JP2003140782A - 消費電力参照機能を持つコンピュータシステムおよびその制御方法 - Google Patents
消費電力参照機能を持つコンピュータシステムおよびその制御方法Info
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- JP2003140782A JP2003140782A JP2001333671A JP2001333671A JP2003140782A JP 2003140782 A JP2003140782 A JP 2003140782A JP 2001333671 A JP2001333671 A JP 2001333671A JP 2001333671 A JP2001333671 A JP 2001333671A JP 2003140782 A JP2003140782 A JP 2003140782A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】従来は，実行するアプリケーションの負荷が低
い場合をシステムソフトウェアが判定し，その場合に消
費電力の削減機構を動作させる。従って，システムの消
費電力はその負荷によって変動するため，システムの消
費する消費電力の上限を設けたり，与えられた電力容量
内で必要な時間コンピュータシステムが動作するように
する制御ができなかった。 【解決手段】実際にコンピュータシステムが消費した電
力を該コンピュータシステム上で動作するプログラムか
ら知るための手段を設ける。また，実際に消費した電力
を元に以降のコンピュータシステムの動作を修正する手
段を実現することにより，消費電力が上限を越えないよ
うに制御したり，一定の電力で必要な時間コンピュータ
システムが動作することを可能とする。
い場合をシステムソフトウェアが判定し，その場合に消
費電力の削減機構を動作させる。従って，システムの消
費電力はその負荷によって変動するため，システムの消
費する消費電力の上限を設けたり，与えられた電力容量
内で必要な時間コンピュータシステムが動作するように
する制御ができなかった。 【解決手段】実際にコンピュータシステムが消費した電
力を該コンピュータシステム上で動作するプログラムか
ら知るための手段を設ける。また，実際に消費した電力
を元に以降のコンピュータシステムの動作を修正する手
段を実現することにより，消費電力が上限を越えないよ
うに制御したり，一定の電力で必要な時間コンピュータ
システムが動作することを可能とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は消費電力参照機能を
持つコンピュータシステムおよびその制御方法に関す
る。
持つコンピュータシステムおよびその制御方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】プロセッサの高速化を目的とした周波数
の向上等により，プロセッサのおよびコンピュータシス
テムの消費電力は向上を続けている。一方で，モバイル
向け用途では利用可能な電力がバッテリにより制限を受
けるため，できるだけ消費電力を削減してコンピュータ
システムの動作時間を長くしたいという要求がある。
の向上等により，プロセッサのおよびコンピュータシス
テムの消費電力は向上を続けている。一方で，モバイル
向け用途では利用可能な電力がバッテリにより制限を受
けるため，できるだけ消費電力を削減してコンピュータ
システムの動作時間を長くしたいという要求がある。
【０００３】また，サーバファームなどに利用される高
密度型サーバでは，限られた設置面積で多数のプロセッ
サ集積して設置したいという要求がある。この場合，単
位体積あたりの熱容量が，プロセッサの集積密度を増加
することに伴って増大するため，熱容量を削減するため
に，プロセッサあたりの消費電力を低減することが重要
となる。
密度型サーバでは，限られた設置面積で多数のプロセッ
サ集積して設置したいという要求がある。この場合，単
位体積あたりの熱容量が，プロセッサの集積密度を増加
することに伴って増大するため，熱容量を削減するため
に，プロセッサあたりの消費電力を低減することが重要
となる。
【０００４】このような要求に答えるため，最近のマイ
クロプロセッサでは，処理の負荷が低い場合に高性能か
つ高消費電力なモードから低性能かつ低消費電力モード
に移行する機構を備えている。低消費電力モードでは動
作周波数を下げることで消費電力を削減し，外部からの
割り込みなどを契機として，高性能モードへ復帰する。
例えば，「Intel, インテル・アーキテクチャ・ソフト
ウェア・ディベロッパーズ・マニュアル 下巻: システ
ム・プログラミング・ガイド, 1999」に示されているよ
うに，Intel社のIA-32アーキテクチャでは，HLT命令を
実行することによりプロセッサを休止状態にすることが
可能であり，割り込みを契機に休止状態から復帰するこ
とができる。また，「Intel, Mobile Intel Pentium II
I Processor in BGA2 and Micro-PGA2 Packages, 200
1」に示されているように，MobilePentinum IIIプロセ
ッサでは，複数の動作周波数を選択して消費電力と処理
性能を選択することができる。このようなクロック周波
数の変更による消費電力の削減だけでなく，利用しない
機能ブロックへの電源供給を部分的に削減するような機
能も利用されている。
クロプロセッサでは，処理の負荷が低い場合に高性能か
つ高消費電力なモードから低性能かつ低消費電力モード
に移行する機構を備えている。低消費電力モードでは動
作周波数を下げることで消費電力を削減し，外部からの
割り込みなどを契機として，高性能モードへ復帰する。
例えば，「Intel, インテル・アーキテクチャ・ソフト
ウェア・ディベロッパーズ・マニュアル 下巻: システ
ム・プログラミング・ガイド, 1999」に示されているよ
うに，Intel社のIA-32アーキテクチャでは，HLT命令を
実行することによりプロセッサを休止状態にすることが
可能であり，割り込みを契機に休止状態から復帰するこ
とができる。また，「Intel, Mobile Intel Pentium II
I Processor in BGA2 and Micro-PGA2 Packages, 200
1」に示されているように，MobilePentinum IIIプロセ
ッサでは，複数の動作周波数を選択して消費電力と処理
性能を選択することができる。このようなクロック周波
数の変更による消費電力の削減だけでなく，利用しない
機能ブロックへの電源供給を部分的に削減するような機
能も利用されている。
【０００５】このような従来技術では，オペレーティン
グシステムなどのシステムソフトウェアがプロセッサの
負荷を監視し，負荷が低い場合に低消費電力なモードに
移行したり，不要な機能ブロックへの電力供給を削減し
プロセッサの消費電力を削減する。
グシステムなどのシステムソフトウェアがプロセッサの
負荷を監視し，負荷が低い場合に低消費電力なモードに
移行したり，不要な機能ブロックへの電力供給を削減し
プロセッサの消費電力を削減する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述のように，従来技
術では，実行するアプリケーションの負荷が低い場合を
システムソフトウェアが判定し，その場合に消費電力の
削減機構を動作させる。従って，システムの消費電力の
削減効果はその負荷によって変動するため，システムの
消費する消費電力の上限を設けたり，与えられた電力容
量内で必要な時間コンピュータシステムが動作するよう
にする，といったきめ細かな制御ができなかった。
術では，実行するアプリケーションの負荷が低い場合を
システムソフトウェアが判定し，その場合に消費電力の
削減機構を動作させる。従って，システムの消費電力の
削減効果はその負荷によって変動するため，システムの
消費する消費電力の上限を設けたり，与えられた電力容
量内で必要な時間コンピュータシステムが動作するよう
にする，といったきめ細かな制御ができなかった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の問題点を解決する
ため，実際にコンピュータシステムが消費した電力を該
コンピュータシステム上で動作するプログラムから知る
ための手段を設ける。また，実際に消費した電力を元に
以降のコンピュータシステムの動作を修正する手段を実
現することにより，消費電力が上限を越えないように制
御したり，一定の電力で必要な時間コンピュータシステ
ムが動作することを可能とする。
ため，実際にコンピュータシステムが消費した電力を該
コンピュータシステム上で動作するプログラムから知る
ための手段を設ける。また，実際に消費した電力を元に
以降のコンピュータシステムの動作を修正する手段を実
現することにより，消費電力が上限を越えないように制
御したり，一定の電力で必要な時間コンピュータシステ
ムが動作することを可能とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下，本発明の1つの実施例を図
を参照しながら説明する。図1は本発明を実施するコン
ピュータシステムの1つの例である。コンピュータシス
テムマイクロプロセッサ101，主記憶102，ディスク10
3，電源部104からなり，バス105により結合されてい
る。プログラムはディスク10に格納される。電源部104
には消費電力測定部106が配置され，その測定結果はバ
ス105を介してマイクロプロセッサ101から読み出され
る。
を参照しながら説明する。図1は本発明を実施するコン
ピュータシステムの1つの例である。コンピュータシス
テムマイクロプロセッサ101，主記憶102，ディスク10
3，電源部104からなり，バス105により結合されてい
る。プログラムはディスク10に格納される。電源部104
には消費電力測定部106が配置され，その測定結果はバ
ス105を介してマイクロプロセッサ101から読み出され
る。
【０００９】本発明では，消費電力測定部106による消
費電力の測定結果をプロセッサ101上で動作するソフト
ウェアにより検出し，以降のシステムの動作を変更す
る。
費電力の測定結果をプロセッサ101上で動作するソフト
ウェアにより検出し，以降のシステムの動作を変更す
る。
【００１０】以下，上記構成を用いた場合に，コンピュ
ータシステムの駆動時間を一定以上になるように制御す
る場合の処理フローの例を図2を参照しつつ説明する。
ータシステムの駆動時間を一定以上になるように制御す
る場合の処理フローの例を図2を参照しつつ説明する。
【００１１】201は最初に行う初期化処理であり，計算
機システムを駆動させる時間を変数Tに，現在の消費電
力をP0にそれぞれ格納し，経過時間T0を0に初期化す
る。初期化完了後は，通常のアプリケーション実行202
を行う。アプリケーション実行202を行っている際に，
タイマー割り込みなどを契機として，一定時間おきに電
力調節処理203を実行する。まず，処理203では，現在の
消費電力をP1に，経過時間をT1に求める。この時，単位
時間辺りの消費電力量δは，「δ←(P1-P0)/(T1-T0)」
により求められ，残り駆動時間での推定消費電力量Peは
「Pe←δ×(T-T1)」」により与えられる。また，残り電
力をPrとする。
機システムを駆動させる時間を変数Tに，現在の消費電
力をP0にそれぞれ格納し，経過時間T0を0に初期化す
る。初期化完了後は，通常のアプリケーション実行202
を行う。アプリケーション実行202を行っている際に，
タイマー割り込みなどを契機として，一定時間おきに電
力調節処理203を実行する。まず，処理203では，現在の
消費電力をP1に，経過時間をT1に求める。この時，単位
時間辺りの消費電力量δは，「δ←(P1-P0)/(T1-T0)」
により求められ，残り駆動時間での推定消費電力量Peは
「Pe←δ×(T-T1)」」により与えられる。また，残り電
力をPrとする。
【００１２】次に，処理204に制御を移し，推定消費電
力量Peが残り電力Prよりも大きいか否かを確かめる。推
定消費電力量Peが残り電力Prよりも小さな場合は，残り
駆動時間コンピュータシステムを動作させることが可能
であると推定できるので，処理を終了しアプリケーショ
ン実行202に制御を戻す。推定消費電力量Peが大きな場
合は，処理205に制御を移し，Pr/Pe×δ以下で設定可能
な単位時間あたりの消費電力をδnに求める。なお，こ
こでδnを求めるのは，機能ブロックへの電力供給の削
減や，非連続なプロセッサ動作クロックの削減など，実
施可能な消費電力の削減が連続的でない場合があるため
である。
力量Peが残り電力Prよりも大きいか否かを確かめる。推
定消費電力量Peが残り電力Prよりも小さな場合は，残り
駆動時間コンピュータシステムを動作させることが可能
であると推定できるので，処理を終了しアプリケーショ
ン実行202に制御を戻す。推定消費電力量Peが大きな場
合は，処理205に制御を移し，Pr/Pe×δ以下で設定可能
な単位時間あたりの消費電力をδnに求める。なお，こ
こでδnを求めるのは，機能ブロックへの電力供給の削
減や，非連続なプロセッサ動作クロックの削減など，実
施可能な消費電力の削減が連続的でない場合があるため
である。
【００１３】次にコンピュータシステムを動作させるた
めに最低限必要な単位時間辺りの電力量をδmに求め
る。次に，処理206に制御を移し，δnがδm以上である
か否かを確かめる。δnがδmより小さい場合には，残り
電力量では必要な時間コンピュータシステムを動作させ
ることができないことがわかるので，処理202に制御を
移す。なお，この時，電力量をδmになるようにして駆
動時間が最大になるように調節したり，ユーザに残り電
力量と残り駆動時間の関係が不適切である旨提示するよ
うにしても良い。δnがδm以上であれば，処理207に制
御を移し，単位時間辺りの消費電力量がδnになるよう
に設定する。次に，1度前の消費電力量P0にP1を，経過
時間T0にT1を代入して，アプリケーション実行202を再
開する。
めに最低限必要な単位時間辺りの電力量をδmに求め
る。次に，処理206に制御を移し，δnがδm以上である
か否かを確かめる。δnがδmより小さい場合には，残り
電力量では必要な時間コンピュータシステムを動作させ
ることができないことがわかるので，処理202に制御を
移す。なお，この時，電力量をδmになるようにして駆
動時間が最大になるように調節したり，ユーザに残り電
力量と残り駆動時間の関係が不適切である旨提示するよ
うにしても良い。δnがδm以上であれば，処理207に制
御を移し，単位時間辺りの消費電力量がδnになるよう
に設定する。次に，1度前の消費電力量P0にP1を，経過
時間T0にT1を代入して，アプリケーション実行202を再
開する。
【００１４】図4によりこの動作を説明する，図4では時
刻T1の時点において，T1での消費電力量と，時刻T0の時
点での消費電力量の変移401から以降の消費電力量の変
移402を推定する。これが残り電力量と残り時間内に収
まっていれば，必要な時間コンピュータシステムを駆動
できることがわかる。この例では，残り電力量と残り時
間内に推定消費量が収まっていないので，403に示した
消費電力推移以下になるように調節を行う。
刻T1の時点において，T1での消費電力量と，時刻T0の時
点での消費電力量の変移401から以降の消費電力量の変
移402を推定する。これが残り電力量と残り時間内に収
まっていれば，必要な時間コンピュータシステムを駆動
できることがわかる。この例では，残り電力量と残り時
間内に推定消費量が収まっていないので，403に示した
消費電力推移以下になるように調節を行う。
【００１５】次に，上記構成を用いた場合に，コンピュ
ータシステムの与えられた電力内でコンピュータシステ
ムの処理時間を一定時間内に押える場合の処理フローの
例を図3を参照しつつ説明する。
ータシステムの与えられた電力内でコンピュータシステ
ムの処理時間を一定時間内に押える場合の処理フローの
例を図3を参照しつつ説明する。
【００１６】まず，処理301の初期化処理では，単位時
間あたりの最大許容電力量をPmaxに，単位時間あたりの
最小許容電力量をPminに，現在の電力使用量をP0に求
め，経過時間T0を0とする。初期化完了後は，通常のア
プリケーション実行302を行う。アプリケーション実行3
02を行っている際に，タイマー割り込みなどを契機とし
て，一定時間おきに電力調節処理303を実行する。ま
ず，処理303では，現在の消費電力をP1に，経過時間をT
1に求める。この時，単位時間辺りの消費電力量δは，
「δ←(P1-P0)/(T1-T0)」により求められる。これか
ら，(T1-T0)だけ先の消費電力量Pnは，「Pn←P1+δ×(T
1-T0)」により推測できる。次に，処理304に制御を移
し，推測した電力使用量Pnが最大許容電力量Pmaxより大
きいか確認する。Pnが大きな場合は，消費電力が大きく
なり過ぎる可能性があるので，処理305に制御を移す。
処理305では，消費電力削減処理を開始し，処理302に制
御を移してアプリケーションの実行を継続する。処理30
4でPnがPmax以下であれば，処理306に制御を移し，Pnが
Pminより小さいか否かを確認する。Pnが小さな場合は，
十分消費電力が削減されたことがわかるので，処理307
に制御を移す。処理307では，消費電力削減処理を終了
し，処理302に制御を移してアプリケーションの実行を
継続する。処理306で，PnがPmin以上であれば，特に処
理電力使用量の調節を行う必要はないため，そのまま処
理302に制御を移し，アプリケーションの実行を再開す
る。
間あたりの最大許容電力量をPmaxに，単位時間あたりの
最小許容電力量をPminに，現在の電力使用量をP0に求
め，経過時間T0を0とする。初期化完了後は，通常のア
プリケーション実行302を行う。アプリケーション実行3
02を行っている際に，タイマー割り込みなどを契機とし
て，一定時間おきに電力調節処理303を実行する。ま
ず，処理303では，現在の消費電力をP1に，経過時間をT
1に求める。この時，単位時間辺りの消費電力量δは，
「δ←(P1-P0)/(T1-T0)」により求められる。これか
ら，(T1-T0)だけ先の消費電力量Pnは，「Pn←P1+δ×(T
1-T0)」により推測できる。次に，処理304に制御を移
し，推測した電力使用量Pnが最大許容電力量Pmaxより大
きいか確認する。Pnが大きな場合は，消費電力が大きく
なり過ぎる可能性があるので，処理305に制御を移す。
処理305では，消費電力削減処理を開始し，処理302に制
御を移してアプリケーションの実行を継続する。処理30
4でPnがPmax以下であれば，処理306に制御を移し，Pnが
Pminより小さいか否かを確認する。Pnが小さな場合は，
十分消費電力が削減されたことがわかるので，処理307
に制御を移す。処理307では，消費電力削減処理を終了
し，処理302に制御を移してアプリケーションの実行を
継続する。処理306で，PnがPmin以上であれば，特に処
理電力使用量の調節を行う必要はないため，そのまま処
理302に制御を移し，アプリケーションの実行を再開す
る。
【００１７】図５によりこの動作を説明する，図５(a)
では時刻T1の時点において，T1での消費電力量と，時刻
T0の時点での消費電力量の変移から時刻T1+(T1-T0)での
電力消費503を推定する。これの推定値が，最大消費電
力501よりも大きければ，502において消費電力削減処理
を開始し，消費電力が最大消費電力501を越えないよう
にする。同様に，図５(b)では時刻T1の時点において，T
1での消費電力量と，時刻T0の時点での消費電力量の変
移から時刻T1+(T1-T0)での電力消費506を推定する。こ
の推定値が，最小消費電力504よりも小さければ，505に
おいて消費電力削減処理を停止し，消費電力が最小消費
電力504よりも小さくならないようにする。
では時刻T1の時点において，T1での消費電力量と，時刻
T0の時点での消費電力量の変移から時刻T1+(T1-T0)での
電力消費503を推定する。これの推定値が，最大消費電
力501よりも大きければ，502において消費電力削減処理
を開始し，消費電力が最大消費電力501を越えないよう
にする。同様に，図５(b)では時刻T1の時点において，T
1での消費電力量と，時刻T0の時点での消費電力量の変
移から時刻T1+(T1-T0)での電力消費506を推定する。こ
の推定値が，最小消費電力504よりも小さければ，505に
おいて消費電力削減処理を停止し，消費電力が最小消費
電力504よりも小さくならないようにする。
【００１８】上記に示した方式では，電源部に消費電力
測定部を配置することにより消費電力の厳密な測定を行
なう。これに対して，実際の応用では消費電力の精密な
値ではなく近似的な値で良い場合もある。このように高
い精度での電力使用量の検出が必要無い場合，実際の使
用量を計測するのではなく，予測消費量を用いてもよ
い。この場合，マイクロプロセッサ101に消費電力予測
部を配置したり，ソフトウェアによる予測処理で置き換
えることにより，電源部104の消費電力測定部106に代え
ることができる。
測定部を配置することにより消費電力の厳密な測定を行
なう。これに対して，実際の応用では消費電力の精密な
値ではなく近似的な値で良い場合もある。このように高
い精度での電力使用量の検出が必要無い場合，実際の使
用量を計測するのではなく，予測消費量を用いてもよ
い。この場合，マイクロプロセッサ101に消費電力予測
部を配置したり，ソフトウェアによる予測処理で置き換
えることにより，電源部104の消費電力測定部106に代え
ることができる。
【００１９】
【発明の効果】本発明によれば，システムの電力消費の
結果を元に，以降のシステムの動作を変更することによ
り，システムの消費する消費電力の上限を設けたり，与
えられた電力容量内で必要な時間コンピュータシステム
が動作するようにする，といったきめ細かな制御が可能
となる。
結果を元に，以降のシステムの動作を変更することによ
り，システムの消費する消費電力の上限を設けたり，与
えられた電力容量内で必要な時間コンピュータシステム
が動作するようにする，といったきめ細かな制御が可能
となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施するコンピュータシステムの例で
ある。
ある。
【図２】駆動時間を一定以上とする場合の処理フローで
ある。
ある。
【図３】最大消費電力を設ける場合の処理フローであ
る。
る。
【図４】駆動時間を一定以上とする場合の例である。
【図５】最大消費電力を設ける場合の例である。
101…プロセッサ
102…主記憶
103…ディスク
104…電源部
105…バス
106…消費電力測定部
Claims (3)
- 【請求項１】プロセッサ上で動作するソフトウェアから
消費電力検出機構を介して，消費した電力量を確認する
機構を備えたコンピュータシステム。 - 【請求項２】与えられた消費電力制約と動作時間制約に
対して，残り消費電力量と残り時間から以降の単位時間
辺りの期待消費電力を求め，以降の単位時間あたりの消
費電力が求めた値以下になるようにプロセッサの動作を
制御する，プロセッサ制御方法。 - 【請求項３】与えられた単位時間あたりの最大消費電力
制約と許容消費電力に対して，消費電力の変化量から一
定時間後の消費電力の予測値を求め，予測値が最大消費
電力量を越えると予測されれば，消費電力削減処理を開
始し，許容消費電力以下になると予測されれば消費電力
削減処理を停止するプロセッサ制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001333671A JP2003140782A (ja) | 2001-10-31 | 2001-10-31 | 消費電力参照機能を持つコンピュータシステムおよびその制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001333671A JP2003140782A (ja) | 2001-10-31 | 2001-10-31 | 消費電力参照機能を持つコンピュータシステムおよびその制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003140782A true JP2003140782A (ja) | 2003-05-16 |
Family
ID=19148898
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001333671A Pending JP2003140782A (ja) | 2001-10-31 | 2001-10-31 | 消費電力参照機能を持つコンピュータシステムおよびその制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003140782A (ja) |
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-
2001
- 2001-10-31 JP JP2001333671A patent/JP2003140782A/ja active Pending
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