JP2013529346A - プラットフォームの電力消費の能動的管理を介したａｃアダプタの最小化 - Google Patents

Abstract

【解決手段】プラットフォームの電力消費を管理するシステムおよび方法では、プラットフォームの電力消費レベルを、ＡＣアダプタにより供給される電流に少なくとも部分的に基づいて判定する。プラットフォーム内の集積回路の電力制限値は、プラットフォームの電力消費レベルに少なくとも部分的に基づいて決定することができ、その電力レベルを集積回路に適用してよい。
【選択図】図１

Description

実施形態は、全体的に電力管理に関する。実施形態は、特に、プラットフォームの電力消費の能動的管理を介した交流（ＡＣ）アダプタの最小化に関する。

ますます数が増え、種類がより豊富になっていくアプリケーションをサポートするべく、移動体プラットフォームの持つ回路はますます強固なものになっている。たとえば、ある設計では、移動体プラットフォームのＣＰＵ（中央演算処理装置）が、短期間、その最大定格電圧および周波数を超えて動作することが許されるモードが設けられている。このような場合、プラットフォーム全体の電力が、プラットフォームに電流を供給するＡＣアダプタの容量を超えることがある。このような過電流となる状況を防止するべく、より高出力のアダプタを用いてもよいが、このアプローチを採用した場合、アダプタが物理的に大きくなり、より高額となってしまう。実際に、定格６５Ｗのアダプタが６５Ｗを超える電力レベルで約数秒間動作すると、アダプタのコストは定格９０Ｗのアダプタと同額となりうる。さらに、定格が高いアダプタを使用したとしても、過剰電力消費は発生し得る。

本発明の実施形態の多様な利点は、以下の明細書および特許請求の範囲を読み、以下の図面を参照することで、当業者に明確となるであろう。
実施形態に係るシステムの例を示すブロック図である。 実施形態に係るプラットフォーム電力消費を管理する方法の例を示すフローチャートである。 実施形態に係る集積回路の電力制限値を算出する方法の例を示すフローチャートである。 実施形態に係る集積回路の電力制限値を算出する方法の例を示すフローチャートである。

実施形態では、プラットフォームの電力消費レベルを、入力電源により供給される電力に少なくとも部分的に基づいて判定するプラットフォーム電力消費の管理方法が提供される。プラットフォーム内の集積回路の電力制限値は、プラットフォームの電力消費レベルに少なくとも部分的に基づいて決定することができる。本方法では、集積回路に電力制限値を適用することも行ってよい。

実施形態は、プラットフォームの電力消費レベルを、入力電源により供給される電力に少なくとも部分的に基づいて判定する第１ロジックを有する装置を備えることができる。装置は、プラットフォーム内の集積回路の電力制限値をプラットフォームの電力消費レベルに少なくとも部分的に基づいて決定する第２ロジックと、集積回路に電力制限値を適用する第３ロジックとを有してよい。

その他の実施形態では、入力電源と、入力電源により供給される電力を受信して測定する移動体プラットフォームとを備えるシステムが提供される。移動体プラットフォームは、組み込みコントローラ、集積回路、および、入力電源に接続されたシステム充電器を有することができる。組み込みコントローラは、プラットフォームの電力消費レベルを入力電源により供給される電力に少なくとも部分的に基づいて判定する第１ロジックを含んでよい。さらに、組み込みコントローラは、集積回路の電力制限値をプラットフォームの電力消費レベルに少なくとも部分的に基づいて決定する第２ロジックと、電力制限値を集積回路に適用する第３ロジックとを含むことができる。

図１を参照すると、交流（ＡＣ）アダプタ（たとえば、「ブリック」もしくはその他の入力電源）１２と、プラットフォーム１４とを備えるコンピューティングシステム１０が示されている。プラットフォーム１４は、ラップトップ、携帯情報端末（ＰＤＡ）、携帯インターネット機器（ＭＩＤ）、無線スマートホン、メディア・プレーヤ、撮像装置等、またはこれらの組み合わせ等の移動体装置の一部であってよい。または、システムは、デスクトップパーソナルコンピュータ（ＰＣ）またはサーバ等の固定されたプラットフォームを備えることもできる。図示のＡＣアダプタ１２は、ＡＣ電流入力を受信し、直流（ＤＣ）動作信号（たとえば、１８−１９Ｖ）をライン１５を介してプラットフォーム１４に供給し、プラットフォームは、組み込みコントローラ１６、複数の集積回路（ＩＣｓ）１８（１８ａ、１８ｂ）、システム充電器（たとえば、離散アナログ回路）２０、およびバッテリ（たとえば、Ｌｉイオン、燃料セル等）を有する。したがって、システム充電器２０は、ＡＣアダプタ１２により供給された電流を受信し、アナログ電力スイッチ（ＡＰＳ）２４を用いて受電電流をライン１７を介してバッテリ２２に供給することができ、バッテリは、組み込みコントローラ１６のインターフェース（たとえば、ＳＭＢｕｓホストインターフェース、スマートバッテリシステムマネージャ仕様、改訂版１．１、１９９８年１２月１５日、ＳＢＳインプリメンターフォーラム）にスマートバッテリ信号２６を供給してよい。図示のシステム充電器２０は、ＡＣアダプタ１２によりプラットフォーム１４に供給される電流を判定し、判定した電流レベルをアダプタ電流信号３０を介して組み込みコントローラ１６に指示（ｉｄｅｎｔｉｆｙ）するアダプタモジュール２８を含む。または、組み込みコントローラ１６は、ＡＣアダプタ１２によりプラットフォーム１４に供給される電流を検知する別の電流検出回路を使用することができる。システム充電器２０は、ＡＣアダプタ１２がプラットフォーム１４に接続され、正常に動作しているかを示すべく、組み込みコントローラ１６にアダプタ存在信号３２を送信してもよい。ＡＣアダプタ１２により供給される電流は、複数の集積回路１８の演算の関数であってよく、集積回路１８は、シングルコアプロセッサ、マルチコアプロセッサ、ネットワークコントローラ、離散グラフィックスコントローラ、メモリコントローラ等の多様なプラットフォームコンポーネントを含みうる。

たとえば、第１集積回路１８ａは、「ブースト」モードに入ることができるマルチコアプロセッサを含んでよく、このモードでは、プロセッサの１つ以上のコアが、最大定格電圧および周波数を超える速度で動作する。他方で、第２集積回路１８ｂは、携帯電話（たとえば、Ｗ−ＣＤＭＡ（ＵＭＴＳ）、ＣＤＭＡ２０００（ＩＳ−８５６／ＩＳ−２０００）等）、ＷｉＦｉ（たとえば、ＩＥＥＥ８０２．１１、１９９９年版、ＬＡＮ／ＭＡＮ無線ＬＡＮＳ）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）（たとえば、ＩＥＥＥ８０２．１５．１−２００５、無線パーソナルエリアネットワーク）、ＷｉＭａｘ（たとえば、ＩＥＥＥ８０２．１６−２００４、ＬＡＮ／ＭＡＮ広帯域無線ＬＡＮＳ）、グローバルポジショニングシステム（ＧＰＳ）、拡散スペクトル（たとえば、９００ＭＨｚ）、およびその他の無線周波数（ＲＦ）電話目的等の多様な目的に向けたオフプラットフォーム通信機能を提供するネットワークコントローラを含むことができる。

組み込みコントローラ１６は、プラットフォーム１４の電力消費レベルを、ＡＣアダプタ１２により供給される電流に基づいて判定する消費ロジック３４と、集積回路１８のうち１つ以上の集積回路の電力制限値をプラットフォーム１４の電力消費レベルに基づいて算出する制限ロジック３６とを含むことができる。以下により詳細に記載するように、電力制限値の算出では、プラットフォーム１４の電力消費レベルと、ＡＣアダプタ１２に対応付けられた最大電力レベル（たとえば、最大定格電力）との差を求める（ｄｅｔｅｒｍｉｎｅ）ことが含まれうる。図示の例では、組み込みコントローラ１６は、第１集積回路１８ａの電力制限値を算出し、算出した電力制限値を適用ロジック３８を使用して第１集積回路１８ａに適用する。

一例では、算出された電力制限値は、第１集積回路１８ａに対応付けられた熱設計電力（ＴＤＰ）レベルより大きい。この場合、適用ロジック３８は、第１集積回路１８ａを電力制限値でプログラムするプログラム信号４０を使用することができ、第１集積回路１８ａは、第１集積回路１８ａのＴＤＰレベルに対応付けられた周波数および電圧よりも高い周波数および電圧で動作する。第１集積回路１８ａを高めの性能レベルで動作できるようにすることで、このような動作の期間が比較的短くても、プラットフォーム１４はより高い全体性能を発揮することができるようになる。さらに、ＡＣアダプタ１２から利用可能な電力量に基づいて第１集積回路１８ａの電力を能動的に制限することにより、過電流状態となる可能性が低下し、より小型で低額のＡＣアダプタ１２を使用することが可能になる。

別の例では、プラットフォーム１４の電力消費レベルが、ＡＣアダプタ１２の最大電力定格を超える場合がある。この場合、算出される電力制限値は、第１集積回路１８ａに対応付けられたＴＤＰレベルより小さくなり、適用ロジック３８は、第１集積回路１８ａをＡＣＰＩ（電力制御インターフェース仕様、ＡＣＰＩ仕様、改訂版４．０、２００９年６月１６日）低電力状態等の低電力モードに駆動するスロットル信号４２を使用し得る。したがって、図示の組み込みコントローラ１６は、ＡＣアダプタ１２の電力制約に応じ、利用可能なプラットフォーム電力量に基づいて、第１集積回路１８ａに配分可能な電力割当量（ｐｏｗｅｒ ｂｕｄｇｅｔ）を増減させる。電力制限値の算出および適用の処理は、プラットフォーム１４のその他の集積回路１８および／またはコンポーネントに用いることができる。

図２を参照すると、プラットフォームの電力消費を管理する方法４４が示されている。方法４４は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）もしくはトランジスタ−トランジスタ論理（ＴＴＬ）技術等の回路技術を使用した固定機能ハードウェアとして、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、プログラマブルＲＯＭ（ＰＲＯＭ）、フラッシュメモリ等の機械もしくはコンピュータにより読み出し可能な記憶媒体に記憶された論理演算命令のセットとして実行可能なファームウェアとして、またはこれらの任意の組み合わせとして実施してよい。処理ブロック４６では、入力電源により供給された電力に基づいて、プラットフォームの電力消費レベルを測定する。上記したように、電力消費レベルは、プラットフォームに存在する回路で測定することができる。たとえば、組み込みコントローラは、アナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）変換器と、入力電源からの電流／電力に比例するアナログ電圧信号を受信するバッテリ充電ピンとを含んでよい。または、Ａ／Ｄ変換器はバッテリ充電器に設けられてよく、もしくは別のアナログ回路を使用して入力電流／電力を測定してよい。プラットフォーム内の集積回路の電力制限値は、ブロック４８で、プラットフォームの電力消費レベルに基づいて算出することができる。図示のブロック５０では、算出した電力制限値を集積回路に適用する。

図３Ａは、集積回路の電力制限値を算出する１つの処理５２を示す。処理５２は、上記した処理ブロック４８（図２）に簡単に置き換えられうる。図示の例では、ブロック５４で、電力制限値（「ＰＬ２」：「２」は、ＴＤＰレベル以外のパラメータ値を指定するために用いられる）を、集積回路の最近時の電力制限値（「Ｌａｓｔ＿Ｐｏｗｅｒ＿Ｌｉｍｉｔ＿２」）、プラットフォームの電力消費レベル（（ＰｌａｔｆｏｒｍＰｏｗｅｒ」）、アダプタに対応付けられた最大電力レベル（「Ｍａｘ ＡＣ Ａｄａｐｔｏｒ Ｐｏｗｅｒ」）、および保護的ガードバンド（「ＧｕａｒｄＢａｎｄ」）に基づいて算出する。特に、プラットフォーム電力レベルとアダプタ最大電力レベルとの差を算出するのであるが、この差は利用可能なプラットフォーム電力量を一般的に表す。図示の例では、この差（ガードバンド値により調整されている）を、新しい電力制限値を取得するべく、集積回路の最近時の電力制限値に加算する（プラットフォーム電力消費レベルが、アダプタに対応付けられた最大電力レベルにガードバンド値を加算したものより小さい場合に限る。そうでない場合は、調整された差を減算する）。したがって、集積回路の電力制限値は動的に引き上げられ、集積回路は利用可能なプラットフォーム電力の最大量を利用することが可能になる。

ブロック５６では、算出した電力制限値が、電力制限値の最大許容値（「Ｍａｘ＿Ｐｏｗｅｒ＿Ｌｉｍｉｔ＿２」）より大きいかを判定する。大きいならば、ブロック５８で、集積回路の電力制限値を、電力制限値の最大許容値に設定する。大きくないならば、ブロック６０で、算出した電力制限値が集積回路のＴＤＰレベル（「ＴＤＰ Ｐｏｗｅｒ Ｌｉｍｉｔ」）より小さいかを判定する。小さいならば、図示のブロック６２で、集積回路の電力制限値をＴＤＰレベルに設定する。したがって、ブロック５６、５８、６０、および６２では、上端の最大値および下端のＴＤＰレベルで電力制限値に境界を設定する。ブロック６２では、上記したようにスロットル信号４２（図１）で集積回路を低電力モードに駆動することも、加えて、および／または、代替として、行ってよい。ブロック６４では、集積回路の最近時の電力制限値を、算出した電力制限値として設定してよい。図３Ｂを参照すると、集積回路の電力制限値を算出するより慎重な処理６６が示されている。処理６６は、上記した処理ブロック４８（図２）に簡単に置き換えられうる。図示の例では、ブロック６８で、ＴＤＰレベル、プラットフォームの電力消費レベル、アダプタに対応付けられた最大電力レベル、および保護的ガードバンドに基づいて電力制限値を算出する。特に、プラットフォーム電力レベルとアダプタ最大電力レベルとの差を算出するのであるが、この差は利用可能なプラットフォーム電力量を一般的に表す。図示の例では、差（ガードバンド値により調整されている）を、新しい電力制限値を取得するべく、ＴＤＰレベルに加算する（プラットフォーム電力消費レベルが、アダプタに対応付けられた最大電力レベルをガードバンド値により調整したものより小さい場合に限る）。したがって、集積回路の電力制限値は、集積回路のＴＤＰレベルより上に動的に引き上げられる。ブロック５６、５８、６０、６２では、上記したように、上端の最大値および下端のＴＤＰレベルで電力制限値に境界を設定する。

したがって、本明細書に記載した技術によると、比較的低い電力定格のＡＣアダプタの利用により、機能プロファイルにおいて自己のＴＤＰより高い動作点が許容されているコンポーネントを有する移動体プラットフォームに電力供給することが可能になる。大きさ、重さ、およびコストがより一段と関連する移動体コンピューティング環境では、より小型で低額のＡＣアダプタは特に利点がある。本発明の実施形態は、あらゆる種類の半導体集積回路（「ＩＣ」）チップに適用できる。これらＩＣチップの例としては、プロセッサ、コントローラ、チップセットコンポーネント、プログラマブルロジックアレイ（ＰＬＡ）、メモリチップ、ネットワークチップ、システムオンチップ（ＳｏＣｓ）、ＳＳＤ／ＮＡＮＤコントローラ、ＡＳＩＣ等が挙げられるが、これらに限定されない。さらに、図のいくつかでは、信号伝達ラインが線により表されている。いくつかは太く描線されて構成要素としてより重要な信号路を示し、数字表示を有して構成要素としていくつかの信号路を示し、および／または一端もしくは両端に矢印を有して一次情報の流れる方向を示す。しかし、これは、限定的な意味で解釈されるべきでない。むしろ、このような付加的な詳細は、回路のより簡単な理解を促すべく、１つ以上の例示的な実施形態に関連して用いられうる。図示されたいずれの信号線も、付加的な情報を有していようといなかろうと、複数の方向に伝達されうる１つ以上の信号を有してよく、たとえば、差動対、光ファイバーライン、および／またはシングルエンドラインにより実装されるデジタルもしくはアナログのライン等の、任意の適切な種類の信号スキームで実装してよい。

例示としての大きさ／モデル／値／範囲を提示したが、本発明の実施形態はこれらに限定されない。製造技術（たとえば、フォトリソグラフィ）は時とともに発展して行くので、より小型のデバイスが製造されることが予期される。さらに、図面においては、図示および記載を簡略にするべく、また、本発明の実施形態の所定の観点が曖昧となることを防止するべく、ＩＣチップおよびその他のコンポーネントへの周知の電力／接地接続は図示したり、図示を省略したりした。さらに、構成をブロック図形式で示したのは、本発明の実施形態が曖昧となるのを回避するためであり、また、これらブロック図構成の実施に係る特定が実施形態を実施するプラットフォームに大きく左右されるという事実を考慮してのことであり、つまり、これらの特定は当業者のよく知るところである。本発明の例示的な実施形態を記載するべく特定的な詳細（たとえば、回路）が記載されていたとしても、本発明の実施形態は、これらの特定的な詳細を省略もしくは変更しても実施することができることは当業者には明らかであろう。したがって、記載は限定としてではなく例示として見なされるべきである。本明細書では、「連結された（ｃｏｕｐｌｅｄ）」という用語が、言及する対象のコンポーネント間の任意の種類の直接的もしくは間接的な関係性について言及するべく用いられており、電気的、機械的、流体的、光学的、電磁的、電気機械的、もしくはその他の種類の接続に用いられる。さらに、本明細書では、「第１」、「第２」等という用語は、単に記載の便宜を図るために用いられており、明記されている場合以外は、なんらの時間的もしくは時系列的な意義を持っていない。

当業者には、上記の記載から、本発明の実施形態の広範な技術が多様な形態で実施できることは理解されよう。したがって、本発明の実施形態は、その特定的な例に関連付けて記載されたが、図面、明細書、および以下の特許請求の範囲を検討することで当業者にはその他の変更例が明らかになるであろうから、本発明の実施形態の真の範囲は、記載された例だけに限定されるべきではない。

Claims (20)

1. 入力電源と、
   組み込みコントローラ、集積回路、および前記入力電源に接続されたシステム充電器を有し、前記入力電源により供給される電力を受信して測定する移動体プラットフォームと
   を備え、
   前記組み込みコントローラは、
   前記プラットフォームの電力消費レベルを、前記入力電源により供給される前記電力に少なくとも部分的に基づいて判定する第１ロジックと、
   前記集積回路の電力制限値を、前記プラットフォームの前記電力消費レベルに少なくとも部分的に基づいて決定する第２ロジックと、
   前記電力制限値を前記集積回路に適用する第３ロジックと
   を含む
   システム。
2. 前記電力制限値は、前記集積回路に対応付けられた熱設計電力レベルより大きく、前記第３ロジックは、前記電力制限値で前記集積回路をプログラムし、前記集積回路は、前記熱設計電力レベルに対応付けられた周波数より高い周波数で動作する請求項１に記載のシステム。
3. 前記集積回路の前記電力制限値が前記集積回路に対応付けられた熱設計電力レベルより小さい場合、前記第３ロジックは、前記集積回路を低性能状態に駆動する請求項１に記載のシステム。
4. 前記入力電源は、アダプタを有し、前記集積回路は、シングルコアプロセッサ、マルチコアプロセッサ、ネットワークコントローラ、グラフィックスコントローラ、およびメモリコントローラのうち少なくとも１つを含む請求項１に記載のシステム。
5. 入力電源により供給される電力に少なくとも部分的に基づいて、プラットフォームの電力消費レベルを判定する段階と、
   前記プラットフォームの前記電力消費レベルに少なくとも部分的に基づいて、前記プラットフォーム内の集積回路の電力制限値を決定する段階と、
   前記電力制限値を前記集積回路に適用する段階と
   を備える方法。
6. 前記電力制限値は、前記集積回路に対応付けられた熱設計電力レベルより大きく、前記集積回路は、前記熱設計電力レベルに対応付けられた周波数より高い周波数で動作する請求項５に記載の方法。
7. 前記電力制限値を前記集積回路に適用する段階は、前記電力制限値で前記集積回路をプログラムする段階を有する請求項６に記載の方法。
8. 前記電力制限値を前記集積回路に適用する段階は、前記集積回路の前記電力制限値が、前記集積回路に対応付けられた熱設計電力レベルより小さい場合、前記集積回路を低性能状態に駆動する段階を有する請求項５に記載の方法。
9. 前記入力電源は、アダプタを含み、前記集積回路は、シングルコアプロセッサ、マルチコアプロセッサ、ネットワークコントローラ、グラフィックスコントローラ、およびメモリコントローラのうち少なくとも１つを含む請求項５に記載の方法。
10. 前記電力制限値を算出する段階は、前記プラットフォームの前記電力消費レベルと前記入力電源に対応付けられた最大電力レベルとの差を求める段階を有する請求項５に記載の方法。
11. 前記プラットフォームの前記電力消費レベルを判定する段階は、前記入力電源により供給される電流の識別情報を、前記入力電源に接続されたプラットフォーム充電器から取得する段階を有する請求項５に記載の方法。
12. 前記プラットフォームの前記電力消費レベルを判定する段階は、前記入力電源により前記プラットフォームに供給される電流を検知する段階を有する請求項５に記載の方法。
13. プラットフォームの電力消費レベルを、入力電源により供給される電力に少なくとも部分的に基づいて判定する第１ロジックと、
    前記プラットフォーム内の集積回路の電力制限値を、前記プラットフォームの前記電力消費レベルに少なくとも部分的に基づいて決定する第２ロジックと、
    前記電力制限値を前記集積回路に適用する第３ロジックと
    を備える装置。
14. 前記電力制限値は、前記集積回路に対応付けられた熱設計電力レベルよりも大きく、前記集積回路は、前記熱設計電力レベルに対応付けられた周波数より高い周波数で動作する請求項１３に記載の装置。
15. 前記第３ロジックは、前記電力制限値で前記集積回路をプログラムする請求項１４に記載の装置。
16. 前記集積回路の前記電力制限値が、前記集積回路に対応付けられた熱設計電力レベルより小さい場合、前記第３ロジックは、前記集積回路を低性能状態に駆動する請求項１３に記載の装置。
17. 前記入力電源は、アダプタを含み、前記集積回路は、シングルコアプロセッサ、マルチコアプロセッサ、ネットワークコントローラ、グラフィックスコントローラ、およびメモリコントローラのうち少なくとも１つを含む請求項１３に記載の装置。
18. 前記第２ロジックは、前記プラットフォームの前記電力消費レベルと、前記入力電源に対応付けられた最大電力レベルとの差を求める請求項１３に記載の装置。
19. 前記第１ロジックは、前記入力電源により供給される電流の識別情報を、前記入力電源に接続されたプラットフォーム充電器から取得する請求項１３に記載の装置。
20. 前記入力電源により前記プラットフォームに供給される電流を検知する電流検出回路をさらに備える請求項１３に記載の装置。

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