oder in den Abschaltzustand befindet. Das System kann nicht direkt von einem Sleep-Zustand in einen anderen Sleep-Zustand wechseln. Es muss stets erst in den Arbeitszustand wechseln, ehe es in einen Sleep-Zustand wechseln kann. Zum Beispiel kann das System nicht von dem Zustand S2 in den Zustand S4 wechseln und auch nicht von dem Zustand S4 in den Zustand S2. Es muss zunächst in den Zustand S0 zurückkehren, von dem aus das System in den nächsten Sleep-Zustand wechseln kann. Da ein System in einem Zwischen-Sleep-Zustand bereits Betriebskontext verloren hat, muss es in den Arbeitszustand zurückkehren, um den Kontext wiederherzustellen, bevor ein Übergang in einen weiteren Zustand möglicht ist.
  • Es wird nunmehr auf 2 in Verbindung mit 3 Bezug genommen, wobei eine exemplarische Sequenz 200 zum Hochfahren des Mini-OS und für die Initiierung der Spielerfunktion in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt ist. Wie oben angegeben ist, lädt der Benutzer einige Zeit vor der Initiierung der Audiospielerfunktion eines PC, der mit vorliegender Erfindung ausgestattet ist, die interessierenden Audiodateien in das HDD 36 herunter (in 2 nicht dargestellt) oder brennt eine CD-ROM, die in das DC-ROM-Laufwerk 38 eingelegt wird, für die Benutzung mit dem Audiospielermerkmal gemäß der vorliegenden Erfindung. Wie dargestellt ist, beginnt bei Schritt 201 die Sequenz 200, wenn der Benutzer entweder einen Audiospieler-Netzschalter 54 betätigt oder den (in 3 nicht dargestellten) Hauptschalter des Computers, um das System anzuschalten. Es erfolgt dann bei Schritt 202 eine Bestimmung, ob der Computer im normalen Betriebsmodus oder in dem komprimierten Audio-Performance-Modus booten soll. Diese Bestimmung erfolgt normalerweise in dem BIOS, basierend darauf, ob der Netzschalter des Computers oder ein Audiospieler-Netzschalter 54 benutzt wurde, um den Computer anzuschalten, wenngleich der Fachmann erkennen wird, dass diese Bestimmung alternativ durch ein Anwendungsprogramm oder ein Betriebssystem erfolgen könnte, das über eine solche Fähigkeit verfügt (z.B. Windows® 98). Wenn der Netzschalter des Computers benutzt wurde, um den Computer anzuschalten, dann fährt das System bei Schritt 203 hoch in den normalen Betriebsmodus, und es wird das normale Betriebssystem (z.B. Windows® 98) in das System-RAM 30 geladen und ausgeführt. Wenn ein Audiospieler-Netzschalter 54 benutzt wurde, um den Computer anzuschalten, wird das Mini-OS bei Schritt 204 in das System-RAM 30 geladen. Bei Schritt 203 initialisiert das Mini-OS die Systemkomponenten, die von der North Bridge 28, der Southbridge 32, der Spezialschaltung 40, der Festplatte 36, dem CD-ROM-Laufwerk 38, dem Codec 42 und der CPU 26 eine oder mehrere Komponenten enthalten.
  • Da nach der System-Initialisierung keine Audio-Dekomprimierungsanforderung aussteht (d.h. der Zwischenspeicher ist nicht voll), wobei diese Bestimmung bei Schritt 208 erfolgt, wartet das System bei Schritt 207 auf eine Eingabe von einer der Funktionstasten 48, bis eine der Funktionstasten 48 gedrückt wird, an welchem Punkt die geeignete Funktion ausgeführt wird und das LCD-Display bei Schritt 206 aktualisiert wird. Wenn der Befehl eine Aufforderung des Benutzers zum Abspielen von Audio enthält, steht zu dieser Zeit eine Audio-Dekomprimierungsanforderung an, wobei diese Bestimmung bei Schritt 208 erfolgt. Da sich nach der ersten Aufforderung zum Abspielen von Audio keine komprimierte(n) Audiodatei(en) in dem System befindet bzw. befinden, wobei diese Bestimmung bei Schritt 209 erfolgt, wird bzw. werden die komprimierte(n) Audiodatei(en) aus dem HDD 38 und oder dem CD-ROM-Laufwerk 38 gelesen und bei Schritt 210 in den Systemspeicher 30 geladen. Nachdem die komprimierten Audiodateien bei Schritt 210 in den Systemspeicher 30 geladen wurden oder wenn sich die Audiodatei(en) bereits in dem Systemspeicher befindet bzw. befinden, wobei diese Bestimmung bei Schritt 209 erfolgt, werden die Audiodateien dann bei Schritt 211 unter Einsatz der CPU 26 dekomprimiert. DMA-Transfer(s) zu dem Codec 42 werden bei Schritt 212 für die dekomprimierten Audiodaten initialisiert, und dann wird das Ausgangssignal aus dem Codec 42 durch den Verstärker 44 verstärkt (in 2 nicht gezeigt), um die Lautsprecher und/oder ein Headset 46 anzusteuern. Nach der Initialisierung der DMA-Transfer(s) bei Schritt 212 schleift die Steuerung zurück zu Schritt 208, um zu bestimmen, ob eine Audio-Dekomprimierungsanforderung vorliegt.
  • Playlisten-Softwarebetrieb
  • 5 ist ein weiteres verallgemeinertes Gesamtblockdiagramm eines exemplarischen Systems 31 in Übereinstimmung mit einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In dieser exemplarischen Ausführungsform umfasst das System 31 tragbare Speichermittel 80, die verwendet werden können, um Playlisten-Daten und/oder Daten von komprimierten Dateien aufzubewahren. Die Speichermittel 80 können eine SmartCard, ein Memorystick, ein PCMCIA und/oder andere fachbekannte tragbare Speichermittel sein. Wenn das System AN ist und die Anwesenheit eines Speichermediums an dem Ort der tragbaren Speichermittel erfasst wird (z.B. durch das Einsetzen einer SmartCard, PCMPCI, CardBus-Card, Speichersticks oder eines anderen geeigneten Mediums in einen geeigneten Schlitz), erzeugt das Speicherlesegerät eine Unterbrechung zur South Bridge 32. Die Spezialschaltung 40 dieser Ausführungsform erfährt ebenfalls die Unterbrechung und erzeugt einen Befehl für die Benachrichtigung des Betriebssystems, dass dieses eine geeignete Anwendung startet (z.B. den Windows Media Player), um die Playlisten-Daten auf der Speichereinrichtung 80 zu lesen. In diesem Moment übernimmt die Anwendung die Steuerung des Lesens der Playlisten-Datei und des Abrufens der Audiodaten entweder aus der Speichereinrichtung 80 oder einem anderen in der Playlisten-Datei spezifizierten Ort. Ähnlich ist die Spezialschaltung 40, wenn das Mini-OS in Betrieb ist, geeignet zu prüfen, ob eine Speichereinrichtung 80 vorhanden ist, und die Abfrage von Playlisten-Daten durchzuführen.
  • Wie hierin beschrieben ist, ist die Playlisten-Datei eine gene ralisierte Datendatei, die von dem Benutzer erstellt wird und die eine gewünschte MP3-Songabfolge hat. Die Playlisten-Datei enthält auch Disk-Pfadinformationen, um die Anwendung anzuweisen, wo die gewünschten MP3-Daten aufzufinden sind. Bestimmte Betriebssysteme erlauben dem Benutzer die Laufwerksbuchstaben zu ändern, während der Vorgang noch läuft. Dem gemäß liest die Playlisten-Software die Volume Serial Number (VSN), die einem speziellen Laufwerk von dem Betriebssystem zugeordnet wird. Die Serial Number ändert sich nicht (es sein denn, sie wird durch die Neuformatierung des Laufwerks gezielt geändert), und deshalb kann die Playlisten-Software die Playlistendaten auffinden, ungeachtet dessen, ob der Benutzer einen neuen Laufwerksbuchstaben zuordnet. Dieses Merkmal funktioniert ähnlich bei umschaltbaren Geräten wie zum Beispiel Diskettenlaufwerken.
  • Der Fachmann sollte erkennen, dass andere OS-Selektionsverfahren ebenfalls in Erwägung gezogen werden, wenngleich die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen mit einer auf Hardware basierenden OS-Selektion arbeiten (d.h. das Drücken des Hauptschalters bootet Windows®, während das Drücken der Audiosteuertaste das Mini-OS bootet). Solche anderen Selektionsverfahren umfassen z.B. die Verwendung einer Batchdatei oder eines anderen Script- oder auf Software basierenden Verfahrens, um ein erstes OS herunterzufahren und das zweite OS zu booten. Der Fachmann wird ebenfalls erkennen, dass es auch denkbar wäre, das Mini-OS als Teil eines größeren OS (z.B. ein OS auf GUI-Basis wie Windows®, LINUX etc.) oder als Softwarekomponente zu implementieren, mit einer etwas anderen Bezeichnung denn als "Betriebssystem" (z.B. als "Treiber", "Algorithmus", "Script", "Code", "Programm", "ausführbar", "Routine", "Subroutine", "Dienstprogramm" etc.) anstelle einer Implementierung als ein gänzlich separates Betriebssystem. Solche Ausführungsformen gelten als in dem Rahmen der Erfindung enthaltene Ausführungsformen.
  • Wenngleich die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbei spielen beschrieben wurde, versteht sich, dass diese Offenbarung rein dem Zweck der Darstellung dient und in keiner Weise als eine Einschränkung zu verstehen ist. Folglich ergeben sich für den Fachmann nach der Lektüre der vorstehenden Beschreibung verschiedene Änderungen, Modifikationen und/oder alternative Anwendungen, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen, der in den Ansprüchen angegeben ist.

Claims (20)

  1. Computersystem (31), das zum Abspielen von Audiodateien geeignet ist, umfassend: eine System-CPU (26); einen Speicher (30); wenigstens ein Laufwerk (36, 38), das komprimierte Audiodaten enthält; und einen Audioregler, der mit der System-CPU, dem Speicher und dem Laufwerk gekoppelt ist, wobei der Audioregler (40) geeignet ist zu veranlassen, dass das Laufwerk (36, 38) die komprimierten Audiodaten liest, und zu veranlassen, dass die System-CPU die komprimierten Audiodaten dekomprimiert, um dadurch dekomprimierte Audiodaten zur Verfügung zu stellen, dadurch gekennzeichnet, dass der Audioregler geeignet ist zu veranlassen, dass die dekomprimierten Audiodaten in dem Speicher (30) gespeichert werden, wobei der Audioregler ferner geeignet ist, die System-CPU (26) in einen Standby-Zustand zu versetzen, wenn die System-CPU die komprimierten Audiodaten nicht dekomprimiert, und wobei der Audioregler ferner geeignet ist zu veranlassen, dass die dekomprimierten Audiodaten zum Abspielen aus dem Speicher (40) abgerufen werden.
  2. Computersystem nach Anspruch 1, wobei das Laufwerk eine Festplatte, eine auswechselbare Festplatte, eine Diskette, ein magnetisches Speichermedium, ein optisches Speichermedium oder eine IDE-Festplatte ist.
  3. Computersystem nach Anspruch 1, wobei die komprimierten Audiodaten in einem MP3-, WMA-, AAC-Format oder einem anderen gesicherten komprimierten Audioformat vorliegen.
  4. Computersystem nach Anspruch 1, ferner umfassend zumindest einen digitalen Computerbus, wobei der Audioregler über den digitalen Computerbus mit wenigstens einer/einem von System-CPU (26), Speicher (40) und Laufwerk (36, 38) verbunden ist.
  5. Computersystem nach Anspruch 1, ferner umfassend ein Mini-OS (80).
  6. Computersystem nach Anspruch 1, ferner umfassend eine LCD-Schnittstelle (62) zur Erzeugung von Signalen an eine LCD-Anzeige (34) zur Anzeige des Musiktitels, des Datei/Verzeichnisnamens und/oder der Timing-Daten.
  7. Computersystem nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Mehrzahl von Funktionstasten (48) und eine Funktionstasten-Schnittstelle (68), die mit Hilfe der Mehrzahl von Funktionstasten aktivierbar ist, wobei die Funktionstasten durch die Funktionstasten-Schnittstelle Benutzerbefehle an den Audioregler erzeugen; ferner umfassend einen Softwaretreiber für den Empfang von Unterbrechungen, die durch wenigstens eine der Mehrzahl von Funktionstasten erzeugt werden, und zur Weiterleitung der Unterbrechungen an die System-CPU (26); und ferner umfassend eine Standard-Audiospieler-Software, wobei die CPU die Unterbrechungen nutzt, um die Standard-Audiospieler-Software zu steuern.
  8. Computersystem nach Anspruch 1, ferner umfassend ein erstes Betriebssystem, das geeignet ist, zumindest die System-CPU und den Speicher zu steuern; und ein zweites Be triebssystem, das in BIOS gespeichert ist und das geeignet ist, die System-CPU zur Dekomprimierung der komprimierten Audiodaten und zur Speicherung der dekomprimierten Audiodaten in dem Speicher zu veranlassen; wobei der Audioregler derart ausgelegt ist, dass er weder das Laufwerk veranlasst, die komprimierten Audiodaten zu lesen, noch die System-CPU veranlasst, die komprimierten Audiodaten zu dekomprimieren, noch veranlasst, dass die dekomprimierten Audiodaten in dem Speicher abgelegt werden, wenn nicht das erste Betriebssystem ausgeschaltet ist, sich im Hibernationsmodus, im Suspend-to-HDD-Modus oder in einem der Energiezustände S4 oder S5 befindet.
  9. Computersystem nach Anspruch 1, ferner umfassend ein erstes Betriebssystem, das geeignet ist, zumindest die System-CPU (26) und den Speicher (30) zu steuern; und ein zweites Betriebssystem, das in BIOS gespeichert ist und das geeignet ist, die System-CPU zur Dekomprimierung der komprimierten Audiodaten und zur Speicherung der dekomprimierten Audiodaten in dem Speicher (30) zu veranlassen; wobei der Audioregler derart ausgelegt ist, dass er weder das Laufwerk veranlasst, die komprimierten Audiodaten zu lesen, noch die System-CPU (26) veranlasst, die komprimierten Audiodaten zu dekomprimieren, noch veranlasst, dass die dekomprimierten Audiodaten in dem Speicher abgelegt werden, wenn das erste Betriebssystem angeschaltet ist, sich im Sleep-Modus, im Suspend-to-RAM-Modus oder in einem der Energiezustände S0 oder S3 befindet.
  10. Computersystem nach Anspruch 7, wobei der Softwaretreiber dafür ausgelegt ist, die durch zumindest eine der Mehrzahl von Funktionstasten erzeugten Unterbrechungen weder zum empfangen noch diese Unterbrechungen an die System-CPU (26) weiterzuleiten, wenn nicht das Computersystem angeschaltet ist, sich im Sleep-Modus, im Suspend-to-RAM-Modus oder in einem der Energiezustände S0 oder S3 befindet.
  11. Computersystem nach Anspruch 1, wobei die komprimierten Audiodaten in einer oder mehreren Audiodateien in dem Laufwerk (36) gespeichert sind, wobei das Computersystem ferner ein Playlisten-Softwareprogramm für die Erstellung und Speicherung einer Playliste, die eine oder mehrere Audiodateien enthält, umfasst.
  12. Computersystem nach Anspruch 11, wobei das Playlisten-Softwareprogramm nur ausführbar ist, wenn der Computer angeschaltet ist oder sich im Energiezustand S0 befindet.
  13. Computersystem nach Anspruch 12, wobei der Audioregler ferner geeignet ist, das Laufwerk (36) zum Lesen der komprimierten Audiodaten zumindest teilweise auf Grundlage der gespeicherten Playliste zu veranlassen.
  14. Computersystem nach Anspruch 1, wobei das wenigstens eine Laufwerk eine tragbare Speichervorrichtung enthält, wobei die tragbare Speichervorrichtung ein Playlisten-Programm speichern kann, das eine Liste mit einer oder mehreren Audiodateien enthält.
  15. Computersystem nach Anspruch 14, wobei das Playlisten-Programm ferner auf die komprimierten Audiodateien bezogene Datenverzeichnis-Informationen enthält.
  16. Computersystem nach Anspruch 14, wobei die Playliste Informationen enthält, die sich auf den Ort der Audiodateien beziehen, einschließlich Datenträger-Seriennummer des Laufwerks, das die Audiodatei enthält.
  17. Computersystem nach Anspruch 14, wobei die tragbare Speichermediumvorrichtung aus der Gruppe Smart Card, PCMCIA Memory Card, CardBus Card, SD Card, Multimedia Card, SmartMedia Card und MemoryStick, CardBus Card und MemoryStick ausgewählt ist.
  18. Verfahren zum Abspielen von Audiomusik in einem Computersystem (31), das eine System-CPU (26), einen Systemspeicher (30) und ein Laufwerk (36, 38) mit komprimierten Audiodaten umfasst, wobei die CPU (26), der Speicher (30) und das Laufwerk (36, 38) mit einem Audioregler gekoppelt sind, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: das Freigeben des ersten Betriebssystems zum Steuern des Betriebs der System-CPU (26) und des Speichers (30); gekennzeichnet durch das Freigeben eines zweiten Betriebssystems, um zu veranlassen, dass die System-CPU (26) die Audiodaten dekomprimiert und die dekomprimierten Audiodaten in dem Speicher ablegt, wobei das zweite Betriebssystem geeignet ist, die System-CPU (26) in einen Standby-Zustand zu versetzen, wenn die System-CPU keine Audiodaten dekomprimiert, und die dekomprimierten Audiodaten zum Abspielen aus dem Speicher (30) abzurufen, wobei der Audioregler (40) derart ausgelegt ist, dass er das Laufwerk (36, 38) zum Lesen der komprimierten Audiodaten veranlasst, dass er die System-CPU zur Dekomprimierung der komprimierten Daten veranlasst und dass er eine Speicherung der dekomprimierten Audiodaten in dem Speicher (30) veranlasst.
  19. Verfahren nach Anspruch 18, ferner umfassend den Schritt des Freigebens einer Sonderschaltung (40) zum Spielen der dekomprimierten Audiodaten, wenn das zweite Betriebssystem freigegeben ist.
  20. Verfahren nach Anspruch 18, ferner umfassend den Schritt des Freigebens des zweiten Betriebssystems, wenn das Computersystem ausgeschaltet ist, sich im Hibernationsmodus oder in einem Energiezustand von S4 oder S5 befindet.
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