JPH0887383A - ディスクを有するコンピュータの節電方法 - Google Patents
ディスクを有するコンピュータの節電方法Info
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Abstract
ンすることによって節約され得る電力と、ディスクアク
セスが要求されディスクを再びスピンアップするときの
応答時間とを最適化する、ディスクを有するコンピュー
タの節電方法を提供する。 【構成】 携帯型ラップトップコンピュータのディスク
ドライブによって消費される電力を管理する方法であっ
て、所定のディスク非作動期間をメモリ内の状態テーブ
ルに記憶されるいくつかの状態に量子化するステップを
包含する。ユーザによるディスクアクセスの履歴に基づ
いて、各2つの状態間の遷移の数がカウントされメモリ
に記憶される。この履歴に基づいて将来のディスク非作
動期間が予測され、この予測がしきい値と比較される。
予測されたディスク非作動期間がしきい値より長い場合
は、ディスクをスピンダウンすることによってコンピュ
ータは自動的に低電力モードに置かれる。しきい値より
短い場合はディスクは回転を続ける。
Description
電機構(power distribution scheme)に関する。詳し
くは、ラップトップコンピュータのディスクドライブに
配電される電力の管理に関する。
題である。電力供給源はいつでも、装置に十分な電力を
与えると同時に、放熱、物理的な大きさ、重量、および
効率性などの装置の関連する特性を考慮に入れて設計す
る必要がある。このような特性は、適切な電源を設計ま
たは選択する場合に重要であり、この電源を用いる装置
がラップトップコンピュータなどの自己充足の携帯型ユ
ニットである場合には、特に決定的なものとなる。
が110ボルトのAC電流(通常の家庭内電流)などの
主電源または外部電源から分離されるとき電力を供給す
るために自己支援電源が用いられる。典型的には、バッ
テリは、この独立した携帯電源を供給するために用いら
れる。いくつかの例では、バッテリが補助電源として機
能して、揮発性メモリに保持されたデータを保存する
(RAMリフレッシュ)など、いくつかの重要な回路を
作動状態に維持する。他の例では、バッテリは主電源と
して機能して、装置に十分な電力を供給する。
より、計算装置の携帯化が可能となった。最初に開発さ
れたこのような携帯型処理装置の1つは、ハンドヘルド
型計算機であり、この計算機はバッテリ電源により作動
し、ユーザが容易に持ち運ぶことができた。バッテリは
計算機のすべての機能の電力を供給し、ユーザは、外部
電源に接続させずに計算機を容易に持ち運ぶことができ
た。バッテリを使い切ると交換または再充電が行われ
た。最も初期の計算機は、計算機上でユーザがオン/オ
フ状態を作動させ得るだけのものであった。オン状態の
間は全電力が使用され、オフ状態の間は電力は完全に遮
断された。これらの計算機の初期の半導体メモリの多く
は揮発性であったため、計算機がオフになると揮発性メ
モリに記憶された情報は失われた。この問題を解決する
ために、次に登場する計算機には不揮発性メモリが組み
込まれた。あるいは、装置がオフのときはこのようなメ
モリに待機電力が供給され、これにより、メモリ内に記
憶された情報すべてが保持された。様々な機能を監視す
るためにさらに向上した機構が考案され、これにより、
様々な構成要素の各々が使用されていないときはこれら
から電力がカットされた。さらに、後になってタイムア
ウト機構が考案され、一定の時間が経過した後でもキー
が押されないときなどに、電力を節約するために、計算
機を待機モードにおくことがなされた。これらの特徴す
べては、最初は、装置が内部携帯用電源を用いて作動し
得る期間を長くするために考案された。
スクトップ型パソコンにまで広がると、電力消費および
電力管理制御機構にさらに制約が生じた。これらのコン
ピュータには含まれるが上述の計算機にはなかった新た
な回路と共に、これらのコンピュータ内の新たな記憶装
置が多くの電力を消費した。このような記憶装置として
は、読み出し専用メモリ(ROM)、ランダムアクセス
メモリ(RAM)(揮発性および不揮発性メモリを含
む)、フロッピーディスクドライブ、ハードディスクド
ライブ、および他の磁気媒体が含まれる。また、典型的
には視覚スクリーンを含むこれらのコンピュータの表示
ユニットを作動させるために新たな電力が必要であっ
た。オン/オフ状態におけるコンピュータのこれらの周
辺装置への配電を監視および制御するために様々な機構
が考案された。
プコンピュータシステムを携帯化したコンピュータの出
現により、完全に内蔵型の長時間持続する電源をコンピ
ュータに配備することが所望されるようになった。これ
らのラップトップコンピュータは小型軽量であるため
に、内部電源、すなわち典型的にはバッテリにより所定
時間だけ作動するように設計された。ディスクトップコ
ンピュータで生じた上記の新たな制約は、新たな回路、
メモリ、視覚スクリーン、およびこれに付随する周辺装
置を有するこれらのラップトップコンピュータにもまた
課せられた。これらの装置は新たな電力消費を必要とし
た。バッテリの大きさおよび重量を最小限に維持する一
方でラップトップコンピュータの自己維持期間を延ばす
ためには高度な電力管理機構が不可欠であった。これ
は、電力が必要な回路および装置にのみ電力を供給し、
または、少なくとも、ある特定の装置が非作動であると
きはこの装置を低電力消費モードにすることを含む。管
理機構はまた、様々な回路および装置を連続して監視し
て、このような回路および装置を必要なときのみ作動さ
せるように電力を直ちに供給し得る必要があった。
普及し、また産業界ではラップトップコンピュータの構
成部品をさらに小型化すると共に、メモリサイズおよび
ラップトップコンピュータの機能を増大させることを目
標としているため、ラップトップシステムの構成部品の
電力管理が当該分野では増々重要となり重大な課題とな
った。下記の表1は、ラップトップシステムの主要な構
成部品、および典型的な携帯型コンピュータにおけるこ
れら構成部品の電力消費を当業者によって測定された値
で示す。
電力消費の大部分を占める。ディスクドライブは携帯型
コンピュータの電力消費の20%を占める。ディスク
は、ディスプレイとは異なり、ユーザと直接相互作用し
ない装置であるため、電力管理を行うための対象となっ
た。オペレーティングシステムによる適切な管理によ
り、ディスクはアクセスされるとスピンアップされ、ま
た長期間にわたって非作動のときはスピンダウンされる
ようにすることができ、これを行ってもユーザはシステ
ムの性能または信頼性にさほどの違いを認めない。
況により、製造業者は携帯型市場のために特に設計され
た特別タイプのディスクドライブを開発するに到った。
これらのドライブは、高い衝撃耐性、物理的なサイズの
縮小、および重量の低減に加えて電力消費が少なく、ま
た、さらに重要なことに、スリープモードとも呼ばれる
新しいオペレーションモードを採用している。
られるが、物理的なディスクの円盤(platter)は回転
しない。スリープモードは、ディスクは回転しているが
作動していないアイドルモードとは異なる。作動モード
はスリープモードおよびアイドルモードとは次の点で異
なる。すなわち、作動モードでは、ディスクの円盤が回
転しているときディスクヘッドはシーク状態にあるかも
しくは実際にディスクからの読み出しまたはディスクへ
の書き込みを行っている。オフモードではディスクはエ
ネルギーを消費せず電源立ち上げ(power up)以外には
いかなる機能も行わない。表2は、典型的なディスクド
ライブによって消費される当業者により測定された電力
を示す。表3は、ディスクモード間の遷移時間、および
サンプルのディスクドライブの当業者によって測定され
た電力消費を示す。
ルギーの大部分は物理的なディスクの円盤の角運動量を
保存することに費やされる。ドライブの電気部品を通電
するために費やされるエネルギーははるかに少ない。ス
リープモードにより、ディスクの円盤の回転を緩めて休
止状態にすることによってエネルギー消費を零近くまで
減らすことができる。この状態をディスクをスピンダウ
ンすると呼ぶ。しかし、この実質的なエネルギーの削減
は代償を伴う。ディスクがスリープしている間にディス
クにアクセスするには秒単位の遅延があるが、これに対
して、回転しているディスクにアクセスする場合の遅延
は十ミリ秒の単位である。ディスクドライブがパワーア
ップされ、ある頻度で使用される場合は(マルチアクセ
ス)、この違いは、コンピュータが単一のバッテリ充電
で作動し得る時間の長さに重大な影響を与える。
ィスクとの間の電力消費の差は大きい。従って、システ
ムは必要なときのみディスクを回転させようとする。デ
ィスクがバッテリの寿命にどのように影響を与え得るか
について調べるために、Dell 320 SLi、T
oshiba T3300SL、およびZenithM
astersport SLeのディスクの電力消費を
当業者によって測定した。結果を下記の表4に示す。
0(UX37/MK77)を走らせた。これらのコンピ
ュータは相対的な製造年度の順に表示されている。各コ
ンピュータ共、購入時には低電力ノートブック型設計で
は最高水準のものであった。これらのすべてが、386
SL CPUと82360I/Oコントローラとから
なるIntelのSL Supersetを使用してい
る。ZenithとToshibaはバックライトのL
CDディスプレイを用い、Dellは「トリプルスーパ
ーツイストネマチック反射型LCDディスプレイを用い
ている。以下のパラメータ、すなわち、CPUの速度お
よびディスクの状態は各コンピュータで変動させた。こ
れらのパラメータは、システムの製造業者によって供給
される添付されたソフトウェアのホットキー(hot-key
binding)を用いて制御された。CPUの速度は可能な
最大および最低速度に設定した。ディスクは「スピンア
ップ」または「スピンダウン」のいずれかであるように
設定した。
PUのクロック速度を変動させることは重要であった。
現在実行すべき仕事がないときにクロック速度を低減さ
せることにより、消費電力量が著しく減少し得る。携帯
型コンピュータは高度に対話型のソフトウェア(メイラ
(mailer)、ニューズリーダ(news reader)、エディ
タ(editor)など)のために使用されることが多い。従
って、CPUのアイドル時間が多くなると想定するのは
道理にかなっている。CPUクロック速度が低いとき
は、クロック速度が高いときより、回転するディスクの
消費電力のシステムの全電力に占める割合は比例して大
きくなる。
大しており、これにより、より多くのデータを保持する
ことが可能となっている。現在では、上記のシステムよ
りさらに大きいディスクを有するコンピュータが利用可
能である。ディスク密度は増大しているが、最大のディ
スクが消費する電力はほぼ同じで、アイドル回転してい
るディスクに対して約1Wである。次に、システムの全
体的な電力コストは下がっている。この結果、これらの
ノートブック型コンピュータのディスクのサブシステム
によって消費される電力量は9%から31%に増えてい
る。記録密度が向上したことにより、同じ物理的な装置
により多くのデータを記録することが可能となるが、記
録密度は物理的な質量に影響は与えない。ドライブはよ
り効率的になっているが、スピンアップしその後回転を
維持するためにはほぼ同じコストが必要である。理論的
には、コンピュータのディスクはもっと小さくてもよ
い。しかし、実用においては、電力消費を減らすのでは
なく、記憶システムの全容量を増やすために、より高い
記録密度が用いられる。Hewlett−Packar
d Omnibookなどの最も小さく最も軽いコンピ
ュータは例外として、同じバイト数を有する小さいディ
スクより同じ質量を有する大きなディスクを用いる傾向
にあるようにみえる。
理を行うとバッテリ寿命を向上させるだけでなく、他の
ラップトップに勝る利点を与え得る。例えば、Dell
320のバッテリ寿命は20〜31%向上し得る。こ
れは必要ないときはディスクを非作動にした場合に節約
され得る量である。言い換えれば、5時間持続するバッ
テリは、適切な電力管理が行われるならば6〜6.5時
間持続し得る。当然ながら、ディスクをオフにすると、
アクセス待ち時間(access latency)が増大する結果と
なり得る。ディスクをオフにした後は、スタートアップ
時に、すなわちディスクがスピンアップされる度に新た
な電力が消費される。従って、システムにおいては、各
アクセス後にディスクを直ちにスピンダウンすることに
よって節約され得る電力と、スピンダウンおよびスピン
アップを頻繁に繰り返すことによる(新たな電力消費を
含む)応答時間への影響との間のトレードオフになる。
の電力削減方法を採用してバッテリ寿命を引き延ばして
いる。すべてではないにしても現在のほとんどの携帯型
コンピュータは、ディスクをいつスピンダウンするかを
決定するのに固定しきい値を用いている。ディスクが所
定の時間にわたってアイドル状態である場合は、ディス
クは自動的にスピンダウンされる。次のアクセスが行わ
れるとディスクは再びスピンアップされる。固定しきい
値は、典型的には、要求によるディスクのスピンアップ
からの遅延を最小限にするために数秒または数分程度で
ある。Hewlett−Packard Kittyh
awk C3014Aは約3秒でスピンダウンおよびス
ピンアップを行う。この製造業者は約5秒の非作動後に
スピンダウンを行うように推奨している。他のディスク
のほとんどは、スピンダウン/スピンアップに数秒を要
し、分単位の時間の経過後にスピンダウンを行うように
推奨している。実際において、アクセスがないままディ
スクを2〜3秒間回転させることは、スピンダウンさせ
次のアクセスにより直ちにスピンアップさせるより、多
くの電力を消費し得る。従って、もっと積極的にディス
クのスピンダウンを行うことにより、ディスクの電力消
費は低減され得る。しかし、ディスクがスピンダウンし
た後は、最初のアクセスの待ち時間は長くなる。
ークイーブンポイントであって、ディスクの回転を保持
する場合のコストが、ディスクを直ちにスピンダウンさ
せ次のアクセスの直前にスピンアップさせる場合のコス
トに等しい点である。つまり、次のアクセスが将来にお
いてTd秒より長くなりそうな場合は、消費電力を減ら
しバッテリ寿命を節約するためには、ディスクを回転さ
せ続けるのではなく、ディスクをスピンダウンして、次
のアクセスの直前にスピンアップすべきである。ディス
クの将来の動作を知ることにより、次のアクセスが将来
Td秒より長くなるならばディスクを直ちにスピンダウ
ンすることができる。この結果、電力消費が最小限とな
り、最大の電力が節約される。当然ながら、これは単純
なしきい値を超えて複雑である。例えば、(a)ディス
クは、通常、消費電力量を減少させる多くの状態を有す
る。しかし、これらの状態から作動状態(例えば、ディ
スクは回転しているがディスクヘッドは止まっている状
態)に戻すには、その分だけより多くの時間および電力
を要する。(b)次のアクセスの時間は通常は予測不能
であり、保守的なスピンダウンの方法が信頼される。
(c)応答時間(スピンアップの待ち時間)が悪影響を
受ける。表5は携帯型コンピュータのための2つのディ
スクドライブ、Hewlett−Packard Ke
ttyhawkC3014AとQuantum Go−
Drive 120との、Td値を含む特性を示してい
る。
アップするための時間は、応答時間に実質的な影響を与
える。ディスクがスピンダウンされている場合、要求が
届いたときディスクをスピンアップするオンライン方法
では、要求はディスクの準備ができるまで、典型的には
少なくとも1〜2秒間、待機しなければならない。この
待ち時間は、通常のディスクのアクセス時間より2、3
桁は長く、従って、可能な限り避けなければならない。
Tdが僅か2〜3秒であってもディスクをスピンダウン
するための典型的なしきい値が数分程度であることが多
い理由は、スピンアップオーバヘッドが大きいことであ
る。ディスクが数分間アクセスされていない場合は、新
しい要求が実現される前にさらに2〜3秒のオーバヘッ
ドは予期されるものでありまた道理にかなっている。
utdown)する方法を主要な電力管理の方法とみなしてい
る。この方法は、システム非作動の期間がはっきりして
いるときは良好に働くが、もっと典型的な分散的な作動
パターンにおいてはうまくいかない。本発明はこれらの
分散的作動パターンを考慮に入れて、これらを考慮した
電力の節約を提供する。
ついては数多くの先行文献が周知である。これらには、
所定の時間にわたってユーザとの対話が行われないとき
はタイムアウトを提供する手段が含まれる。しかし、こ
れらの先行文献には本発明のラップトップコンピュータ
のための高度なディスク電力管理機構は開示されていな
い。このような先行文献には以下のものがある。
servation Kittyhawk Power Management Modes」。この
論文は過去の実績(直前の2〜3回の間隔時間)に基づ
いてスピンダウンのための時間制限しきい値を設定する
ディスクスピンダウンシステムについて述べている。
201,059号「Method For Reducing Power Consum
ption ...」では、定期的なキーボードポーリング割り
込みを監視することにより、コンピュータがアイドルで
ありパワーダウンさせ得るかどうかが決定される。
5,197,055号「Idle Demountin an Automated
Storage Library」は、ドライブが最小しきい値時間に
わたって作動しない場合、最低使用頻度に基づいてディ
スクを取り外すかまたはスピンダウンする自動記憶ライ
ブラリに関する。
984,103号「Method for Reading/Writing for a
Floppy Disk Drive with Buffer Memory」では、ディ
スクドライブのスピンアップを最小限にするために、特
定のアクセスによって要求されるより多くの情報をディ
スクキャッシュに記憶させ、次にディスクをスピンダウ
ンする。これにより、ディスクバッファにはない情報を
求める要求を受け取るまではスピンアップは行われな
い。
5、157、560号「Data Recording and Reproduci
ng Device Designed to Reduce Power Consumption」で
は、装置は、所定の時間にスピンドルモータおよびボイ
スコイルモータのうちの一方のみに電力を供給すること
によって電力を節約する。1992年11月24日発行
の米国特許第5、167、024号「Power Management
for a Laptop Computer with Slow and Sleep Modes」
では、ラップトップコンピュータはスリープモードで低
電力作動状態に入る(このシステムはまた、一定時間が
経過する前の非作動の期間中は低速度のクロックが使用
される中間電力モードも有している)。
Technical Information」では、いくつかの節電オペレ
ーションモードを有し、コマンドに応答して作動モード
から待機モード(電子部品は作動しているがディスクは
スピンダウンされる)およびスリープモードに進み得
る。5秒間のしきい値により作動モードから待機モード
に進むことが提案されている。
従来技術においては、次に示す問題があった。すなわ
ち、ディスクドライブをスピンダウンする(ドライブの
円盤の回転を止める)ことによる電力節約量と、ディス
クへのアクセス時に必要な待ち時間とを最適化すること
ができなかった。また、従来技術は、ハードウェアやソ
フトウェアが変更されたときに柔軟に対応できなかっ
た。
大きさ、重さ、および効率性などのコンピュータ装置の
他の関連する特性を考慮に入れる一方で節電を行うラッ
プトップコンピュータのディスクドライブのための節電
方法を提供することである。本発明の別の目的は、ディ
スクドライブによって使用される電力量を減らすことに
よって一回のバッテリ充電でコンピュータが作動し得る
時間が延長されるように、ラップトップコンピュータの
ための効率的なディスク電力管理システムを提供するこ
とである。
よび記憶装置ならびにこれらの装置によって消費される
電力を考慮に入れた、ラップトップコンピュータのため
の節電方法を提供することである。
ュータで使用される電源の寿命を延ばす一方で、このよ
うな装置および電源の大きさおよび重さを最小限に維持
することである。
ュータに接続されるまたは内蔵される様々な回路および
周辺装置を監視し得る電源管理機構を提供することであ
る。本発明のさらに別の目的は、ユーザによるディスク
へのアクセス時間の遅延を防ぐまたは最小限にすること
である。
直ちにディスクをスピンダウンすることによって節約さ
れ得る電力と、ディスクアクセスが要求されディスクを
再びスピンアップするときの応答時間にスピンダウンが
与える影響とを均衡させるラップトップコンピュータの
ための効率的な節電機構を提供することである。
が将来Td秒より後に起こり得る場合、すなわち、次の
アクセスが、システムがディスクをスピンダウンするこ
とによって電力を節約するのに十分なほど間をおいて起
こると見込まれる場合は、非作動になると直ちにディス
クをスピンダウンすることによってラップトップコンピ
ュータの電力を節約することである。
管理において以下の要因、すなわち、スピンアップ待ち
時間(既にスピンダウンされているディスクにユーザが
アクセスするのに要する時間)、ディスクへの次のアク
セスの予測可能度(次のディスク要求がユーザによって
いつ行われるかの見込み)、およびディスク作動の中間
状態のすべてを考慮に入れることである。
は、非作動の期間によって隔てられた間隔を置いた作動
期間を示す回転可能なディスクを有するコンピュータ装
置と共に使用するための節電方法であって、所定のディ
スクの非作動期間を、各々が個別の時間領域を表す複数
の状態に量子化するステップと、該装置が操作中のとき
所定の時間にわたって各2つの状態間の遷移の数のカウ
ントをメモリ内のテーブルに記憶するステップと、該各
2つの状態間の記憶されたカウントの履歴を調べること
により、ディスク非作動期間を予測するステップと、該
予測されたディスク非作動期間が所定のしきい値より長
い場合のみ該装置を低電力モードに置くステップと、を
包含しており、そのことにより上記目的が達成される。
動期間が前記所定のしきい値より短い場合は前記ディス
クを回転させ続けるステップをさらに包含する。
リ内のテーブルに前記状態を記憶するステップをさらに
包含する。
ーブルに記憶するステップをさらに包含する。
該ディスクを回転させ続ける場合に比べて、前記ディス
クを止め、後で再びスピンアップすることによって電力
消費が低減されるとき、各状態に対してディスクアクセ
ス間の要求間隔時間を決定することにより前記所定のし
きい値を導き出すステップをさらに包含する。
い値を記憶し、ディスク非作動期間がこれを超えると優
先され、前記予測されたディスク非作動期間に係わりな
く、前記ディスクを低電力モードに置くステップをさら
に包含する。
モードから、前記予測されたディスク非作動期間に係わ
りなくユーザによる所望に応じて該ディスクを回転させ
続けるモードに切り換えるステップをさらに包含する。
ディスクドライブコントローラである。
おける変更に基づいて各2つの状態間の遷移の数のテー
ブルを変更するステップをさらに包含する。
数についてのメモリ内の複数のテーブルであって、各々
が所定のコンピュータ装置に関連するテーブルを記憶す
るステップと、該状態についてのメモリ内の複数のテー
ブルであって、各々が所定のコンピュータ装置に関連す
るテーブルを記憶するステップと、をさらに包含する。
ソフトウェアにおける変化に基づいて各2つの状態間の
遷移の数の前記テーブルを変更するステップをさらに包
含する。
起きるかの予測に基づいて次のディスクアクセスに先立
って前記ディスクをスピンアップするステップをさらに
包含する。
節電システムに関する。この節電システムは、近い将来
アクセスが行われる様子がないときはハードディスクド
ライブをスピンダウンする。ディスクをスピンダウンす
るかどうかは、ディスク作動の過去の履歴に対応してコ
ンピュータによって決定される。次のディスクアクセス
がいつ行われるかの予測が、ディスク作動の過去の履歴
に基づいて行われ、これにより、ディスクのスピンダウ
ンは、固定しきい値節電機構により通常行われる場合よ
り早く行われる。ディスクの回転を止めることによっ
て、バッテリの電力または一回のバッテリ充電が節約さ
れ、ラップトップコンピュータの作動時間が延長され
る。
をモデル化するマルコフ連鎖を用いる。このモデルは複
数の状態を定義し、各状態は連続したディスクアクセス
間の各々異なる時間間隔に対応する。ディスクドライブ
の実際の動作に基づいた状態の変化を監視することによ
って、マルコフ連鎖のための分布頻度表が生成される。
すなわち、状態変化の履歴が導き出される。所定件数が
監視されると、システムは操作モードに移り、該モード
では、頻度分布は、最後のディスクアクセスからの時間
間隔に基づいて次の状態(すなわち、次のディスクアク
セスまでの時間間隔)を予測するための確率分布として
用いられる。
ある時間がしきい値Tdより長い場合は(このとき、デ
ィスクをスピンダウンして次にディスクアクセスで再び
スピンアップするコスト(電力消費)はディスクを回転
させ続ける場合より小さい)、ディスクドライブは直ち
にスピンダウンされる。次のアクセスまでの最も可能性
のある時間がしきい値Tdより短い場合は、ディスクは
回転を続ける。システムが第2のしきい値より長くアイ
ドルの状態である場合は、ディスクは確率分布を参照せ
ずにスピンダウンされる。この節電システムは「節電」
スイッチを介してユーザによってスイッチオン/オフさ
れ得る。このスイッチはハードウェアまたはソフトウェ
アのいずれかによって装備され得る。ユーザは必要なと
きは(例えばシステムパラメータが変わるとき)システ
ムを無視してもよい。
を、各々が個別の時間領域を表す複数の状態に量子化す
るステップと、装置の作動中に装置を監視することによ
り複数の状態間の遷移の統計を得るステップと、各非作
動時間間隔が生じるときこれを表す値を決定しこれを記
憶するステップと、記憶された値に基づいて次の非作動
時間間隔を予測するステップと、予測された非作動期間
が所定のしきい値Tdより長い場合のみ装置を低電力モ
ードに置くステップとを包含する。
成要素を示す。ラップトップコンピュータ40はコンピ
ュータに情報またはコマンドを入力するためのキーボー
ド41を含む。コンピュータ40内にはハウジング50
が配備され、回転可能なディスク51を収容している。
ディスク51には、ディスク51を回転させるためのモ
ータアーム54が接続されている。アーム54はまた、
アーム54を駆動するモータ52に接続されている。ハ
ウジング50内にはまた、ユーザによって作動され得る
節電スイッチ53が設けられている。スイッチ53はオ
ンおよびオフ位置を有する。コンピュータのユーザがス
イッチ53をオン位置にスイッチするだけで、節電機構
が作動する。ユーザがオフ位置にスイッチすると、ソフ
トウェア駆動の節電機構は無視される。
面60とオペレーティングシステム55とを収容するデ
ィスプレイ56を有する。オペレーティングシステム5
5は、本発明の節電機構を自動的に実現するルーチンを
含む。また、コンピュータのユーザは、図2の画面60
に示すようなコマンドをタイプ入力することによってこ
の節電機構を実現し得る。画面の第1行には節電という
ルーチン名が現れ、ユーザはこれを作動させ得る。ユー
ザは画面の2行目のボックス62のオフ命令またはボッ
クス63のオン命令を作動させることによって節電機構
を作動または無視し得る。図2の2行目のボックス63
には「X」印が入れられており、これは、節電機構がユ
ーザによって使用されていることを示す。画面60の3
行目は、画面60の4行目に示す水平方向の時間尺65
に示された秒数だけ経過した後ディスク51がスピンダ
ウンされる予定であることを示す。スライダーアーム6
6は時間尺65に沿って移動し得、何秒後にディスクが
スピンダウンする予定であるかの時間を示す。この時間
は、後述するディスクのスピンダウンの第2のしきい値
として作用する。従って、第2のしきい値はユーザの必
要および所望によって調整され得る。この時間の数値表
示が画面60の4行目のボックス70に示される。図2
では、この時間は5秒に設定されている。画面60の5
行目はボックス67を有し、「次のアクセス時間を予
測」と表示されている。ディスクが次にアクセスされる
時間の予測をシステムが行うことを望む場合は、ユーザ
は「オン」ボックス69を作動させる。望まない場合は
「オフ」ボックス68を作動させることにより予測が行
われないようにする。
予測するためにはマルコフ連鎖が使用される。マルコフ
連鎖は、ディスクでの最も最近の要求間隔時間(intera
rrival time)、すなわち最近の2つのディスクアクセ
ス間の時間に対応する。マルコフ連鎖は状態間の遷移の
可能性を有する1組の状態によって記述される。図3は
3つの状態10、20、30を有するマルコフ連鎖の例
を示す。矢印は状態間の遷移を示す。例えば、状態10
では、状態変更の可能性が3つある。状態10は、参照
番号11によって示されるようにそれ自体に遷移し得
る。参照番号12によって示されるように状態30に遷
移し得る。または、参照番号13によって示されるよう
に状態20に遷移し得る。同様に、状態20は、参照番
号14によって示されるように状態10に遷移し得る。
参照番号15によって示されるようにそれ自体に遷移し
得る。または、参照番号16によって示されるように状
態30に遷移し得る。同様に、状態30は、参照番号1
7によって示されるように状態20に遷移し得る。参照
番号18によって示されるように状態10に遷移し得
る。または、参照番号19によって示されるようにそれ
自体に遷移し得る。
各遷移の確率を示す。
確率に対応する。例えば、参照番号11は、状態10が
それ自体に遷移する80%の確率を表す。参照番号12
は、状態10が状態30に遷移する5%の確率を表す。
参照番号13は、状態10が状態20に遷移する15%
の確率を表す。参照番号14は、状態20が状態10に
遷移する50%の確率を表す。参照番号15は、状態2
0がそれ自体に遷移する25%の確率を表す。参照番号
16は、状態20が状態30に遷移する25%の確率を
表す。参照番号17は、状態30が状態20に遷移する
20%の確率を表す。参照番号18は、状態30が状態
10に遷移する10%の確率を表す。参照番号19は、
状態30がそれ自体に遷移する70%の確率を表す。
態20にある場合、時間t+1においては25%の確率
で状態20に留まり、50%の確率で状態10に遷移
し、また25%の確率で状態30に遷移し得る。
アクセス間の所定の時間範囲に対応し、ディスクでの最
も最近の要求間隔時間、すなわち、最も最近の2つのア
クセス間の時間に対応し得る。次のアクセスが将来Td
秒より長い時間後に起こると予測される場合、ディスク
は直ちにスピンダウンする。ディスクは次のディスクア
クセスにより直ちにスピンアップする。これは予測−要
求モデル(Predictive-Demand Model)と呼ばれる。も
っと精巧な連鎖では、次のアクセスを予測するために2
つ以上の最近の要求間隔時間を用い得る。これらの連鎖
はまた、予測された要求間隔時間を用いて、次のアクセ
スに先だってディスクをスピンアップさせることができ
る。予測された要求間隔時間はまた予測されたバッテリ
寿命により変動し得る。
デルをハードウェアで実現する1つの方法は、メモリを
利用してディスクアクセス間の時間を、可能なアクセス
時間の範囲であるバケット(bucket)に分類することで
ある。バケットは上述したおよび図1に示すような状態
に対応する。下記の表7はコンピュータメモリ内のテー
ブルに配置されるバケット(状態)の一例を示す。
時間はバケット番号4に対応する。Tdが5秒であると
予め計算されている場合は、要求間隔時間がバケット番
号0〜6に含まれるアクセスにたいしては、ディスクは
スピンダウンを行うべきではない。しかし、ディスクア
クセス間の次の要求間隔時間がもっと大きい番号のバケ
ットに含まれるときは直ちにディスクをスピンダウンす
る。これにより、次のディスクアクセス要求への応答時
間は低下するが、エネルギーの節約になる。次のディス
クアクセスの時間の予測に基づいて次のディスクアクセ
スの前にディスクをスピンアップし得るならば、この性
能の低下は防止または縮小され得る。
(状態)間の遷移数のカウントを記憶することによって
経時により構築される。遷移行列の一例を表8に示す。
ほとんどの遷移はバケット0同士間のものであり、これ
は、最後のアクセスがその前のアクセスの100ミリ秒
以内に起こるならばディスクをスピンダウンすべきでは
ないということを強く示している。しかし、バケット6
はほとんどバケット7に遷移する、すなわち、最後のア
クセスがその前のアクセスの3〜5秒後に起こるならば
次のアクセスは5〜100秒の間に起こり得、従って、
直ちにスピンダウンすべきであるということは、それほ
ど確定的ではない。
が多いほどより正確な予測を行う見込みが大きいためで
ある。特定のバケット数および各バケットの範囲は、デ
ィスクのパラメータ、予測バッテリ寿命、アプリケーシ
ョンミックス、走らせるプログラムなどに基づいて特定
のシステムにより調整すべきである。
次のアクセスまたは要求間隔時間の予測が不正確である
場合にどうすべきかということである。次のディスクア
クセスまたは要求間隔時間の予測はディスクをスピンダ
ウンすべきであると示しているにも係わらずアクセスが
Td秒以内に起こる場合、修復は簡単である。すなわ
ち、要求により直ちにディスクをスピンアップすればよ
い。しかし、予測によりディスクは回転を続けているに
も係わらずアクセスが起こらない場合は、ディスクを永
久に回転させ続けるのは電力の浪費であり、手続き全体
が役立たなくなる。この問題を避けるために、本発明は
第2のしきい値を用いる。ディスクが予測によってスピ
ンダウンされていないがアクセスが起こらずに所定時間
が経過した場合、ディスクは自動的にスピンダウンす
る。第2のしきい値に加えて、コンピュータのユーザは
図2のオフボックス62を作動させることによって節電
機構を無効にしてもよい。これは、例えば、コンピュー
タはコンセントに差し込まれているが、バッテリ電源上
では作動していないときに起こり得る。
ステムは異なる構成要素およびソフトウェアを用い、ま
た異なるTd値を有するという事実を考慮すれば、別の
コンピュータ、新しいシステム構成要素、新しいオペレ
ーティングシステムなどが使用されるときでも本発明は
適応可能であり、バケットおよび/または得られる遷移
テーブルを変更し得る。言い換えれば、本発明は異なる
システムパラメータおよび複数のディスクドライブに対
しても適応可能である。
べたが、本実施態様は単に例示的なものであって、構造
ならびに構成部品の組み合わせおよび配置の詳細につい
ては本発明の精神および範囲から離れることなく多くの
変更が可能である。
以下の効果が得られる。
遅延を防ぐか、または最小限にすることが可能である。
ンすることによって節約され得る電力と、ディスクアク
セスが要求されディスクを再びスピンアップするときの
応答時間にスピンダウンが与える影響とを均衡させるラ
ップトップコンピュータのための効率的な節電機構を提
供できる。
得る場合、すなわち、次のアクセスが、システムがディ
スクをスピンダウンすることによって電力を節約するの
に十分なほど間をおいて起こると見込まれる場合は、非
作動になると直ちにディスクをスピンダウンすることに
よってラップトップコンピュータの電力を節約すること
ができる。
なわち、スピンアップ待ち時間(既にスピンダウンされ
ているディスクにユーザがアクセスするのに要する時
間)、ディスクへの次のアクセスの予測可能度(次のデ
ィスク要求がユーザによっていつ行われるかの見込
み)、およびディスク作動の中間状態のすべてを考慮に
入れることによって、ディスクアクセスが発生したとき
の待ち時間を最小にしつつ、電力消費は最大限に抑える
ことができる。
ュータのシステム構成要素を示す図である。
示を示す図である。
よって示されるこれらの状態の間の確率遷移を示す状態
遷移図である。
Claims (12)
- 【請求項1】 非作動の期間によって隔てられた間隔を
置いた作動期間を示す回転可能なディスクを有するコン
ピュータ装置と共に使用するための節電方法であって、 所定のディスクの非作動期間を、各々が個別の時間領域
を表す複数の状態に量子化するステップと、 該装置が操作中のとき所定の時間にわたって各2つの状
態間の遷移の数のカウントをメモリ内のテーブルに記憶
するステップと、 該各2つの状態間の記憶されたカウントの履歴を調べる
ことにより、ディスク非作動期間を予測するステップ
と、 該予測されたディスク非作動期間が所定のしきい値より
長い場合のみ該装置を低電力モードに置くステップと、 を包含する方法。 - 【請求項2】 前記予測されたディスク非作動期間が前
記所定のしきい値より短い場合は前記ディスクを回転さ
せ続けるステップをさらに包含する、請求項1に記載の
方法。 - 【請求項3】 前記装置に付属するメモリ内のテーブル
に前記状態を記憶するステップをさらに包含する、請求
項1に記載の方法。 - 【請求項4】 前記予測をメモリ内のテーブルに記憶す
るステップをさらに包含する、請求項1に記載の方法。 - 【請求項5】 所定の非作動期間にわたって該ディスク
を回転させ続ける場合に比べて、前記ディスクを止め、
後で再びスピンアップすることによって電力消費が低減
されるとき、各状態に対してディスクアクセス間の要求
間隔時間を決定することにより前記所定のしきい値を導
き出すステップをさらに包含する、請求項1に記載の方
法。 - 【請求項6】 メモリ内に第2の所定のしきい値を記憶
し、ディスク非作動期間がこれを超えると優先され、前
記予測されたディスク非作動期間に係わりなく、前記デ
ィスクを低電力モードに置くステップをさらに包含す
る、請求項1に記載の方法。 - 【請求項7】 前記装置を、前記低電力モードから、前
記予測されたディスク非作動期間に係わりなくユーザに
よる所望に応じて該ディスクを回転させ続けるモードに
切り換えるステップをさらに包含する、請求項1に記載
の方法。 - 【請求項8】 前記コンピュータ装置がディスクドライ
ブコントローラである、請求項1に記載の方法。 - 【請求項9】 前記コンピュータ装置における変更に基
づいて各2つの状態間の遷移の数のテーブルを変更する
ステップをさらに包含する、請求項2に記載の方法。 - 【請求項10】 各2つの状態間の遷移の数についての
メモリ内の複数のテーブルであって、各々が所定のコン
ピュータ装置に関連するテーブルを記憶するステップ
と、 該状態についてのメモリ内の複数のテーブルであって、
各々が所定のコンピュータ装置に関連するテーブルを記
憶するステップとをさらに包含する、請求項2に記載の
方法。 - 【請求項11】 使用されるコンピュータソフトウェア
における変化に基づいて各2つの状態間の遷移の数の前
記テーブルを変更するステップをさらに包含する、請求
項2に記載の方法。 - 【請求項12】 次のディスクアクセスがいつ起きるか
の予測に基づいて次のディスクアクセスに先立って前記
ディスクをスピンアップするステップをさらに包含す
る、請求項1に記載の方法。
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