JP6767548B1 - 情報処理装置、制御方法およびプログラム - Google Patents
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Abstract
Description
情報処理装置1は、放熱ユニット70と、プロセッサ11と、ODD17と、HDD19と、回路基板20と、電源回路40と、電池パック47と、を含んで構成され、これらの各部は、筐体の内部に配置されている。
回路基板20には、システム・メモリ21、I/O(Input/Output;入出力)コントローラ23、ファームウェアROM(Read Only Memory;読出専用メモリ)25およびEC(Embedded Controller;組み込みコントローラ)27が配置されている。
I/Oコントローラ23は、例えば、USB3.2規格(USB Type−C、とも呼ばれる)に準拠したUSBインタフェースを備える。USBインタフェースは、USBで外部機器(例えば、AD(Alternating current−Direct current;交流−直流変換)アダプタ91)と接続可能とし、接続された外部機器から電力の供給を受けることができる。即ち、USBインタフェースは、外部機器との間でUSBを構成する信号線を介してデータの入出力を行うことも、USBを構成する電力線を介して電力の供給を受けることもできる。
PDコントローラ41は、ADアダプタ91からDC/DCコンバータ45に供給する電力を制御する。
充電器43は、ADアダプタ91から供給される電力の電池パック47への充電を制御する。なお、ADアダプタ91から供給される電力は、DC/DCコンバータ45に供給される。供給される電力のうち、消費されずに残された電力が電池パック47に充電される。
DC/DCコンバータ45は、ADアダプタ91から供給される直流電力の入力電圧を変換する電圧変換器であり、電圧を変換して得られる所定の電圧の電力を、情報処理装置1の各デバイスに供給する。
ADアダプタ91は、商用電源から供給される交流電力を直流電力に変換する。ADアダプタ91は、変換した直流電力をDC/DCコンバータ45と充電器43にコネクタ85を経由して供給する。
なお、図1に示す例では、ADアダプタ91が情報処理装置1と別体であるが、これには限られない。ADアダプタ91は、情報処理装置1の筐体に組み込まれ一体化されてもよい。
情報処理装置1には、温度センサ51が設置される。温度センサ51は、その周囲の温度を検出し、検出した温度を示す温度データをEC27に出力する。温度センサ51は、筐体の表面に配置される。図1に示す例では、1個の温度センサ51が、プロセッサ11が格納される部位の表面に設置される。その他、温度管理を要するデバイス、人体に頻繁に接触される部位、その他の部材に、複数の温度センサが個々に設置され、それぞれ検出された温度が温度制御に用いられてもよい。
プロセッサ11は、自部の処理能力を複数の段階のうちいずれかの段階に変化させるためにスロットリングを行う。プロセッサ11は、スロットリング率を高くするほど消費電力を高くすることができる。
以下の説明では、スピード・ステップとスロットリングのいずれか一方または両方によって可変に設定されうるプロセッサ11の処理能力もしくはその段階を、「パフォーマンス・ステップ」と呼ぶ。パフォーマンス・ステップの値が大きいほど、処理能力が高いことを示す。処理能力が高いほど消費電力が大きくなる。例えば、パフォーマンス・ステップの値が100%とは、処理能力を低下させずに最大限に発揮する動作状態を示す。
情報処理装置1は、主システム100と、パフォーマンス制御系200と、電力供給系300と、温度制御系400と、を備える。
主システム100は、プロセッサ11、システム・メモリ21、HID(Human Interface Device)31などのハードウェアと、OS101、スケジュール・タスクなどのソフトウェアと、を含んで構成されるコンピュータシステムである。プロセッサ11は、OS101その他のソフトウェアを実行して、システム・メモリ21、HID31などのハードウェアと協働して、それらのソフトウェアで指示される機能を発揮する。
HID31は、キーボード、マウスおよびタッチスクリーンなど、ユーザが操作により物理的にアクセスして入力する入力デバイスや、ディスプレイ、スピーカなどユーザに情報を提示する出力デバイスを含んで構成される。
サービス・アプリケーション211は、さらにその時点までの所定の監視時間におけるプロセッサ11の平均使用率、ユーザ・アクティビティの有無、ディスク・アクセスの時間などのパラメータを取得し、取得したパラメータを用いて動作状態を特定してもよい。例えば、サービス・アプリケーション211は、プロセッサ11の使用率、消費電力のパラメータなどに基づいてアプリケーション・プログラムなどのタスクの実行開始および実行終了を認識してもよい。サービス・アプリケーション211は、検出した動作状態を示す動作状態情報をPMドライバ213に出力する。
パフォーマンス制御部217は、プロセッサ11の消費電力の変化傾向に応じて電力制御モードを定める。パフォーマンス制御部217は、プロセッサ11の消費電力が第1基準電力(以下、SP1)を超える期間である超過期間が所定の第1期間(以下、T1、例えば、5〜10秒)以上となるとき、その時点における電力制御モードを第n段階から第n+1段階に変更する。SP1は、その時点における第n段階の電力制御モードに係るPL1の下限よりも所定の判定幅(例えば、0.3〜1[W])だけ低い値であればよい。
言い換えれば、パフォーマンス制御部217は、プロセッサ11の消費電力が所定時間以上、その時点でプロセッサ11がとる電力制御モードにおけるPL1の値を超えず、かつ、PL2を超えないように制御する。そして、PL2は、プロセッサ11がとり得る電力制御モードごとのPL1のうち最も大きいPL1以上であってもよいし、プロセッサ11がとり得る電力制御モード間で共通であってもよい。これにより、たとえプロセッサ11のその時点における電力制御モードに係るPL1が低いとしても、PL1がより大きい電力制御モードと同等のPL2が設定されるので、一時的に消費電力の上昇が許容される。そのため、消費電力が長期的に低いプログラムであれば、プロセッサ11の電力制御モードの変更を伴わずにプロセッサ11の性能が犠牲にならずに済む。
なお、電力制御データには、電力制御モードごとにSP1、T1、SP2およびT2が含まれていてもよい。
PDコントローラ41は、電池パック47(図1)の充電状態を検出し、検出した充電状態に基づいて充電器43から電池パック47への充電を制御してもよい。例えば、PDコントローラ41は、電池パック47の起電力(電池電圧)が所定の満充電電圧以上となるとき、充電器43への充電を停止させるために、充電停止を示す充電制御データを充電器43に出力する。PDコントローラ41は、電池パック47の起電力が所定の満充電電圧未満となるとき、充電器43への充電を実行させるために、充電実行を示す充電制御データを充電器43に出力する。PDコントローラ41は、充電器43への最大充電電流の設定値と最大充電電圧の設定値を含む充電制御データを予め設定しておき、充電器43にそれらの設定値で指示される最大充電電流以下および最大受電電圧以下で充電を行わせてもよい。
温度測定部401は、温度センサ51から入力される温度信号が示す物理量に対応する温度Tを所定時間(例えば、0.1〜5秒)毎に測定する。温度測定部401は、測定した温度Tを示す温度データを駆動制御部403に出力する。
温度制御テーブルは、電力制御モードごとに、放熱ファン73の動作量と動作温度のセットを1段階以上含んで構成される。動作温度は、温度Tが上昇傾向にあるとき、その動作温度に対応する動作量での動作開始を放熱ファン73に指示する温度である。駆動制御部403は、その時点における電力制御モードにおいて、温度Tが上昇傾向にあり、ある段階の動作温度を超えるとき、その段階の動作温度に対応する動作量を定める。駆動制御部403は、その時点における電力制御モードにおいて、温度Tが低下傾向にあり、ある段階の動作温度よりも所定の低下幅(例えば、2〜3[°C])だけ低い温度を下回るとき、その段階の動作温度よりも1段階低い段階の動作温度に対応する動作量を定める。なお、1段階低い段階の動作温度に対応する出力が存在しない場合、つまり、第0段階の動作量が定まる場合には、駆動制御部403は、停止と判定し、停止を示す駆動制御信号を駆動回路77に出力する。温度制御テーブルの例については、後述する。
図3は、本実施形態に係る電圧制御におけるデータフローの例を示す概略ブロック図である。
サービス・アプリケーション211は、プロセッサ11の動作状態を検出し、検出した動作状態を示す動作状態情報をPMドライバ213に出力する。
PMドライバ213は、サービス・アプリケーション211から入力される動作状態情報をパフォーマンス制御部217に出力する。動作状態情報には、消費電力に関する情報が含まれる。
ここで、パフォーマンス制御部217は、プロセッサ11の消費電力の値の変化傾向に応じて電力制御モードを定める。電力制御モードに応じて、設定可能とするPL1の範囲が異なる。パフォーマンス制御部217は、定めたPL1の範囲とPL2をプロセッサ11のレジスタにセットする。プロセッサ11は、パフォーマンス制御部217が定めたPL1の範囲ならびにPL2に基づいて消費電力を制御する。
パフォーマンス制御部217は、定めた電力制御モードを示す電力制御モード情報を駆動制御部403に出力する。
駆動制御部403は、予め設定された温度制御テーブル405を参照して、パフォーマンス制御部217から通知される電力制御モードと温度測定部401から入力される温度データが示す温度に基づいて放熱ファン73の動作量を定める。
駆動制御部403は、定めた動作量を示す駆動制御信号を生成し、生成した駆動制御信号を駆動回路77に出力する。
駆動回路77は、駆動制御部403から入力される駆動制御信号が示す動作量に対応する電力を放熱ファン73に供給する。
放熱ファン73は、駆動回路77から供給される電力を消費して動作する。
次に、本実施形態に係る電力制御モードの例について説明する。図4は、本実施形態に係る電力制御モードの例を示す表である。図4に示す3段階の電力制御モードは、低騒音モード(Q:Quiet)、バランスモード(B:Balance)および高性能モード(P:Performance)である。各電力制御モードは、表面温度、騒音レベルおよび設定電力で特徴づけられる。
なお、図5に示す例では、高性能モード(P)は、3段階のうち最も高い段階の電力制御モードであるため、モード遷移パラメータは設定されていない。
また、上記のようにPO21はPO23と必ずしも同じ値に限られず、PO23>PO21となってもよい。さらに、上記のようにPO22は、PO24と必ずしも同じ値に限られず、PO24>PO22となってもよい。
次に、本実施形態に係る電力制御モード遷移の例について説明する。
図7−図10は、本実施形態に係る電力制御モードの遷移の例を示すフローチャートである。図7に例示する処理は、電力制御モードが低騒音モード(Q)であるときに開始され、図5に示す電力制御テーブルを用いてバランスモード(B)に遷移させる場合を例にする。
(ステップS102)パフォーマンス制御部217は、PMドライバ213から入力される動作状態情報が示すプロセッサ11の消費電力を所定時間間隔で監視する。パフォーマンス制御部217は、消費電力が低騒音モード(Q)からバランスモード(B)への遷移に係るSP1であるPO21[W]を超えるか否かを判定する。PO21を超えると判定する場合(ステップS102 YES)、ステップS104の処理に進む。PO21を超えないと判定する場合(ステップS102 NO)、ステップS102の処理を繰り返す。
(ステップS104)パフォーマンス制御部217は、消費電力が継続してPO21を超える超過期間をカウントする。その後、ステップS106の処理に進む。
(ステップS108)パフォーマンス制御部217は、電力制御モードを低騒音モード(Q)からバランスモード(B)に遷移させる。パフォーマンス制御部217は、電力制御テーブルを参照し、バランスモード(B)に係るPL1の上限、下限およびPL2を読み出し、読み出したPL1の上限、下限およびPL2をプロセッサ11のレジスタに設定する。
(ステップS110)パフォーマンス制御部217は、消費電力がバランスモード(B)から低騒音モード(Q)への遷移に係るSP2であるPO23[W]以下であるか否かを判定する。PO23以下と判定する場合(ステップS110 YES)、ステップS112の処理に進む。PO23以下にならないと判定する場合(ステップS110 NO)、ステップS110の処理を繰り返す。
(ステップS112)パフォーマンス制御部217は、消費電力が継続してPO23以下となる基準内期間をカウントする。その後、ステップS114の処理に進む。
(ステップS116)パフォーマンス制御部217は、電力制御モードをバランスモード(B)から低騒音モード(Q)に遷移させる。パフォーマンス制御部217は、電力制御テーブルを参照し、低騒音モード(Q)に係るPL1の上限、下限およびPL2を読み出し、読み出したPL1の上限、下限およびPL2をプロセッサ11のレジスタに設定する。
なお、パフォーマンス制御部217は、電力制御モードが高性能モード(P)である場合に図8に例示する処理をさらに実行し、高性能モード(P)から低騒音モード(Q)への遷移を試行してもよい。
(ステップS122)パフォーマンス制御部217は、PMドライバ213から入力される動作状態情報が示すプロセッサ11の消費電力を所定時間間隔で監視する。パフォーマンス制御部217は、消費電力がバランスモード(B)から高性能モード(P)への遷移に係るSP1であるPO22[W]を超えるか否かを判定する。PO22を超えると判定する場合(ステップS122 YES)、ステップS124の処理に進む。PO22を超えないと判定する場合(ステップS122 NO)、ステップS122の処理を繰り返す。
(ステップS124)パフォーマンス制御部217は、消費電力が継続してPO22を超える超過期間をカウントする。その後、ステップS126の処理に進む。
(ステップS128)パフォーマンス制御部217は、電力制御モードをバランスモード(B)から高性能モード(P)に遷移させる。パフォーマンス制御部217は、電力制御テーブルを参照し、高性能モード(P)に係るPL1の上限、下限およびPL2を読み出し、読み出したPL1の上限、下限およびPL2をプロセッサ11のレジスタに設定する。
なお、パフォーマンス制御部217は、電力制御モードが低騒音モード(Q)である場合、図9に示す処理をさらに実行し、低騒音モード(Q)から高性能モード(P)への遷移を試行してもよい。
(ステップS130)パフォーマンス制御部217は、消費電力が高性能モード(P)からバランスモード(B)への遷移に係るSP2であるPO24[W]以下であるか否かを判定する。PO24以下と判定する場合(ステップS130 YES)、ステップS132の処理に進む。PO24以下にならないと判定する場合(ステップS130 NO)、ステップS130の処理を繰り返す。
(ステップS132)パフォーマンス制御部217は、消費電力が継続してPO24以下となる基準内期間をカウントする。その後、ステップS134の処理に進む。
(ステップS136)パフォーマンス制御部217は、電力制御モードを高性能モード(P)からバランスモード(B)に遷移させる。パフォーマンス制御部217は、電力制御テーブルを参照し、バランスモード(B)に係るPL1の上限、下限およびPL2を読み出し、読み出したPL1の上限、下限およびPL2をプロセッサ11のレジスタに設定する。
図11は、本実施形態に係る情報処理装置1の第1動作例を示す図である。図11において、縦軸、横軸は、それぞれ消費電力、時刻を示す。第1動作例では、プロセッサ11がアプリの一例としてブラウザを実行し、10分間サイト1に接続し、サイト1から取得した第1のウェブページを提示し、その後、5分間サイト2に接続し、サイト2から取得した第2のウェブページを提示する。第1のウェブページは、テキストや静止画を主とする。サイト1への接続中における消費電力の平均値は比較的低いが、操作に応じたサイト1へのアクセス時や、画像の切り替えなどのイベントに応じて、消費電力が一時的にPO21よりも上昇することがある。しかしながら、消費電力が低騒音モード(Q)からバランスモード(B)への遷移に係るSP1(PO21[W])を超える超過期間がT1(PER1[s])よりも長くならない。そのため、パフォーマンス制御部217は、サイト1への接続中における電力制御モードを低騒音モード(Q)と判定し、消費電力の上昇に応じた電力制御モードの変更が回避される。よって、ユーザが期待しない電力制御モードの変更に応じた放熱ファン73の出力の変動が回避される。
第2動作例では、プロセッサ11がアプリの他の例として文書エディタを実行し、ある周期ごとに一部の期間において大容量のファイルをオープンし、残りの期間においてファイルをクローズすることを繰り返す。ファイルをオープンする期間において、消費電力が比較的高い状態が維持され、その期間における消費電力の平均値は、PO22より高くなる。その期間においては、消費電力がバランスモード(B)から高性能モード(P)への遷移に係るSP1(PO22[W])を超える超過期間がT1(PER2[s])よりも長い。そして、高性能モード(P)からバランスモード(B)への遷移に係るSP2(PO24[W])以下となる基準内期間がT2(PER4[s])以上とならない。そのため、パフォーマンス制御部217は、ファイルのオープン中における電力制御モードを高性能モード(P)と判定する。
この構成によれば、プロセッサ11の消費電力が一時的に第1基準電力を超えても、定格電力がより高い電力制御モードに変更されず、プロセッサ11の消費電力が継続的に第2基準電力以下にならないと定格電力がより低い電力制御モードに変更されない。そのため、ユーザが予期する消費電力の変化傾向に適した電力制御モードに応じて発熱を制御できるので、予期せぬファンの動作を抑制することができる。
この構成によれば、定格電力が高い電力制御モードに変更する第1条件よりも、定格電力が低い電力制御モードに変更する第2条件を同等または制限的にすることで、消費電力が一時的に低下した後、プロセッサ11は再度の消費電力が増加に備えることができ、予期せぬ性能の低下を回避することができる。
この構成によれば、定格電力を低くすることでプロセッサ11の発熱量、ひいては発熱量の変動量が減少するため、送風機の出力範囲を小さくすることが許容される。そのため、無用な放熱を制限しながら期待されないファンの動作を回避または緩和することができる。
この構成によれば、消費電力よりも変動が遅延ならびに緩和した筐体の表面温度を基準としてファンの出力が制御される。そのため、筐体に接するユーザが予期しないファンの動作がより抑制される。
この構成によれば、プロセッサ11の消費電力が継続的に第1基準電力を超える期間を、より高い定格電力の電力制御モードの変更する契機とし、消費電力が継続的に第2基準電力以下になる期間を、より低い定格電力の電力制御モードの変更する契機として一時的な消費電力の増加もしくは減少に関わらず判定することができる。そのため、頻繁な電力制御モードの変更を回避することができる。
この構成により、プロセッサ11は、第1の電力制御モードで設定される第1定格電力のもとでの消費電力よりも消費電力が多くなる状態が継続する場合に第3の電力制御モードをとることができ、消費電力が多くなる状態が継続しない場合には第1の電力制御モードもしくは第2の電力制御モードをとることができる。そのため、第1の電力制御モードへの変更と、消費電力の継続的な増加への備えを両立した電力制御を実現することができる。
この構成によれば、一時的な消費電力の低下による超過期間のカウントの中断、または一時的な消費電力の増加による基準内期間のカウントの中断が生じない。そのため、より継続的な消費電力のレベルに応じて頻繁な電力制御モードの変更を抑制することができる。
この構成によれば、たとえプロセッサ11のその時点における電力制御モードに係る定格電力が低いとしても、定格電力が大きい電力制御モードと同等の短時間制限電力が設定されるので、一時的に消費電力の上昇が許容される。そのため、消費電力が長期的に低いプログラムであれば、プロセッサのモードの変更を伴わずにプロセッサの性能が犠牲にならずに済む。
Claims (10)
- 少なくとも、第1の定格電力が設定されている第1の電力制御モードと、前記第1の定格電力よりも低い第2の定格電力が設定されている第2の電力制御モードのいずれかのモードをとり得るプロセッサと、
前記プロセッサの消費電力を制御する電力制御部と、
自装置の温度を制御する温度制御部と、を備え、
前記電力制御部は、
前記プロセッサのモードが前記第2の電力制御モードである場合、前記プロセッサの消費電力が第1基準電力を超える期間である第1超過期間が第1期間以上となる第1条件を満たすとき、前記第1の電力制御モードに変更し、
前記プロセッサのモードが前記第1の電力制御モードである場合、前記消費電力が第2基準電力以下になる期間である第2基準内期間が第2期間以上となる第2条件を満たすとき、前記第2の電力制御モードに変更する、
情報処理装置。 - 前記第2基準電力は前記第1基準電力以上の電力である、
請求項1に記載の情報処理装置。 - 前記温度制御部は、
前記第1の電力制御モードよりも前記第2の電力制御モードにおける自装置のファンの出力範囲を小さくする
請求項1または請求項2に記載の情報処理装置。 - 前記温度制御部は、
筐体の表面温度に基づいて前記ファンの出力を制御する
請求項3に記載の情報処理装置。 - 前記電力制御部は、
前記第1超過期間として、前記消費電力の瞬時値または移動平均値が前記第1基準電力を継続して超える期間を検出し、
前記第2基準内期間として、前記消費電力の瞬時値または移動平均値が継続して前記第2基準電力以下になる期間を検出する
請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の情報処理装置。 - 前記プロセッサは、前記第1の定格電力よりも高い第3の定格電力が設定されている第3の電力制御モードをさらにとり得、
前記電力制御部は、
前記プロセッサのモードが前記第1の電力制御モードまたは第2の電力制御モードである場合、前記プロセッサの消費電力が第3基準電力を超える期間である第3超過期間が第3期間以上となる第3条件を満たすとき、前記第3の電力制御モードに設定し、
前記プロセッサが前記第3の電力制御モードである場合、前記消費電力が第4基準電力以下になる期間である第4基準内期間が第4期間以上となる第4条件を満たすとき、前記第1の電力制御モードに変更し、
前記第3基準電力は前記第1基準電力以上の電力であり、前記第3期間は前記第1期間よりも長く、
前記第4基準電力は前記第2基準電力以上の電力である
請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の情報処理装置。 - 前記電力制御部は、
前記第3超過期間として、前記消費電力の瞬時値または移動平均値が前記第3基準電力を継続して超える期間を検出し、
前記第4基準内期間として、前記消費電力の瞬時値または移動平均値が継続して前記第4基準電力以下になる期間を検出する
請求項6に記載の情報処理装置。 - 前記電力制御部は、前記プロセッサの消費電力が所定時間以上継続して前記プロセッサがとるモードの定格電力を超えず、かつ所定の短時間制限電力を超えないように制御し、
前記短時間制限電力は前記プロセッサがとり得るモードごとの定格電力のうち最も大きな定格電力以上の値であり、前記プロセッサがとり得るすべての電力制御モードについて一定である、請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の情報処理装置。 - 少なくとも、第1の定格電力が設定されている第1の電力制御モードと、前記第1の定格電力よりも低い第2の定格電力が設定されている第2の電力制御モードのいずれかのモードをとり得るプロセッサと、
前記プロセッサの消費電力を制御する電力制御部と、
自装置の温度を制御する温度制御部と、を備える情報処理装置の制御方法であって、
前記情報処理装置が、前記プロセッサのモードが前記第2の電力制御モードである場合、前記プロセッサの消費電力が第1基準電力を超える期間である第1超過期間が第1期間以上となる第1条件を満たすとき、前記第1の電力制御モードに変更するステップと、
前記プロセッサのモードが前記第1の電力制御モードである場合、前記消費電力が第2基準電力以下になる期間である第2基準内期間が第2期間以上となる第2条件を満たすとき、前記第2の電力制御モードに変更するステップと、を有する
制御方法。 - 少なくとも、第1の定格電力が設定されている第1の電力制御モードと、前記第1の定格電力よりも低い第2の定格電力が設定されている第2の電力制御モードのいずれかのモードをとり得るプロセッサと、
前記プロセッサの消費電力を制御する電力制御部と、
自装置の温度を制御する温度制御部と、を備える情報処理装置のコンピュータに、
前記プロセッサのモードが前記第2の電力制御モードである場合、前記プロセッサの消費電力が第1基準電力を超える期間である第1超過期間が第1期間以上となる第1条件を満たすとき、前記第1の電力制御モードに変更する手順と、
前記プロセッサのモードが前記第1の電力制御モードである場合、前記消費電力が第2基準電力以下になる期間である第2基準内期間が第2期間以上となる第2条件を満たすとき、前記第2の電力制御モードに変更する手順と、
を実行させるためのプログラム。
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