JP2010507869A - コンピュータ装置電力管理システム及び方法 - Google Patents

コンピュータ装置電力管理システム及び方法 Download PDF

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Abstract

コンピュータ装置(12)に電力供給する電力源(20、22)に関連付けられた過電流状態に応答して、該コンピュータ装置(12)のプロセッサ(14)を減速させるよう構成されたコントローラ(30、70)を、コンピュータ装置電力管理システム(10)が備える。前記コントローラ(30、70)は、前記プロセッサ(14)の電力状態を、前記減速のレベルに基づいて複数の所定の電力状態のうちの少なくとも1つの電力状態に調整するよう構成されている。

Description

背景
コンピュータ装置は、一般的には、バッテリ及び/又は交流(AC)アダプタによって給電(電力供給)されるように構成される。バッテリ及び/又はACアダプタは、電流限度に到達する前に、ある特定レベルの電力を提供するように定格化される。該電流限度に近付き、及び/又は、到達する場合には、コンピュータ装置のプロセッサが減速されて、電源から引き込まれる電流の量が低減される。
しかしながら、プロセッサを減速させることは、コンピュータ装置の性能に悪影響を及ぼす。更には、プロセッサを減速させることは、結果として、電力の節約を制限することになる(例えば、減速させることは、プロセッサの動作周波数をより低くする結果となり、幾らかの節電がもたらされる結果となるが、プロセッサの動作電圧レベルは、依然として最大レベルにおけるものである可能性がある)。
本発明及びその利点のより完全な理解のために、次に、添付図面に関連付けて以下の説明に対して参照がなされる。
コンピュータ装置電力管理システムの一実施形態を示す図である。 電力管理システムのコントローラ回路の一実施形態を示す図である。 図2のコントローラ回路に関連付けられた信号に基づく、1つの例示的なタイミング図である。 コンピュータ装置電力管理方法の一実施形態を示す流れ図である。
図面の詳細な説明
本発明の好適実施形態とその利点とが、図面の図1〜図4を参照することによって最も良く理解され、該図面において、同様の参照番号が、様々な図面における類似の部分及び対応する部分に用いられている。
図1は、コンピュータ装置電力管理システム10の一実施形態を示す図である。図1に示された実施形態において、システム10は、コンピュータ装置12内において実現されている。コンピュータ装置12には、ノートブック又はラップトップコンピュータか、携帯情報端末か、タブレットコンピュータか、或いは他のタイプの携帯型又は非携帯型の電子装置のような(但し、これらに限定されない)、プロセッサ14を有する任意のタイプのコンピューティング装置を含めることができる。図1に示された実施形態において、コンピュータ装置12は、交流(AC)アダプタ20及び/又はバッテリ22によって電力供給されるよう構成されている。図1では、バッテリ22が、内部バッテリであるとして示されている。しかしながら、バッテリ22には外部バッテリも含めることができることを理解すべきである。プロセッサ14には、汎用処理プラットフォームか、或いは、グラフィックスジェネレータ/システムか又は他のタイプの機能に関連付けられた処理プラットフォームを含めることができる。
図1に示された実施形態において、システム10は、アダプタ20及び/又はバッテリ22からのコンピュータ装置12による電力の引き込みを管理するための及び/又は別様には制御するためのコントローラ30を備える。コントローラ30には、ハードウェアか、ソフトウェアか、ファームウェアか、又はこれらの組合せを含めることができる。例えば、図1に示された実施形態では、コンピュータベースのシステムか、プロセッサを含むシステムか、或いは、命令実行システムか、装置か、又はデバイスからの命令をフェッチして、その命令を実行することが可能な他のシステムのような、該命令実行システムか、装置か、又はデバイスによってか或いはそれらに関連させて用いられるための任意のコンピュータ可読媒体内において具現化されることが可能な、実行可能命令の順序付けられたリストとすることが可能なロジック32をコントローラ30が備える。本明細書のコンテキストにおいて、「コンピュータ可読媒体」は、前記命令実行システムか、装置か、又はデバイスによってか又はそれらに関連させて用いられるためのプログラムを包含するか、格納するか、伝達するか、伝搬するか、又は搬送することが可能な任意の手段とすることができる。コンピュータ可読媒体は、例えば、電気的か、磁気的か、光学的か、電磁気的か、赤外線のか、又は半導体のシステムか、装置か、デバイスか、或いは伝搬媒体とすることができる(但し、これらに限定されない)。図1に示された実施形態において、コントローラ30は、基本入出力システム(BIOS)40内において配置されているものとして示されている。しかしながら、コントローラ30を、別様に格納することもでき、及び/又は、位置付けることもできることを理解すべきである。
図1内において、プロセッサ14は、複数の異なる電力状態を有するよう構成されている。これにより、各電力状態が、プロセッサ14に対する異なる所定の動作周波数を含むこととなる。例えば、図1に示された実施形態では、プロセッサ14は、(50によって示された)電力状態P0、(52によって示された)電力状態P1、(54によって示された)電力状態P2、〜(60によって示された)電力状態Pnを、有するよう構成されている。この例では、電力状態P0は、プロセッサ14の最大か又は通常動作周波数における該プロセッサ14の動作周波数を表し、電力状態P1〜Pnのそれぞれは、プロセッサ14の漸進的に減少する所定の動作周波数を表す(例えば、電力状態P1は、P0未満の動作周波数を有しており、電力状態P2は、P1未満の動作周波数を有している、など)。しかしながら、プロセッサ14の電力状態を、別様に識別することもでき及び/又は順序付けることもできる(例えば、電力状態P0は、最低電力状態を表しており、Pnは、最高電力状態を表している)ことを理解すべきである。図1内において、コントローラ30はまた、タイマ34(例えば、好適にはファームウェアにおいて実現される内部タイマ)も備える。所定の期間中にプロセッサ14上において実施される電力状態の変更の量を制限するために、タイマ34が使用され、それにより、電力状態の変更が、あまりにも頻繁に発生する(このことが、プロセッサ14の性能に悪影響を及ぼして、過度に頻繁な処理中断を生じさせる)ことが防止される。従って、例えば、幾つかの実施形態において、プロセッサ14の電力状態の変更の量を、1秒当たり1回に制限するために、タイマ34が使用される。しかしながら、他のタイミングのシナリオを使用することもできることを理解すべきである。
動作中、コントローラ30は、アダプタ20及び/又はバッテリ22から引き込まれる電流の量を監視して、(例えば、ある特定の電力状態内にある間)プロセッサ14を減速させて、アダプタ20及び/又はバッテリ22が、それらのそれぞれの定格電流限度に達するのを防ぐ。例えば、コンピュータ装置12が、アダプタ20及び/又はバッテリ22から、それらのそれぞれの定格電流限度に近付き、及び/又は別様には到達するレベルの電流を、引き込もうと試みる時に、過電流状態が概して画定される。アダプタ20及び/又はバッテリ22は、過電流状態を示すアナログ電流制限信号を生成するように、及び/又は別様には伝達するように構成される。プロセッサ14を減速させるために使用される過電流保護(OCP)信号を生成するために、アダプタ20及び/又はバッテリ22からコントローラ30によって受け取られた該アナログ電流信号が使用される。例えば、OCP信号は、一般には、固定振幅(例えば3.3ボルト)を有したパルス幅変調(PWM)された信号である。本明細書内において使用される場合には、プロセッサ14を「減速」させることか又はプロセッサ14の「減速」は、プロセッサ14のクロックを所望の割合の時間の間、周期的に停止させることによって、プロセッサ14の動作速度か又は動作周波数が減速させられて、それにより、プロセッサ14の実行速度又は周波数を低減させることを、及び、それに対応して、アダプタ20及び/又はバッテリ22から引き込まれる電力の量を低減させることを意味する。
プロセッサ14を減速させることに加えて、コントローラ30は、プロセッサ14を減速させるレベルに基づいて、プロセッサ14の電力状態を自動的に及び/又は動的に調整するよう構成される。例えば、システム10の実施形態は、プロセッサ14を減速させるレベルを監視して、プロセッサ14の電力状態に対するデクリメントか又はインクリメントが実施されるべき時を決定する。従って、例えば、プロセッサ14を減速させるレベルが、所定の閾値を越えて増大する場合には、コントローラ30はプロセッサ14の電力状態を自動的にデクリメントさせ、それにより、アダプタ20及び/又はバッテリ22からの電力の引き込みが低減させられる結果となる。それに対応して、アダプタ20及び/又はバッテリ22上の負荷が減少して、プロセッサ14を減速させるレベルが減少すると、コントローラ30はプロセッサ14の電力状態を自動的にインクリメントさせる。概して、プロセッサ14の電力状態の低下は、プロセッサ14を電力供給するために使用される電圧の減少をもたらす結果となり、それによって、アダプタ20及び/又はバッテリ22から引き込まれる電力がかなり節約される結果となる。
図2は、コントローラ30のコントローラ回路70の一実施形態を示す図である。図2に示された実施形態において、回路70は、VUPPER及びVLOWERによって示される2つの異なる基準電圧を、比較器74と76とにそれぞれ入力するための分圧器72を形成している抵抗器R、R、及びRを備える。更に、回路70は、(AVG_OCPとして識別される)平均化されたOCP信号をOCP信号から生成するための、抵抗器RとコンデンサCとを含むローパスフィルタ78を備える。該AVG_OCP信号は、プロセッサ14(図1)を減速させる平均化されたレベルを示す。図2に示された実施形態において、回路70はまた、比較器74及び76に対する入力にそれぞれ結合された抵抗器R、Rと、比較器74及び76の両端にそれぞれ結合された抵抗器R、Rと、比較器74及び76のそれぞれの出力と論理レベル電圧(例えば、3.3ボルト)との間に結合された抵抗器R及びR10とを備える。図2内に示されているように、比較器74の出力は(図2内において「INC」として示されている)インクリメント信号として画定され、比較器76の出力は(図2内において「DEC」として示されている)デクリメント信号として画定される。
平均OCP信号によって示されるような、プロセッサ14を減速させるレベルに基づいて、プロセッサ14(図1)の電力状態をインクリメント又はデクリメントさせるか否かを決定するために、動作中、比較器74及び76の出力が使用される。回路70の動作は、図2に示された回路70に関連付けられた信号に基づくタイミング図の例示的な一実施形態である図3を参照することによってより良好に理解されるであろう。図3に示された実施形態において、タイミング図は、OCP信号の状態(例えば、0ボルトか又は3.3ボルトのいずれか)、AVG_OCP信号の電圧レベル(例えば、0ボルトと3.3ボルトとの間)、インクリメント信号(INC)及びデクリメント信号(DEC)の状態、プロセッサ14の電力状態、及びコントローラ30の内部タイマ34を示す。
図2及び図3を参照すると、比較器74の出力(インクリメント信号)は、平均OCP信号(AVG_OCP)が固定閾値(VUPPER)を下回る時には常にハイであり、平均OCP信号(AVG_OCP)が固定閾値(VUPPER)を上回る時には常にローである。更に、比較器76の出力(デクリメント信号)は、平均OCP信号(AVG_OCP)が固定電圧閾値(VLOWER)を下回る時には常にハイであり、平均OCP信号(AVG_OCP)が固定電圧閾値(VLOWER)を上回る時には常にローである。従って、図3を参照すると、タイミング位置Tにおいてか又はその周囲において、該OCP信号は、プロセッサ14(図1)が減速させられている状態であることを示し、その結果として、平均OCP信号(AVG_OCP)は、約0ボルトから増大し始め、プロセッサ14を減速させるレベルが増大していることを示している。図3内に示されているように、インクリメント信号とデクリメント信号とが両方とも、タイミング位置Tにおいてハイ状態にある。何故ならば、AVG_OCP信号が、VUPPER閾値とVLOWER閾値との両方よりも低いからである。
タイミング位置Tにおいて、AVG_OCP信号が、VLOWERを上回って増大し、それにより、プロセッサ14(図1)を減速させるレベルが増加していることを示し、その結果として、デクリメント信号がロー状態になっていることを示している。プロセッサ14を減速させるレベルが増加すると、タイミング位置Tにおいて、AVG_OCP信号がVUPPERを上回って増大し、それにより、インクリメント信号がロー状態になる結果となっている。インクリメント信号とデクリメント信号との両方がロー状態であることに応答して、コントローラ30及び/又はBIOS40が、状態P0から状態P1へとプロセッサ14の電力状態におけるデクリメントを生じさせる。従って、P1電力状態において、プロセッサ14の動作周波数と、プロセッサ14に給電するために使用される電圧とが低減され、アダプタ20及び/又はバッテリ22から引き込まれる電流も同様に低減される。
タイミング位置Tにおいて、減速させるレベルが減少しており、それによって、AVG_OCP信号が、VUPPERを下回ることとなり、それにより、インクリメント信号がハイ状態になる結果となっている。タイミング位置Tにおいて、プロセッサ14を減速させる量の更なる減少の結果として、AVG_OCP信号が、VLOWERを下回って減少し、それにより、デクリメント信号がハイ状態になる結果となっている。図3に示された実施形態において、プロセッサ14の電力状態をインクリメントさせるか又はデクリメントさせるかどうかを決定するために、内部タイマ(例えば、図1のタイマ34)が使用されている。例えば、幾つかの実施形態では、プロセッサ14の電力状態のインクリメント/デクリメントの各々において、内部タイマ34が起動される。内部タイマ34の期限終了後、インクリメント信号とデクリメント信号とが評価される。従って、内部タイマ34の期限終了後、インクリメント信号とデクリメント信号とが、両方ともハイである場合には、プロセッサ14はインクリメントされ、インクリメント信号とデクリメント信号とが、両方ともローである場合には、プロセッサ14はデクリメントされる。しかしながら、内部タイマ34の期限終了後、インクリメント信号がハイであるがデクリメント信号がローである場合には、インクリメント信号とデクリメント信号との両方が、共にハイか又は共にローのいずれかになるような時まで、プロセッサ14のインクリメント/デクリメントが実施されない。従って、図3を参照すると、タイミング位置Tにおいて、内部タイマ34が初期化される。タイミング位置Tにおいて、インクリメント信号とデクリメント信号との両方がハイであるが、内部タイマ34はまだ期限終了していないため、プロセッサ14はまだインクリメントされない。タイミング位置Tにおいて、内部タイマ34が期限終了し、インクリメント信号とデクリメント信号とが両方ともハイであるため、コントローラ30及び/又はBIOS40が、状態P1から状態P0へとプロセッサ14の電力状態のインクリメントを生じさせる。
タイミング位置Tにおいて、インクリメント信号とデクリメント信号とが両方ともローである間にタイマ34が期限終了し、その結果、P0からP1へのプロセッサ14の電力状態の遷移が生じている。タイミング位置Tにおいて、内部タイマ34は期限終了し、インクリメント信号とデクリメント信号とが再び評価される。タイミング位置Tでは、インクリメント信号とデクリメント信号との両方がローのままであるため(例えば、AVG_OCP信号が、VLOWERとVUPPERとの両方を上回ったままであるため)、コントローラ30及び/又はBIOS40は、プロセッサ14の電力状態において、電力状態P1から電力状態P2への別のデクリメントを生じさせる。AVG_OCP信号が、更なるタイマ34期間の間、VLOWERとVUPPERとの両方を下回ったままである場合(例えば、インクリメント信号とデクリメント信号との両方がローのままになっている場合)には、プロセッサ14の電力状態が、最低電力状態に達せられるまで各タイマ期間後に漸進的にデクリメントされることを理解すべきである。
タイミング位置Tにおいて、タイマ34が期限終了する。しかしながら、インクリメント信号がハイであり、且つ、デクリメント信号がローであるため、タイミング位置T10において示されるように、インクリメント信号とデクリメント信号との両方がハイになるまで、プロセッサ14のインクリメント/デクリメントは実施されない。インクリメント信号とデクリメント信号との両方がハイになった時点で、プロセッサ14は、電力状態P2から電力状態P1へとインクリメントされて、タイマ34が再び初期化される。AVG_OCP信号が、更なるタイマ34期間の間、VUPPERとVLOWERとの両方を下回ったままである場合(例えば、インクリメント信号とデクリメント信号との両方がハイのままになっている場合)には、プロセッサ14の電力状態が、P0に達せられるまで各期間後に漸進的にインクリメントされることもまた理解すべきである。従って、AVG_OCP信号が、VUPPER閾値とVLOWER閾値との間にある状態のままである場合(例えば、インクリメント信号がハイ状態であり、且つ、デクリメント信号がロー状態である場合)には、プロセッサ14の電力状態は、変化しないままである。
図1内及び図2内に示された実施形態において、単一プロセッサの電力状態の減速及び調整が説明されている。しかしながら、上述のシステム10及び方法を、複数の処理プラットフォーム上において使用することもできることを理解すべきである。例えば、減速させること及び電力状態をシフトさせることを、グラフィックスメモリプロセッサか、グラフィックスエンジンプロセッサか、又は他の処理プラットフォームにおいて共に合わせてか又は別個に実施することができる。更に、図2に示された実施形態において、回路30は、2つの信号(すなわち、インクリメント信号とデクリメント信号)を出力するよう構成される。しかしながら、回路30を、(例えば、プロセッサの電力状態をインクリメントさせるか又はデクリメントさせるかのいずれかのための単一信号を出力するように)別様に構成することもできることを理解すべきである。更に、回路30の機能(複数可)を、ソフトウェア/ファームウェアによって全体的にか又は少なくとも部分的に実施することができることも理解すべきである。
図4は、コンピュータ装置電力管理方法の一実施形態を示す流れ図である。該方法は、ブロック400において開始され、該ブロック400においてタイマ34がチェックされる。判断ブロック402において、タイマ34が期限終了したか否かの判断がなされる。タイマ34が期限終了してしまっている場合には、該方法は、判断ブロック404に進み、該判断ブロック404においてインクリメント信号とデクリメント信号とが両方ともハイであるか否かの判断がなされる。該インクリメント信号とデクリメント信号とが両方ともハイである場合には、該方法は、判断ブロック406に進み、該判断ブロック406において、プロセッサ14の電力状態が、その最高利用可能レベル(例えばP0)にあるか否かの判断がなされる。プロセッサ14の該電力状態が、まだその最高レベルにない場合には、該方法は、ブロック408に進み、該ブロック408において、プロセッサ14の電力状態が、1つの状態又はレベルだけ(例えば、P2からP1に)インクリメントされる。該方法は、ブロック410に進み、該ブロック410において、タイマ34が初期化され及び/又は別様には開始される。判断ブロック406において、プロセッサ14の電力状態がその最高レベルにあると判断される場合には、プロセッサ14上における電力状態の調整は実施されず、該方法はブロック400に進み、該ブロック400において、タイマ34は、再びチェックされ及び/又は監視される。
判断ブロック404において、インクリメント信号とデクリメント信号とが、両方ともハイである状態ではないと判断される場合には、該方法は判断ブロック412に進み、該判断ブロック412において、インクリメント信号とデクリメント信号とが、両方ともローであるか否かが判断される。インクリメント信号とデクリメント信号とが、両方ともローである状態ではない場合には、プロセッサ14上における電力状態の調整は実施されず、該方法はブロック400に進み、該ブロック400において、タイマ34は再びチェックされ及び/又は監視される。判断ブロック412において、インクリメント信号とデクリメント信号とが、両方ともローであると判断される場合には、該方法は判断ブロック414に進み、該判断ブロック414において、プロセッサ14が、その最低利用可能電力状態にあるか否かが判断される。プロセッサ14がその最低利用可能電力状態にある場合には、プロセッサ14上の電力状態の調整は実施されず、該方法はブロック400に進み、該ブロック400において、タイマ34は再びチェックされ及び/又は監視される。判断ブロック414において、プロセッサ14がまだその最低利用可能電力状態にはないと判断される場合には、該方法はブロック416に進み、該ブロック416において、プロセッサ14の電力状態が、1つの状態又はレベルだけ(例えば、P1からP2に)デクリメントされる。該方法はブロック410に進み、該ブロック410において、タイマ34は初期化され及び/又は別様には開始される。
このようにして、動作中、平均OCP信号によって示されるような(比較器74及び76によって出力されたインクリメント信号及びデクリメント信号のハイ状態か又はロー状態によってもまた示されるような)、プロセッサ14を減速させるレベルに基づいて、プロセッサ14の電力状態が、1つか又は複数のレベルにインクリメントされるか又はデクリメントされて、コンピュータ装置12の電力の引き込みが制御される。従って、システム10の実施形態は、減速させることと電力状態の調整との両方を用いた可変プロセッサ制御を提供して、アダプタ20及び/又はバッテリ22からの電力の引き込みを制御する。上記に記載された方法において、ある幾つかの機能を、省略することができるか、図4内に図示されたシーケンスとは異なるシーケンスにおいて達成することができるか、或いは同時に実行することができることを理解すべきである。更にまた、本明細書内におけるその他の箇所において説明されているような、本発明における任意の他の特徴か又は態様を包含させるために、図4内に示された方法を改変することができることも理解すべきである。更に、実施形態を、ソフトウェアにおいて実現することができ、様々なプラットフォーム上及びオペレーティングシステム上において動作するように構成することもできる。

Claims (10)

  1. コンピュータ装置電力管理システム(10)であって、
    コンピュータ装置(12)に電力供給する電力源(20、22)に関連付けられた過電流状態に応答して、該コンピュータ装置(12)のプロセッサ(14)を減速させるよう構成されたコントローラ(30、70)
    を備え、前記コントローラ(30、70)は、前記減速のレベルに基づいて、前記プロセッサ(14)の電力状態を、複数の所定の電力状態のうちの少なくとも1つの電力状態に調整するよう構成されていることからなる、コンピュータ装置電力管理システム。
  2. 前記減速の前記レベルが、ある所定の閾値を越えて増大する場合には、前記プロセッサ(14)を前記複数の所定の電力状態のうちの少なくとも1つの電力状態にデクリメントさせるよう前記コントローラ(30、70)が構成されている、請求項1に記載のコンピュータ装置電力管理システム(10)。
  3. 所定の期間中、前記プロセッサ(14)の電力状態の遷移の量を制限するよう前記コントローラ(30、70)が構成されている、請求項1に記載のコンピュータ装置電力管理システム(10)。
  4. 前記減速の前記レベルを示す平均化された過電流保護信号を生成するよう前記コントローラ(30、70)が構成されている、請求項1に記載のコンピュータ装置電力管理システム(10)。
  5. タイマ(34)の期限終了後に、前記電力状態を調整するよう前記コントローラ(30、70)が構成されている、請求項1に記載のコンピュータ装置電力管理システム(10)。
  6. コンピュータ装置(12)に電力供給する電力源(20、22)に関連付けられた過電流状態に応答して、該コンピュータ装置(12)のプロセッサ(14)を減速させ、及び、
    前記減速のレベルに基づいて、前記プロセッサ(14)の電力状態を、複数の所定の電力状態のうちの少なくとも1つの電力状態に調整する
    ことを含む、コンピュータ装置電力管理方法。
  7. 前記減速の前記レベルを示す平均化された過電流保護信号を生成することを更に含む、請求項6に記載の方法。
  8. 前記減速の前記レベルが、ある所定の閾値を越えて増大する場合には、前記複数の所定の電力状態のうちの少なくとも1つの電力状態に前記プロセッサ(14)をデクリメントさせることを、前記調整することが含むことからなる、請求項6に記載のコンピュータ装置電力管理方法。
  9. 所定の期間中、前記プロセッサ(14)の電力状態の遷移の量を制限することを更に含む、請求項6に記載のコンピュータ装置電力管理方法。
  10. タイマ(34)の期限終了後に前記プロセッサ(14)の前記電力状態を調整することを、前記調整することが含むことからなる、請求項6に記載のコンピュータ装置電力管理方法。
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