JP2006323761A

JP2006323761A - 計算機装置、通信装置及びこれを用いた消費電力制御方法

Info

Publication number: JP2006323761A
Application number: JP2005148263A
Authority: JP
Inventors: Kunihiko Kawahara; 邦彦河原
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2005-05-20
Filing date: 2005-05-20
Publication date: 2006-11-30

Abstract

【課題】マルチプロセッサ環境においてより消費電力を抑えることが可能な計算機装置、通信装置及び消費電力制御方法を提供する。
【解決手段】ある処理を実行するための第１のプロセッサと消費電力が低い第２のプロセッサを具備し、第２のプロセッサは、ある処理を第２のプロセッサが備える処理能力で実行できる場合、第１のプロセッサの稼動を停止させるとともに第２のプロセッサで処理を継続することを特徴とする計算機装置とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、マルチプロセッサに関する計算機装置、通信装置及びこれを用いた消費電力制御方法に関する。

計算機装置に搭載されるプロセッサの消費電力を抑える方法としては、処理量がプロセッサの能力を下回るような場合には動作クロックを遅くする、あるいは停止するといった手法が使われることが多い。動作クロック数を下げるとプロセッサ内部のスイッチング回数が下がる、あるいはプロセッサ自体が停止するためスイッチングに伴って流れる電流が削減され結果的に消費電力を下げることができる。

一方、近年では集積度の高い集積回路の設計、製造が可能となり、複数のプロセッサを搭載したマルチプロセッサが使用されるようになってきた。マルチプロセッサ環境では、複数のプロセッサのうち空いているプロセッサを現在の処理量に応じて停止させることも容易である（特許文献１、図１参照）。また、別途省エネモードを設けこれを制御するサブCPUによりメインCPUを含む主回路全体の電力供給をカットする方法も提案されている（特許文献２、図４、図５参照）。

しかしながら高速のクロックによる動作が可能なプロセッサを設計する限り、動作クロックを遅くすることによる消費電力の削減量には一定の限界がある。また一部のプロセッサを停止させることが可能としても、動作するプロセッサがある限りやはり同様の消費電力の削減量に限界があることは否めない。特許文献２に開示する主回路全体の電力供給をカットする方法では、従来の動作を継続することはできない。
特願平１１−６９３９５号公報特開２００３−６３１０１公報

高速の動作が可能なプロセッサを用いる場合、マルチプロセッサ構成としても動作クロックを遅く、あるいは停止する場合であっても消費電力の削減には一定の限界がある。

本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、マルチプロセッサ環境においてより消費電力を抑えることが可能な計算機装置、通信装置及び消費電力制御方法を提供することを課題とする。

本発明にかかる計算機装置とすれば、あらかじめ定められた処理を実行する計算機装置であって、前記処理を実行するための第１のプロセッサと、前記第１のプロセッサよりも稼働中の消費電力が低い第２のプロセッサと、前記処理の状況を検出する検出手段と、前記第２のプロセッサからの指示により、前記第１のプロセッサの稼動を停止させる停止手段とを具備し、前記第２のプロセッサは、前記検出手段が検出した前記処理を前記第２のプロセッサが備える処理能力で実行できる場合、前記停止手段により前記第１のプロセッサの稼動を停止させるとともに前記第２のプロセッサで該処理を継続することを特徴とする計算機装置が提供される。

また本発明にかかる通信装置とすれば、
ネットワークを介して他の通信装置と通信する通信装置であって、前記通信の処理を実行するための第１のプロセッサと、前記第１のプロセッサよりも稼働中の消費電力が低い第２のプロセッサと、前記第２のプロセッサからの指示により、前記第１のプロセッサの稼動を停止させる停止手段とを具備し、前記第２のプロセッサは、前記通信に必要な機能を前記第２のプロセッサが備える処理能力で実現できる場合、前記停止手段により前記第１のプロセッサの稼動を停止させるとともに前記第２のプロセッサを用いて該機能を実現することを特徴とする通信装置が提供される。

また本発明にかかる消費電力制御方法によれば、
第１のプロセッサと第２のプロセッサを備えた計算機装置において、ある処理を実行するために設けられた前記第１のプロセッサによって該処理を実行中に、前記第１のプロセッサよりも稼働中の消費電力が低い前記第２のプロセッサを用いて、前記処理の状況を検出し、この検出した処理を前記第２のプロセッサが備える処理能力で実行できる場合、前記第１のプロセッサの稼動を停止し、かつ、前記第２のプロセッサで該処理を継続することを特徴とする計算機装置の消費電力制御方法が提供される。

また別の消費電力制御方法として、
ネットワークを介して他の通信装置と通信する、第１のプロセッサと第２のプロセッサを備えた通信装置において、前記通信の処理を実行するために設けられた前記第１のプロセッサによって該通信を実現し、前記第１のプロセッサよりも稼働中の消費電力が低い前記第２のプロセッサを用いて、前記通信の状況を検出し、この検出した通信を前記第２のプロセッサが備える処理能力で実現できる場合、前記第１のプロセッサの稼動を停止し、かつ、前記第２のプロセッサを用いて該通信を継続することを特徴とする通信装置の消費電力制御方法が提供される。

このように構成することにより、その時々の処理量に応じてメインとなるプロセッサを停止し、低消費電力で稼動する別のプロセッサで代理することができる。

本発明によれば、マルチプロセッサ環境において、より消費電力を抑えることが可能な計算機装置、通信装置及び消費電力制御方法を提供することができる。

従来のシングルプロセッサによる制御システムの構成図の一例を図４に示す。図４では、制御装置４００、プロセッサB４０１、外部制御回路４０２及び電源回路４０３が示されている。

制御装置４００は、プロセッサＢ４０１の演算処理に基づいて外部制御回路４０２に指示を出すことにより、さまざまな作用を外部に対して働きかけることができる。たとえば外部制御回路４０２によりリレーを制御することで電灯の点灯、消灯を制御する、または図示しないがエアコンの室温設定をするなどが考えられる。

制御装置４００をより具体的にした制御システムの構成図の一例を図５に示す。図５で示す制御装置５００は、制御装置４００で示した構成以外に、メモリ５０１、ＨＤＤ部５０２、ＤＶＤ駆動装置５０３、Ａｕｄｉｏ部５０４、Ｖｉｄｅｏ部５０５及びＬＡＮインタフェース部５０６とＬＡＮ５０７を備えている。このように構成するとプロセッサＢ４０１により外部制御回路４０２を介して図示するようなさまざまな機器の制御が可能となる。

このとき、制御する対象によってはプロセッサＢ４０１にとって処理能力を必要としない制御と、能力の上限まで使用しなければならない制御とがあると考えられる。たとえばＬＡＮインタフェース部５０６によるネットワークアクセス処理は比較的処理能力を必要としない処理である場合が多く、逆にＶｉｄｅｏ部５０５を用いた動画再生処理には多くの処理能力が必要となる。また、常時継続して処理しなければならない制御や、処理内容によってはスリープといった省電力状態にすることも可能である。このように制御する内容や対象により、プロセッサＢ４０１の必要となる処理能力にはばらつきがあると考えられる。

一方、たとえば制御装置５００がバッテリーにより駆動される機器（モバイルＰＣ等）であった場合、機器の軽量化と動作時間を延ばすため極力電力の消費を抑えることが望ましい。プロセッサＢ４０１の消費電力を抑える方法は背景技術でも述べたように動作クロックを低下させる方法が知られている。これはより高速度で動作するプロセッサの方がより多くの電力を消費するため、処理に影響を与えない範囲内で可能な限り動作クロックを抑えるというものである。

つまり消費電力を極力抑える制御装置５００とするには、その処理の内容や対象に基づいてその処理に必要な処理能力を発揮できるだけの動作クロックとなるように、プロセッサＢ４０１の外部から入力される動作クロックを制御する方法が考えられる。

しかしながら、プロセッサＢ４０１は処理が予想される処理内容や対象に見合うだけの処理能力を備えていなければならない。予想される必要な処理能力が高い場合、一般には高動作クロックで稼動できるプロセッサとするか、あるいはパイプ処理などの付加回路を設けるといった対処が必要となる。よってプロセッサ自身の消費電力が増大し、動作クロックを落とす程度では省電力の効果が薄くなってしまう。

これは同一の処理能力の高いプロセッサを用いてマルチプロセッサを構成し、処理量に応じて余剰のプロセッサを停止するなどしたとしても、最後に稼動中のプロセッサで同様の問題が発生する。

（第１の実施形態）
図１に本実施形態における制御システムの構成図の一例を示す。図１では、制御装置１００、プロセッサＢ１０１、外部制御回路１０２、プロセッサＡ１０３及び電源回路１０４が示されている。

制御装置１００は、内蔵する外部制御回路１０２を介してさまざまな機器を制御する装置である。

プロセッサＢ１０１はプロセッサＡ１０３とともにマルチプロセッサ構成となっている。プロセッサＢ１０１は外部制御回路１０２に対し指示を与えることにより、図示していないが外部制御回路１０２を介してさまざまな機器を制御する機能を備える。

外部制御回路１０２は、プロセッサＢ１０１、及びプロセッサＡ１０３からの指示を受け、制御装置１００の外部の機器を制御する機能を備えている。あるいは外部制御回路１０２自身が制御装置１００内部に制御対象となる機器を内蔵していてもかまわない。

プロセッサＡ１０３は、プロセッサＢ１０１とは異なるプロセッサであり、プロセッサＢ１０１と比べて消費電力が低いという特徴を有している。一般的なプロセッサであればさらに処理能力も低いと考えられるため、本実施形態ではプロセッサＢ１０１と比べて処理能力も低いものとして説明する。しかしながら本実施形態における制御システムでは必ずしも処理能力が低い必要はなくプロセッサの処理能力は要件とはならない。

電源回路１０４は、プロセッサＡ１０３により制御される、プロセッサＢ１０１に電力を供給する電源回路である。プロセッサＡ１０３の指示によりプロセッサＢ１０１に対し電力の供給、停止をする機能を有している。

図３は本実施形態における制御システムの制御フローの一例を示す図である。

本実施形態の初期状態ではプロセッサＢ１０１とプロセッサＡ１０３がともに稼動しており、プロセッサＢ１０１により機器の制御が行われている状態を想定する。

まずプロセッサＢ１０１により機器の制御がされているときに（ステップＳ０１）、稼働中のプロセッサＡ１０３によって外部制御回路１０２に必要な処理の状況を求める（ステップＳ０２）。ここでいう処理の状況とは、たとえば現在の処理内容から予想される処理量を求めることである。あるいは所定の処理を開始するとのトリガを受信した場合が考えられる。プロセッサＡ１０３によって求めた処理状況から、プロセッサＢ１０１が現在実行中の処理量が、プロセッサＡ１０３が備える処理能力で不足するか否かを判定する（ステップＳ０３）。

ステップＳ０３で、プロセッサＡ１０３の処理能力では不足すると判定（Ｙｅｓ）された場合、プロセッサＡ１０３は電源回路１０４を制御して引き続きプロセッサＢ１０１の電源をＯＮ状態とし、一連の処理を終了する。このときプロセッサＢ１０１の電源がＯＦＦであった場合はプロセッサＢ１０１の電源をＯＮ状態とし、プロセッサＢ１０１に機器を制御させる。

ステップＳ０３でＮｏと判定された場合、現在プロセッサＢ１０１で処理中の機器の制御は、より低消費電力で稼動するプロセッサＡ１０３の備える処理能力で十分処理可能であるとみなされる。これを受けてプロセッサＡ１０３はプロセッサＢ１０１が処理中の機器の制御を引き継ぐため、電源回路１０４を制御してプロセッサＢ１０１への電源の供給を停止する（ステップＳ０５）。以降、プロセッサＡ１０３はプロセッサＢ１０１の処理を引き継ぐ。その後、しかるべきタイミングで外部制御回路１０２の処理状況を求め（ステップＳ０２）、必要であれば上記フローを繰り返す。

ステップＳ０２における判定は、たとえば高い処理能力を要する機器の制御をあらかじめ選定しておき、その処理が開始された場合にＹｅｓと判定されるようにしておく方法が考えられる。あるいはそれらの処理の組み合わせをあらかじめ選定しておき、所定の組み合わせの処理が開始された場合に判定される方法でも良い。

プロセッサＡ１０３を低消費電力で稼動するプロセッサとし、一方、消費電力は高めであっても高い処理能力を必要とする場合に稼動させるプロセッサとしてプロセッサＢ１０１を備える制御装置とする。そして制御対象の機器に対する処理量に応じてプロセッサＡ１０３が代行し、あるいはプロセッサＢ１０１の稼動状態を制御することで機器の制御に支障を与えずに、より消費電力を抑えることが可能な計算機装置を提供することができる。

（第２の実施形態）
図３に本実施形態における制御システムの構成図の一例を示す。図３では、制御装置３００、プロセッサＢ１０１、外部制御回路１０２、プロセッサＡ１０３、電源回路１０４、メモリ３０１、ＨＤＤ部３０２、ＤＶＤ駆動装置３０３、Ａｕｄｉｏ部３０４、Ｖｉｄｅｏ部３０５、ＬＡＮインタフェース部３０６及びＬＡＮ３０７が示されている。

制御装置１００は、内蔵する外部制御回路１０２を介して図示するようなさまざまな機器を制御する装置である。

プロセッサＢ１０１はプロセッサＡ１０３とともにマルチプロセッサ構成となっている。プロセッサＢ１０１は外部制御回路１０２に対し指示を与えることにより、外部制御回路１０２を介して図示するようなさまざまな機器を制御する機能を備える。

メモリ３０１はデータを記憶し、読み出しが可能な記録媒体である。たとえば、機器に内蔵されているメモリ装置であっても良いし、リムーバブルメモリ（ＵＳＢメモリ等）であっても良い。メモリ３０１へのデータの記憶、読み出しは外部制御回路１０２を介して行われる。

ＨＤＤ部３０２は磁気ディスク装置への記憶、読み出し等を制御する機能を有する。

ＤＶＤ駆動装置３０３は、たとえばＤＶＤ（Digital Versatile Disk）の読み込みをするためのドライブ装置である。ＤＶＤへの書き込みや、ＣＤ−ＲＯＭ等が扱えるものであっても良い。特に所定の規格に従ったものに限定しない。

Ａｕｄｉｏ部３０４は、音楽や音声を再生する機能を有する。外部制御回路１０２を介して受け取ったデジタルデータ、あるいはアナログ信号に基づいて制御装置３００の外部に音声情報として出力する。

Ｖｉｄｅｏ部３０５は、外部制御回路１０２を介して受け取った動画情報をもとに動画を再生する機能を有する。受け取る動画情報は画像圧縮データであっても、アナログデータであってもかまわない。Ｖｉｄｅｏ部３０５の実装に関しては特に特定しない。一般的には画像情報が圧縮された形で取り扱われるため動画再生には情報を復号する処理が必要となり、高度な処理能力が必要となる場合が多い。

ＬＡＮインタフェース部３０６は、ＬＡＮ３０７を介して他の通信機器を通信するためのインタフェース機能を有する。外部の通信機器を通信する場合には、外部制御回路１０２を介してＬＡＮインタフェース部３０６と情報の授受を行う。

ＬＡＮ３０７は、たとえばＩＥＥＥ８０２．３で規定される有線ＬＡＮや、ＩＥＥＥ８０２．１１で規定される無線ＬＡＮである。制御に必要な他の機器と通信できる限り、赤外線を用いたＩｒＤＡやその他の通信規格に準拠するものであってもかまわない。

本実施形態では上記のような外部制御機器を想定しているが、必ずしもこれらの機器を備えていなければならないことはなく、またこれら以外の機器の制御を行うものであってもかまわない。

ステップＳ０２における判定は、たとえば高い処理能力を要する機器の制御をあらかじめ選定しておき、その処理が開始された場合にＹｅｓと判定されるようにしておく方法が考えられる。本実施形態では、動画再生が始まった場合にはＹｅｓと判定されるように構成することができる。あるいはそれらの処理の組み合わせをあらかじめ選定しておき、所定の組み合わせの処理が開始された場合に判定される方法でも良い。本実施形態では、ＨＤＤに記録された音楽情報を再生するといった組み合わせの場合にＹｅｓと判定されるようにすることができる。他の判定方法としては、たとえば休眠状態にあってプロセッサＢ１０１が停止中にＬＡＮインタフェース部３０６を介して特殊なパケット（マジックパケット等）を受信したとプロセッサＡ１０３が検出することによりＹｅｓと判定し、この休眠状態を解除しプロセッサＢ１０１を稼動状態にするといった方法が考えられる。

一方、プロセッサＡ１０３で処理が可能な場合、つまりステップＳ０２でＮｏと判定される場合の一例としては、たとえば動画再生中の一時停止のときや写真等の静止画の再生中が考えられる。静止画の表示には動画再生ほどの処理能力を要求されないのが一般的である。あるいはＬＡＮインタフェース部３０６を介して受信したデータを単に他の通信装置に転送するようなハブ（hub）として機能させるような場合が考えられる。受信したデータの内容を逐一チェックしないこのような場合には、低い処理能力で処理可能できると考えられる。上述したように省電力状態にあって通常の稼動状態に復帰するまでの待機時の処理にも適していると考えられる。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

第１の実施形態における制御システムの一例を示す図である。第１の実施形態における制御システムの動作フロー図の一例を示す図である。第２の実施形態における制御システムの一例を示す図である。従来の制御システムの一例を示す図である。従来の制御システムの一例を示す図である。

符号の説明

１００・・・制御装置、１０１・・・プロセッサＢ、１０２・・・外部制御回路、１０３・・・プロセッサＡ、１０４・・・電源回路、３００・・・制御装置、３０１・・・メモリ、３０２・・・ＨＤＤ部、３０３・・・ＤＶＤ駆動装置、３０４・・・Ａｕｄｉｏ部、３０５・・・Ｖｉｄｅｏ部、３０６・・・ＬＡＮインタフェース部、３０７・・・ＬＡＮ

Claims

あらかじめ定められた処理を実行する計算機装置であって、
前記処理を実行するための第１のプロセッサと、
前記第１のプロセッサよりも稼働中の消費電力が低い第２のプロセッサと、
前記処理の状況を検出する検出手段と、
前記第２のプロセッサからの指示により、前記第１のプロセッサの稼動を停止させる停止手段とを具備し、
前記第２のプロセッサは、前記検出手段が検出した前記処理を前記第２のプロセッサが備える処理能力で実行できる場合、前記停止手段により前記第１のプロセッサの稼動を停止させるとともに前記第２のプロセッサで該処理を継続する
ことを特徴とする計算機装置。
ネットワークを介して他の通信装置と通信する通信装置であって、
前記通信の処理を実行するための第１のプロセッサと、
前記第１のプロセッサよりも稼働中の消費電力が低い第２のプロセッサと、
前記第２のプロセッサからの指示により、前記第１のプロセッサの稼動を停止させる停止手段とを具備し、
前記第２のプロセッサは、前記通信に必要な機能を前記第２のプロセッサが備える処理能力で実現できる場合、前記停止手段により前記第１のプロセッサの稼動を停止させるとともに前記第２のプロセッサを用いて該機能を実現する
ことを特徴とする通信装置。
前記第２のプロセッサからの指示により、前記第１のプロセッサを停止状態から稼動状態にする稼動手段をさらに備え、
前記第２のプロセッサは、前記ネットワークを介して他の通信装置から特定のデータを受信した場合、前記稼動手段により前記第１のプロセッサを稼動させる
ことを特徴とする請求項２に記載の通信装置。
第１のプロセッサと第２のプロセッサを備えた計算機装置において、
ある処理を実行するために設けられた前記第１のプロセッサによって該処理を実行中に、
前記第１のプロセッサよりも稼働中の消費電力が低い前記第２のプロセッサを用いて、前記処理の状況を検出し、
この検出した処理を前記第２のプロセッサが備える処理能力で実行できる場合、
前記第１のプロセッサの稼動を停止し、かつ、前記第２のプロセッサで該処理を継続する
ことを特徴とする計算機装置の消費電力制御方法。
ネットワークを介して他の通信装置と通信する、第１のプロセッサと第２のプロセッサを備えた通信装置において、
前記通信の処理を実行するために設けられた前記第１のプロセッサによって該通信を実現し、
前記第１のプロセッサよりも稼働中の消費電力が低い前記第２のプロセッサを用いて、前記通信の状況を検出し、
この検出した通信を前記第２のプロセッサが備える処理能力で実現できる場合、
前記第１のプロセッサの稼動を停止し、かつ、前記第２のプロセッサを用いて該通信を継続する
ことを特徴とする通信装置の消費電力制御方法。
ネットワークを介して他の通信装置と通信する、第１のプロセッサと第２のプロセッサを備えた通信装置において、
前記通信の処理を実行するために設けられた前記第１のプロセッサが停止中の場合、
前記第１のプロセッサよりも稼働中の消費電力が低い前記第２のプロセッサを用いて、前記通信の状況を検出し、
前記第２のプロセッサは、前記ネットワークを介して他の通信装置から特定のデータを受信したときは前記第１のプロセッサを稼動させ、前記第１のプロセッサによって該通信の処理を実行する
ことを特徴とする通信装置の消費電力制御方法。