KR102076328B1

KR102076328B1 - 네트워크 신호를 이용한 컴퓨터 시스템의 전력 절감 방법

Info

Publication number: KR102076328B1
Application number: KR1020190115165A
Authority: KR
Inventors: 이재강; 최성식
Original assignee: 주식회사 기린
Priority date: 2019-09-19
Filing date: 2019-09-19
Publication date: 2020-02-11

Abstract

본 발명은, 네트워크의 GPIO 신호를 이용하여 대기전력을 차단하고, 네트워크 데이터 사용량에 따라서 전송 속도 및 클럭 속도를 조절하며 네트워크의 사용량 및 컴퓨터 사용로드에 따라서 주변장치를 선택적으로 제어함으로써, 소비전력을 절감하기 위한 네트워크 신호를 이용한 컴퓨터 시스템의 전력 절감 장치로서, 상기 네트워크 디바이스(18)는, 동작상태 감지부(18a)와 동작상태 제어부(18b)로 이루어지며, 상기 메인 보드(10)와 전원공급부(20)의 대기전원 사이에는, 상기 동작상태 제어부(18b)에 의해 제어되는 스위칭부(51)가 개재되어, 메인보드로의 대기전원 공급을 제어하며, 상기 동작상태 감지부(18a)는, 트랜시버/리시버 상태, 네트워크 LED 상태 및 네트워크 사용율을 감지하며, 상태 레지스터값을 읽어서 컴퓨터 시스템의 각종 동작상태 정보를 입수하는 기능을 행하며, 상기 동작상태 제어부(18b)는, 상기 동작상태 감지부(18a)에 의해 감지된 컴퓨터 시스템의 동작상태를 받아서 절전을 행하되, i) 네트워크 데이터 사용량에 따라서 전송 속도를 다운시키는 것을 특징으로 한다.

Description

네트워크 신호를 이용한 컴퓨터 시스템의 전력 절감 방법{A method for power saving of computer system by using network signals}

본 발명은 컴퓨터의 네트워크 신호를 이용하여 효율적으로 전력을 관리하기 위한 기술에 관한 것으로, 컴퓨터의 네트워크 신호를 이용하여 현재 컴퓨터의 상태를 체크하여 대기전력을 차단하거나 네트워크 데이터 사용량에 따라 속도 및 인가 전압을 조절하고 PHY 트랜시버를 비활성화하며, 및/또는 네트워크 사용량 및 컴퓨터 사용로드에 따라 주변장치들을 선택적으로 제어함으로써, 컴퓨터 시스템에서 소요되는 소비 전력을 절감하기 위한 네트워크 신호를 이용한 컴퓨터 시스템의 전력 절감 방법에 관한 것이다.

종래의 컴퓨터 전원공급장치는, 도 1에서 보는 바와 같이, SMPS와 같은 파워서플라이(20)가 메인보드(10)의 SIO(12)와 24핀으로 연결되어 있으며, 그 중 하나는 +5V의 스탠바이 전압(+5VSB)의 인가용이다.

사용자가 PC 케이스의 파워스위치(미도시됨)를 누르면, 이와 기구적으로 연결된 파워 버튼(13)이 눌려지고, 파워 버튼(13)이 SIO(12)로 제1 신호(PWRBTN#)를 보내며, 다시 SIO(12)는 파워서플라이(20)로 파워온 신호선(PSON#)을 활성화하며, 칩셋(14)으로는 제2 신호(PWRBTN#_SB)를 발하는바, 파워서플라이(20)는 CPU(11) 및 칩셋(14)으로 파워굳 신호(PWROK)를 보내서 이를 알리며, 이후 메인 보드로 파워가 공급되도록 한다.

미설명 부호 15는 칩셋의 리셋 버튼이며, 16은 배터리이고, 17은 리쥼 리셋(17)이며, 18은 LAN이다. 그외에도, CPU 및 칩셋과 연결된 AC, FWH, 슈퍼IO(19), AGP 슬롯, PCI 슬롯, IDE 등이 접속되어 있다.

한편, 전술한 바와 같이, 파워서플라이(20)와 메인보드 간에는 비작동시에도 +5V의 대기전력이 인가되는바, 시동 버튼의 인식 및 원격시동의 인식 등을 위해 약 1W의 대기전력을 필요로 한다.

그리고, 이는 개별적으로는 결코 높지 않는 소비전력이나, 일 기관 전체로는, 나아가 일 국가 전체로는 막대한 에너지의 낭비로 이어지게 된다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 전원 콘센트 자체에서 전원을 완전 차단하여 대기전력을 제로로 만드는 스위치를 갖는 콘센트가 개발돼 있는가 하면 (제1 종래기술), 한편으로는 대한민국 특허공개 제2013-0043923호 (전원공급장치 및 그를 포함하는 화상형성장치) 와 같이, 파워 스위치의 온/오프를 인식하여 전원을 완전 차단하기 위한 별도의 추가적인 복잡한 장치를 제안하기도 한다(제2 종래기술).

그러나, 상기 제1 종래기술의 경우, 그럼에도 불구하고 현실적으로 여러가지 이유로, 사용자가 콘센트의 전원 완전 차단 스위치를 오프하지 않고 자리를 뜨는 경우가 대부분이며, 제2 종래기술의 경우, 대단히 복잡하고 고비용의 별도의 장치를 추가하여야 하므로, 이러한 장치를 일반 PC에 장착하기가 주저되는 것이 사실이다.

이에, 본 발명자는, 아주 단순하면서도 자동으로 대기전력을 최소화한 컴퓨터 전원공급장치를 제공하기 위한 것으로, 대한민국 특허 제1328393호 (명칭: 대기전력이 절감되는 컴퓨터 전원공급장치) 를 제안한 바 있는바, 이를 제3 종래기술로서 설명한다.

상기 제3 종래기술은, 도 2에서 보듯이, CPU(11), SIO(12), 파워 버튼(13), 칩셋(14), 리셋 버튼(15), 제1 배터리(16), LAN(18) 및 슈퍼IO(19)를 갖는 메인 보드(10); 상기 메인 보드에 전원을 공급하는 SMPS(20); 상기 SMPS의 대기전력 공급을 제어하는 마이컴(30); 상기 메인보드와 SMPS 간의 신호 및 대기전력 커넥팅을 매개하는 파워 커넥터(60); 및 상기 마이컴의 제어에 따라 대기전력 온/오프를 스위칭하는 스위칭부(40); 를 포함하여 이루어지며, 상기 마이컴(30)은 파워 전원의 대기전력(5VSB)을 상기 스위칭부(40)에 의해 제어함으로써, 메인보드에 공급되는 대기전원을 통제하는 것을 특징으로 한다.

즉, 상기 제3 종래기술의 전원공급장치는, 도 2에서 보는 바와 같이, 기존의 CPU(11), SIO(12), 파워 버튼(13), 칩셋(14), 리셋 버튼(15), 배터리(16), 리쥼 리셋(17), LAN(18), 슈퍼IO(19) 등을 갖는 메인 보드(10)와, 상기 메인 보드에 전원을 공급하는 SMPS(20), SMPS의 대기전력 공급을 제어하는 마이컴(30) 및 마이컴의 제어에 따라 대기전력 온/오프를 스위칭하는 스위칭부(40)를 포함하여 이루어진다. 미설명부호 '50'은 PC 케이스의 파워스위치이며, '60'은 메인보드와 SMPS 간의 파워 커넥터이다.

상기 제3 종래기술에서는, 파워 커넥터(60)가 메인보드(10)와 SMPS(20) 간의 신호 및 대기전력 커넥팅을 매개하는바, SMPS(20)와 상기 파워 커넥터와는 23개 핀으로 접속되어지고, 대신 하나의 핀인 +5V 대기전력선(+5VSB)은 파워 커넥터 대신 마이컴(30) 및 스위칭부(40)와 접속되어 진다는 점이 도 1의 종래의 전원공급장치와 상이하다. 상기 스위칭부(40)는, 파워스위치용 IC이거나, FET 회로로 이루어질 수 있다.

이외에도, 마이컴(30)은, SMPS(20)로부터 SMPS굳 신호(PS_ON#) 혹은 파워굳 신호(PWR_ON) 중의 어느 하나 혹은 양자 모두의 신호를 SMPS(20)로부터 수신받는다. 상기 파워굳 신호(PWR_ON)는 CPU(11) 및 칩셋(14)으로도 인가된다.

한편, 상기 마이컴(30)은 또한, 외부의 케이스 파워 스위치(50)로부터의 스위칭 신호(CASE_PWR_BTN)에 의해 대기전력 공급 개시 동작을 시작하게 되며, 이에 따라 +5V의 대기전력(+5VSB)을 상기 스위칭부(40)를 통해 5V 대기신호(P5V_STBY)로서 메인 보드(10)로 인가하게 되는바, 상기 스위칭부(40)는 상기 마이컴(30)의 제어신호(5VSB_SW)가 '온'일 경우에, 상기 SMPS(20)로부터의 +5V 대기전력(+5VSB)을 5V 대기신호(P5V_STBY)로서 메인 보드(10)로 인가하게 된다.

SMPS(20) 파워 커넥터로부터 메인보드(10) 파워 커넥터로 PC 정상동작 전력 +12V 및 -12V 라인, +5V 대기전력선 및 +3.3V 전력선, 그리고 파워굳(PWR_ON) 신호가 간다. 다만, 5V 대기전력선(5VSB)은, 스위칭 장치(40)로 가며, 다시 스위칭 장치(40)에서 메인보드 파워 커넥터로 대기전력 신호(P5V_STBY)가 간다.

더욱이, 마이컴(30)으로부터 스위칭부(40)로 대기전원 스위치 신호(5VSB_SW)가, 그리고 메인 파워 버튼(12)으로 파워 버튼 신호(MB_PWR_BTN)가 간다.

역으로, 메인보드(10) 파워 커넥터로부터 SMPS(20) 파워 커넥터로 SMPS굳(PS_ON#) 신호가 간다.

이들 동작을 더 상세히 설명하면, 먼저, 상기 제3 종래기술의 마이컴(30)은 파워 전원의 대기전력(5VSB)을 상기 스위칭부(40)에 의해 제어함으로써, 메인보드에 공급되는 전원을 통제하는데, 보통 전원이 오프되는 것은 커넥터 간의 오가는 파워굳(PWR_ON) 및/또는 SMPS굳(PS_ON#) 신호를 마이컴에서 감지하여, 전원이 오프일 경우에는 5V 대기전원을 오프해 주면 된다. 즉, 이 경우, 메인보드에 대기전력이 공급되지 않기 때문에, 컴퓨터의 전원을 켤 수 없는 것이다.

한편, PC 사용자가 케이스 파워 스위치(50)를 누르면, 이 신호에 의해 상기 제3 종래기술의 마이컴(30)이 활성화되며, 마이컴은 커넥터 간의 오가는 파워굳(PWR_ON) 및/또는 SMPS굳(PS_ON#) 신호를 감지하여, 전원이 온일 경우에는 스위칭부(40)로의 제어신호(5VSB_SW)를 턴온하여, 5V 대기전원(5VSB)이 메인보드로 인가되도록 하는 것이다. 아울러, 메인보드의 파워 버튼(13)이 온되면, SIO(12)로 입출력 개시명령이 하달되고, SIO(12)는 파워 커넥터(60)를 통해 SMPS(20)로 파워서플라이굳(PS_ON#)을 발하는바, SMPS는 상황이 정상일 경우, 파워굳(PWR_ON) 신호를 역시 커넥터(60)를 통해 메인보드(10)로 전달하면서, 메인보드 동작전원(+12V)를 활성화하는 것이다.

따라서, 상기 제3 종래기술에 의하면, 컴퓨터 기동 시스템의 대기전력에 해당하는 1W의 대기전력을 소비하지 않고, 마이컴의 대기전력에 해당하는 0.1W 정도의 대기전력만으로 스탠바이 및 컴퓨터 기동이 가능해 진다는 장점이 있다.

그런데, 시스템 전원 '온' 및 '오프' 상태만을 갖는 종래의 시스템과 달리, 최근의 PC들은 S1 내지 S5 모드를 채택하여, 다양하게 세분화된 모드를 채택하고 그에 따라 속도와 자원 활용도를 높인 가장 효율적인 시스템 동작을 하게 된다. 참고로, S0 모드는 컴퓨터 동작 모드이고, S1 모드는 프로세서가 아이들(idle) 상태로서 저전력 공급 상태이나 여전히 램에 전원이 공급되어야 하는 상태이고, S2 모드는 프로세서가 딥슬립(deep sleep)모드로서 그러나 여전히 램에 전원이 공급되는 상태이며, S3모드 (절전/대기모드)의 경우는 데이터를 메모리에 저장하고 최소 전원을 유지하는 방식이기 때문에 이 경우에도 여전히 +5V SB를 OFF하면 안 된다. 이때 DDR 메모리의 타입에 따라 조금씩 다르게 출력되지만 VDD 전원이 1.2~1.5V가 계속 유지되는바, 이때에는 메모리와 RTC등 일부에만 전원이 공급된다. 반면, S4 모드 (최대절전모드) 에서는 데이터를 하드디스크에 저장하고 시스템의 모든 전원을 끈다. 즉, 전원 OFF와 거의 동일한 상태가 된다. 이때에는 메모리의 VDD 전원은 전원 OFF 때와 같이 0V 출력된다. 따라서, VDD 신호 하나로 대기전력 차단과 관련한 체크가 가능하게 되는 것인바, 다시 정리하자면, 시스템 대기전력을 OFF 조건인 전원 OFF 및 S4 모드의 경우에는 VDD 신호는 0V이고, 대기전력 ON 조건인 시스템 동작(전원 ON 상태) 및 S3(절전/대기 모드)의 경우에는, VDD 신호는 1.2~1.5V 를 출력하게 된다.

따라서, 이와 같은 최근의 S0~S5 모드를 갖는 시스템의 경우에는, 상기 제3 종래기술의 경우에도, 이러한 대기전력을 차단하기 위해서는 전원의 상태를 모두 확인할 필요가 있는데, 종래의 방법으로는 1) SMPS 내부에 인가되는 전류를 측정하거나, 2) '파워굳' 등의 몇 가지 신호를 더 확인하여 체크하였는데, 1) 전류를 체크하는 경우 고가의 ADC(Analog to Digital Converter) 및 주변회로가 필요하여 대기전력 1W를 줄이는 비용대비 효용가치가 없으며, 2) 또한 '파워굳' 등의 신호를 통하여 체크하는 경우 하나의 신호로 모든 전원을 확인할 수 없기 때문에 여러 신호를 입력받고 전원상태를 체크하기 위하여 복잡한 구조를 가지고 있어 생산 효율성이 떨어진다는 문제점이 발생한다.

한편, 종래의 일반적인 파워온 동작에 대하여, 도 3 내지 도 7을 참조하여 설명한다.

도 3은 종래의 일반적인 파워온 동작의 개념을 설명하는 도면인바, 종래는 도 3에서 보는 바와 같이, 전원 버튼이 '온'되면, 수퍼IO(19) 내의 PS_ON 회로(19a)가 이를 인식하고, 칩셋(14)의 사우스브릿지와 통신하면서, 메인보드(10)의 SIO(12)의 20핀짜리 커넥터의 PS_ON# 단자를 활성화시켜 메인보드(10)로 파워가 인가되도록 한다.

이상의 도 3의 PS_ON 회로(19a)의 블록도의 일예가, 도 4에 상세히 도시되어 있다. 즉, 도 4에서, 전원 버튼에 해당하는 스위치(S1)가 눌려지면, '로우' 레벨로 떨어지면서, PS_ON 회로(19a)가 활성화되는바, 각종 전압이 SMPS로부터 메인 보드로 인가된다(도 5의 타이밍챠트 참조).

다른 한편, 도 6은 종래의 일반적인 파워온 동작의 개념을 설명하는 또다른 예의 도면인바, 역시 전원'온' 스위칭(PWR)이 행해지면, 칩셋(14)이 P.ON 신호를 SIO(12)로 출력하고, 다시 SIO(12)는 P.ON 신호를 메인보드의 커넥터의 PS_ON# 단자로 출력하여, 전원이 SMPS로부터 메인보드로 인가되도록 한다.

도 7은 도 6의 각 신호들의 타이밍 챠트인바, VAC가 활성화(AC 전원이 인가)되면, PS_ON# 신호가 '로우' 레벨로 떨어지면서 활성화되고, 각종 전압이 SMPS로부터 메인보드로 인가되면서, 파워굳 신호로 응답하게 된다.

즉, 종래는 도 6에서와 같이, PS_ON# 신호(SMPS 전원 On)도, +5V SB신호를 먼저 On한 후, 메인보드의 전원 '온' 스위치 단에 연결하여 사우스브리지와 Super I/O 칩셋을 통하여 SMPS에 PS_ON#신호를 발생하여, 케이블의 연결이나 개조 작업성이 좋지 않아, 결국 생산성이 낮았다.

다른 한편, 본 발명자는, 이상의 문제점을 해결하고자, 다양한 동작 모드를 갖는 컴퓨터 시스템에서도, 아주 단순하면서도 자동으로 대기전력을 최소화한 컴퓨터 전원공급장치를 제공하기 위하여, 도 8 내지 도 10에서 보는 바와 같은 대기전력이 절감되는 컴퓨터 전원공급장치를 제안하여 특허 제1623756호로 특허받은 바 있다. 이를 도 2 및 도 8 내지 도 10을 참조하여 설명한다.

도 8은 제4 종래기술에 따른 대기전력이 절감되는 컴퓨터 전원공급장치의 블록도이고, 도 9는 제4 종래기술에 따른 대기전력이 절감되는 컴퓨터 전원공급장치의 상세 회로도이며, 도 10은 제4 종래기술에 따른 대기전력이 절감되는 컴퓨터 전원공급장치의 마이컴의 동작흐름도이다.

먼저, 제4 종래기술의 발명을 도 8의 블록도로 개략적으로 설명하면, 먼저 PC 전원(50)이 '온'인지를 감지하고, 이에 연동하여 SMPS(20)에서 메인보드로 가는 ATX 파워 케이블의 PS_ON# 신호를 '로우' 레벨로 활성화하여, 5V SB 라인을 제외한 라인이 메인보드로 가도록 한다. 이때, 5V SB 라인은 메인보드로 직접 가지 않고, 마이컴(30) 및 제1 스위칭부(40) 등에 Vcc를 제공하며, 이들을 활성화하는바, 이에 따라 파워컨트롤 신호(PWR_CTRL)를 활성화하여 상기 제1 스위칭부(40)로 출력하고, 이에 응하여 상기 제1 스위칭부(40)는 파워 출력 신호(PWR_OUT)를 메인보드의 5V SB 단자로 보냄으로써, 메인보드로 모든 전원공급이 되면서 메인보드를 동작시키게 된다.

이때, 상기 마이컴(30)은, PS_ON# 신호를 SMPS(20)에 인가하여 SMPS를 턴온시키고 이에 응하여 상기 신호 및 이에 연동된 공통접지 신호가 SMPS로부터 메인보드(10)로 ATX 케이블을 통해 다른 신호 및 전원이 인가되도록 함으로서 메인보드를 동작시킬 수도 있으나, 도 8에서와 같이, 상기 마이컴(30)이 SMPS를 경유하지 않고 제2 스위칭부(41)를 통하여, PS_ON# 신호를 직접 메인보드로 인가하되, 메인보드의 파워 버튼(13) -> PS_ON 회로(19a) -> 파워커넥터(60)의 PS_ON# 단자로 인가하는 것도 가능하다.

이들 회로를, 도 9를 참조하여 더 상세히 기술하면, 마이컴(30)의 스위칭입력(SW_IN) 단자(칩의 16번 핀)를 통하여, PC 전원 '온' 스위치(50)의 온/오프 상태를 감지하게 된다.

이후, 마이컴(30)은, 공통 접지 단자를 활성화 ('하이'에서 '로우'로 감) 하여, 5V, 3.3V, 12V, 파워 굳(PWR_OK) 신호 라인 등이 모두 메인 보드의 단자로 가도록 활성화하여, 각종 파워가 SMPS로부터 메인보드로 인가되도록 한다. 아울러, PS_ON# 단자(칩의 2번 핀)를 통해 PS_ON# 신호를 SMPS(20)로 출력하고 ATX 파워 케이블을 통해 메인보드(10)의 파워 커넥터(60)의 해당 단자로 연결되도록 할 수도 있고, 혹은 도 9에서와 같이, 마이컴의 일례로 5번 단자를 통해 SW_OUT 신호를 제2 스위칭부(41)로 출력하고, 상기 스위칭 신호가 메인 보드 내의 파워 버튼# (13)을 통해 슈퍼IO(19)의 PS_ON 회로(19a)를 활성화함으로써, 결국 파워 커넥터(60)의 해당 단자로 연결되도록 할 수도 있다.

한편, 전원 제어 시그널(PWR_CTRL)은 마이컴(30)의 14번 핀을 통해 출력되어, 스위칭부(40)의 제1 및 제3 트랜지스터(Q1, Q3)를 활성화하여, 파워 출력(PWR_OUT) 신호를 메인보드(10)의 커넥터의 5V 스탠바이 신호 단자로 출력한다. 이는 최종적으로, 메모리의 기능을 포함하는 메인 보드(컴퓨터)가 동작함을 의미한다.

마지막으로, 메인보드(10)의 메모리(일례로 DDR3)로 공급되는 전압은, 감지부(70)의 제4 트랜지스터(Q4)에 의해 감지되는바, 그 결과는 파워굳(GD_PWR) 단자(마이컴 칩의 15번 핀)를 통해 마이컴으로 알려진다.

이상의 제4 종래기술의 마이컴의 동작을 도 10을 참조하여 다시 한번 상술한다.

먼저, 본 발명에서의 마이컴(30)은 시스템 대기 전원이 오프 상태인 경우에 (AC 전원이 입력되지 않는 상태에서) 진행되는바, 먼저 시스템 대기 전원이 오프 상태인가? 여부를 판단하며(S1), 그러한 경우에 PC 전원 스위치가 '온'인가? (컴퓨터 전원 스위치가 켜져 있는가?) 여부를 판단하는바(S2), 만약 그렇지 않으면 일정 시간 지연 후 피드백하여 계속해서 체크하며, '예스'인 경우에는, 다음 단계로 진행하여, 파워컨트롤 신호(PWR_CTRL)를 활성화하여 상기 스위칭부(40)로 출력하고, 이에 응하여 상기 스위칭부(40)는 파워 출력 신호(PWR_OUT)를 메인보드의 5V SB 단자로 보냄으로써, 메인보드로 모든 전원공급이 되게 하면서(S3), 동시에 파워 버튼#(13)을 활성화하고 PS_ON# 신호를 활성화하여, 메인보드를 동작시키게 된다(S4').

즉, 마이컴(30)이 PC 전원 스위치가 '온'이라는 신호를 받고, 제1 스위칭부(40)로의 파워컨트롤 신호(PWR_CTRL)를 활성화하여 상기 제1 스위칭부(40)를 통해 파워 출력 신호(PWR_OUT)를 메인보드의 5V SB 단자로 보냄으로써, 메인보드로 모든 전원공급이 되게 함과 동시에(S3), 또다른 제2 스위칭부(41)로 스위칭아웃(SW_OUT) 신호를 출력하는바, 이에 상기 제2 스위칭부(41)의 트랜지스터(Q2)가 턴온되고, 상기 메인보드의 파워버튼(13)으로 PS_ON# 신호를 인가하게 되는바, 이에 파워버튼(13) 및 메인보드의 슈퍼I/O(19)의 PS_ON 회로(19a)를 통해, 상기 커넥터(60)의 PS_ON# 단자를 활성화하여, 결국 메인보드를 동작시키게 된다(S4').

이후, 메인보드의 메모리(10a)로 공급되는 전압(V_DD)을 체크하여(S5), 일정 전압(일례로 0.7V) 미만인지 여부를 판단하여(S6), 이상이면 (이때는 램이 동작 중이므로), 5V SB 전원 '온' 상태를 그대로 유지하여 메인보드로의 파워 공급을 계속하며, 그렇지 않은 경우에는 메모리가 작동을 멈춘 것으로 인식하여, 파워컨트롤 신호(PWR_CTRL)를 비활성화하여 상기 스위칭부(40)로 출력하고, 이에 응하여 상기 스위칭부(40)는 파워 출력 신호(PWR_OUT)를 디스에이블시켜 시스템 대기전력을 '오프'시키게 된다(S7).

즉, 상기 종래기술에서 상술한 바와 같이, S3 모드 (절전/대기모드)의 경우는 +5V SB를 OFF하면 안 되며, 반면, S4 모드 (최대절전모드) 에서는 데이터를 하드디스크에 저장하고 시스템의 모든 전원을 끈다. 즉, S4 모드 및 전원 OFF인 S5 모드에서 0V 가 출력된다. 따라서, VDD 신호 하나로 대기전력 차단과 관련한 체크가 가능하게 되는 것인바, 다시 정리하자면, 시스템 대기전력을 OFF 조건인 전원 OFF 및 S4 모드의 경우에는 VDD 신호는 0V이고, 대기전력 ON 조건인 시스템 동작(전원 ON 상태) 및 S3(절전/대기 모드)의 경우에는, VDD 신호는 1.2~1.5V 를 출력하게 된다. 따라서, 상기 S5 및 S6 단계에서, 메모리로 공급되는 전압(V_DD)을 체크하여(S5), 일정 전압(Vr: 일예로 0.7V) 미만인지 여부를 판단하여(S6), 그 이상이면 5V SB 전원 '온' 상태를 그대로 유지하며, 그 미만(V_DD < Vr)이면, 시스템 대기전력을 '오프'시키는 것이다(S7).

상기 제4 종래기술은, 메모리로 공급되는 전압(V_DD)을 체크하는 비교적 간단한 방법으로 S3 및 S4 모드를 인식하고, 메모리 등의 시스템에 여전히 전원 공급이 필요한 S3 모드에서는 5V 대기 전원을 계속 공급하고, 그렇지 않은 S4 모드에서는 대기 전원을 차단하여 대시 모드에서의 전력을 절감하는 방법을 제공하되, 그것도 추가적인 케이블 공사를 하지 않고도 행할 수 있다는 장점이 있기는 하다.

그런데, 전체 시스템의 모드가 S0~S2의 동작 모드이더라도, CPU 사용 상태에 따라서 CPU 및 VGA 드라이버의 소비 전력을 차등 적용하기 위한 세부적인 파워 에너지 절약에 대해서 까지는 대비가 없는 실정이다.

더욱이, 본 발명자는 컴퓨터 시스템에서의 다양한 전력관리방법을 제안하였는바, CPU 상태 (C0~C7 모드) 나 CPU 코어의 사용비율이나 그래픽카드의 화면변화율이나 주변장치의 상태와 같은 특정 팩터만을 가지고 판단하여 전력관리를 하는 방식을 제안하였기에, 일부 오류가 있을 수 있기도 하였다.

예를들어, CPU 상태만으로 절전 동작을 실행하게 되면, 유저가 e-북을 읽고 있는 경우와 같이, 조그마한 글씨를 읽고 있을 경우에 화면변화나 CPU 상태가 거의 정지상태이지만 여전히 유저가 컴퓨터를 사용 중임에도 불구하고, 유저가 사용중이 아닌 것으로 판단하여 소비전력을 줄이기 위해 대부분의 컴퓨터 자원을 비활성화 상태로 진행할 수가 있다.

대한민국 특허공개 제2013-0043923호 (특허출원 제2011-0108115호) 대한민국 특허 제1328393호 (명칭: 대기전력이 절감되는 컴퓨터 전원공급장치) 대한민국 특허 제1623756호 (명칭: 시스템 메모리 전원을 활용한 대기전력 차단장치의 대기전력 차단 방법)

다른 한편, 미국의 사무용 전기전자 장비들에 의한 총 소비전력 중에서, 네트워크 설비, 서버, PC 및 워크스테이션과 프린터 등의 영상장치들에 의한 소비량은 약 60%에 달한다고 알려져 있는바, 결국 네트워크 설비로 인한 소비전력이 총 IT 장비들의 소비전력의 60% 가량을 차지한다는 것이다.

이와 같은 상황에서, 본 발명자는 네트워크 신호를 이용하여 컴퓨터 시스템의 소비 전력을 절감하는 기술을 개발하였는바, 본 발명의 목적은, 1) BIOS에서 프로그래밍 가능한 네트웍 LED 신호와 같은 네트워크의 GPIO 신호를 이용하여 대기전력을 차단하고, 2) 네트워크 데이터 사용량에 따라서 전송 속도 및 클럭 속도를 조절하며 (일례로 1Gb/s에서 100 Mb/s로, 다시 10 Mb/s로), 및/또는 네트워크 파이(PHY) 트랜시버를 선택적으로 비활성화하며, 3) 네트워크의 사용량 및 컴퓨터 사용로드에 따라서 주변장치를 선택적으로 제어함으로써, 소비전력을 절감하는 네트워크 신호를 이용한 컴퓨터 시스템의 전력 절감 방법을 제공하는 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 네트워크 신호를 이용한 컴퓨터 시스템의 전력 절감 장치는, CPU(11), 칩셋(14), PCI 버스(15), 메모리(10a)와 네트워크 디바이스(18), 및 OS(10c)를 포함하는 메인 보드(10); 커넥터를 통해 상기 메인 보드와 접속되는 전원공급부(20); 그리고 각종 주변 장치들; 을 포함하는 컴퓨터 시스템에서의 네트워크 신호를 이용한 컴퓨터 시스템의 전력 절감 장치로서, 상기 네트워크 디바이스(18)는, 동작상태 감지부(18a)와 동작상태 제어부(18b)로 이루어지며, 상기 메인 보드(10)와 전원공급부(20)의 대기전원 사이에는, 상기 동작상태 제어부(18b)에 의해 제어되는 스위칭부(51)가 개재되어, 메인보드로의 대기전원 공급을 제어하며, 상기 동작상태 감지부(18a)는, 트랜시버/리시버 상태, 네트워크 LED 상태 및 네트워크 사용율을 감지하며, 상태 레지스터값을 읽어서 컴퓨터 시스템의 각종 동작상태 정보를 입수하는 기능을 행하며, 상기 동작상태 제어부(18b)는, 상기 동작상태 감지부(18a)에 의해 감지된 컴퓨터 시스템의 동작상태를 받아서 절전을 행하되, i) 네트워크 데이터 사용량에 따라서 전송 속도를 다운시키는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 동작상태 제어부(18b)는, 상기 동작상태 감지부(18a)에 의해 감지된 컴퓨터 시스템의 동작상태를 받아서 절전을 추가로 행하되, ii) 네트워크의 GPIO 포트 신호를 상기 스위칭부(51)로 출력하여 대기전원의 온/오프를 행하는 것을 특징으로 한다.

더욱 바람직하게는, 상기 동작상태 제어부(18b)는, 상기 동작상태 감지부(18a)에 의해 감지된 컴퓨터 시스템의 동작상태를 받아서 절전을 추가로 행하되, iii) 네트워크 데이터 사용량에 따라서 네트워크 파이(PHY) 로의 전원공급을 차단하여 PHY 트랜시버를 선택적으로 비활성화하며, 더욱이 iv) 네트워크의 사용량 및 컴퓨터 사용로드에 따라서 주변장치를 선택적으로 제어함으로써, 결국 소비전력을 절감하는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 네트워크 신호를 이용한 컴퓨터 시스템의 전력 절감 방법은, CPU(11), 칩셋(14), PCI 버스(15), 메모리(10a)와 네트워크 디바이스(18), 및 OS(10c)를 포함하는 메인 보드(10); 커넥터를 통해 상기 메인 보드와 접속되는 전원공급부(20); 그리고 각종 주변 장치들; 을 포함하되, 상기 네트워크 디바이스(18)는 동작상태 감지부(18a)와 동작상태 제어부(18b)로 이루어지는 컴퓨터 시스템에서의, 네트워크 신호를 이용한 컴퓨터 시스템의 전력 절감 장치를 이용한 네트워크 신호를 이용한 컴퓨터 시스템의 전력 절감 방법으로서, (a) 네트워킹이 개시되어 초기화하는 단계(S11,S12); (b) 상기 (a) 단계 후, 네트워크에 링크가 되었는지 여부를 확인하는 링크신호 확인을 하게 되는 단계(S13); (c) 상기 (b) 단계에서의 판단 결과, 링크신호 확인이 안 되면 반복해서 수행하고, 링크신호 확인이 되면, 전송 속도 및 PHY 레귤레이터의 전원 전압을 초기치로 설정하는 단계(S14); (d) 상기 (c) 단계 후, 네트워크 사용율이 상위 임계치 이상인지를 체크하게 되는 단계(S15); (e) 상기 (d) 단계에서의 판단 결과, 네트워크 사용율이 상위 임계치 이상인 경우에, 전송 속도 및 전압이 정해진 최고치에 달하였는가 여부를 판단하는 단계(S16); (f) 상기 (e) 단계에서의 판단 결과, 상기 최고치에 달한 경우에는 스피드업 및 전압 상승을 시키지 않고 상기 (d) 단계로 리턴하여 반복수행하고, 상기 최고치에 달하지 않은 경우에는 네트워크 속도를 스피드업시키고 PHY 레귤레이터 전원 전압도 그에 응하여 상승시키게 되는 단계(S17); (g) 상기 (d) 단계에서의 판단 결과, 상기 네트워크 사용율이 상위 임계치 미만인 경우에, 네트워크 사용율이 하위 임계치 이하인지 여부를 판단하게 되는 단계(S25); 및 (j) 상기 (g) 단계에서의 판단 결과, 상기 네트워크 사용율이 하위 임계치보다는 크면 (하위 임계치 보다는 크나 상위 임계치 미만인 경우에는), 상기 (d) 단계로 리턴하여 반복해서 수행하고, 하위 임계치 이하이면 네트워크 속도를 스피드다운시키고 PHY 레귤레이터 전원 전압도 그에 응하여 다운시키는 단계(S27); 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, (h) 상기 (j) 단계 이전에, 상기 (g) 단계에서의 판단 결과, 전송 속도 및 전압이 정해진 최저치에 달하였는가 여부를 판단하여(S26), 아직 최저치가 아니면 상기 (j) 단계로 이행하고, 이미 최저치까지 떨어진 경우에는 스피드다운 및 전압 다운을 시키지 않고 네트워크 슬립 모드로 이행하게 되는 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

더욱 바람직하게는, 상기 네트워크 슬립 모드는, (k) 유저가 컴퓨터 사용 중인지 여부를 체크하는 단계(S31); (m) 상기 (k) 단계에서의 판단 결과, 사용 중이면 반복해서 체크하고, 사용 중이 아닌 것으로 판단되면, 트랜시버/리시버가 로우 상태이면서 인터넷 사용율이 특정 하한치 이하인지 여부를 체크하는 단계(S32); 및 (n) 상기 (k) 단계에서의 판단 결과, 'No' 인 경우에는, 사용상태는 아니나 인터넷 동작 중으로 파악하여 대기하고, 'Yes' 인 경우에는, 슬립 모드로 이행하면서 비활성된 PCI 장치만을 절전모드로 가도록 하는 단계(S33); 로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

한층 더 바람직하게는, 상기 네트워크 슬립 모드는, (p) 상기 (n) 단계 후, 슬립 모드에서 일정 시간 동안 상기 트랜시버/리시버가 로우 상태이면서 인터넷 사용율이 특정 하한치 이하인지 여부를 다시 체크하는 단계(S34,S35); 및 (q) 상기 (p) 단계에서의 판단 결과, 그렇지 않은 경우에는 상기 (p) 단계를 반복해서 수행하고, 일정 시간 이상 상기 트랜시버/리시버가 로우 상태이면서 인터넷 사용율이 특정 하한치 이하인 상태가 계속된 것으로 판단되면, 딥 파워다운 모드 (DEEP_POWER_DOWN MODE) 로 이행하면서 비활성 PCI 장치도 최대절전모드로 가게 하게 하는 단계(S33); 를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

가장 바람직하게는, (r) 상기 (q) 단계 후, 다시 유저의 사용 상태 여부를 체크하게 되는 단계(S37); 및 (s) 상기 (r) 단계에서의 판단 결과, 여전히 유저의 사용 상태가 아닌 것으로 판단되면, 전원 오프 상태 여부를 기다려서(S38), 'GPIO 1'의 출력을 'L'로 하여 스위칭부(51)를 오프시킴으로써 전원공급부(SMPS)(20)로부터의 대기전력도 물리적으로 차단하는 단계(S39); 를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, (t) 상기 (r) 단계에서의 판단 결과, 유저 사용 상태인 것으로 판단되면, 일시적인 것인지 여부를 알기 위하여 "인터넷 쪽 패킷이 들어오는지 및 네트워크 사용율이 극한치 이하 인지" 여부를 판단하게 되는 단계(S40); 및 (u) 상기 (t) 단계에서의 판단 결과, 'No' 인 경우에는, 상기 (r) 단계로 리턴하여 반복해서 수행하고, 'Yes'인 경우에는, 상기 (b) 단계로 리턴하여 처음부터 다시 수행하는 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 네트워크 슬립 모드는, '수동 슬립 모드'('Passive Sleep Mode') 일 수 있고, '활성 슬립 모드'('Active Sleep Mode') 일 수도 있다.

상기 네트워크 슬립 모드의 경우에는, '활성 슬립 모드'('Active Sleep Mode')를 사용하되, 상기 (n) 단계에서 외부 이벤트 감지 (WOL) 기능을 오프시키며(S33'), 상기 (t) 단계에서의 판단 결과, 'Yes' 이면, 외부 이벤트 감지 (WOL) 기능을 '온' 시킨 후에(S41), 상기 (b) 단계로 리턴하는 것이 좋다.

본 발명에 따른 네트워크 신호를 이용한 컴퓨터 시스템의 전력 절감 방법에 따르면, 네트워크 신호를 이용하여 대기전력을 차단하고, 네트워크 데이터 사용량에 따라서 전송 속도 및 클럭 속도를 조절 및/또는 네트워크 파이(PHY) 트랜시버를 선택적으로 비활성화하며, 네트워크의 사용량 및 컴퓨터 사용로드에 따라서 주변장치를 선택적으로 제어함으로써, 소비전력을 절감하는 네트워크 신호를 이용하여 컴퓨터 시스템의 소비전력 절감이 가능하게 되었다.

상기 목적 및 효과 외에 본 발명의 다른 목적 및 이점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예에 대한 상세한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.

도 1은 종래의 컴퓨터 전원공급장치의 개념도.
도 2는 제3 종래기술에 따른 대기전력이 절감되는 컴퓨터 전원공급장치의 블록도.
도 3은 종래의 일반적인 파워온 동작의 개념을 설명하는 도면.
도 4는 도 3의 PS_ON 회로(19a)의 블록도.
도 5는 도 3의 각 신호들의 타이밍 챠트.
도 6은 종래의 일반적인 파워온 동작의 개념을 설명하는 또다른 예의 도면.
도 7은 도 6의 각 신호들의 타이밍 챠트.
도 8은 제4 종래기술에 따른 대기전력이 절감되는 컴퓨터 전원공급장치의 블록도.
도 9는 제4 종래기술에 따른 대기전력이 절감되는 컴퓨터 전원공급장치의 상세 회로도.
도 10은 제4 종래기술에 따른 대기전력이 절감되는 컴퓨터 전원공급장치의 마이컴의 동작흐름도.
도 11은 본 발명의 최적 실시예에 따른 컴퓨터 시스템의 전체 개략 구성도.
도 12 및 도 13은 본 발명의 제1 실시예에 따른 네트워크 신호를 이용한 컴퓨터 시스템의 에너지 절감 방법을 나타내는 동작흐름도.
도 12 및 도 14는 본 발명의 제2 실시예에 따른 네트워크 신호를 이용한 컴퓨터 시스템의 에너지 절감 방법을 나타내는 동작흐름도.
도 15는 네트워크 PHY 컨트롤 레지스터들의 일례.
도 16은 네트워크 PHY 상태 레지스터들의 일례.
도 17은 전압 레귤레이터 컨트롤 레지스터들의 일례.
도 18은 디바이스 컨트롤 레지스터를 이용한 전송 속도 조절의 일례.

이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하기로 한다.

도 11은 본 발명의 최적 실시예에 따른 컴퓨터 시스템의 전체 개략 구성도이고, 도 12 및 도 13은 본 발명의 제1 실시예에 따른 네트워크 신호를 이용한 컴퓨터 시스템의 에너지 절감 방법을 나타내는 동작흐름도이며, 도 12 및 도 14는 본 발명의 제2 실시예에 따른 네트워크 신호를 이용한 컴퓨터 시스템의 에너지 절감 방법을 나타내는 동작흐름도이다.

도 15는 네트워크 PHY 컨트롤 레지스터들의 일례이고, 도 16은 네트워크 PHY 상태 레지스터들의 일례이고, 도 17은 전압 레귤레이터 컨트롤 레지스터들의 일례이며, 도 18은 디바이스 컨트롤 레지스터를 이용한 전송 속도 조절의 일례이다.

다만, 첨부된 도면은 본 발명의 내용을 보다 쉽게 개시하기 위하여 설명되는 것일 뿐, 본 발명의 범위가 첨부된 도면의 범위로 한정되는 것이 아님은 당해 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 알 수 있을 것이다.

(본 발명의 최적 실시예에 따른 시스템 에너지 절감 장치)

우선, 본 발명의 최적 실시예에 따른 네트워크 신호를 이용한 컴퓨터 시스템의 전력 절감 장치에 대하여, 도 11을 참조하여 설명한다.

먼저, 본 발명에 따른 컴퓨터 시스템은, 도 11 에서 보는 바와 같이, CPU(11), 칩셋(14), PCI 버스(18), PCI 디바이스 PM (Power Management: 전원 관리자)(10d), USB 디바이스 PM (Power Management: 전원 관리자)(10e), 펌웨어(10f), 시스템 메모리(10a)와 네트워크 디바이스(18), 및 OS 및 애플리케이션(10c)과 펌웨어 및 MAC 어드레스(10g) 등을 포함하는 메인 보드(10); 상기 메인 보드와 24핀의 ATX(16)를 통해 직접 동작전원이 연결되며 한편 대기전원은 스위칭부(51)를 통해 연결되는 전원공급부(20); 그리고 각종 주변 장치들; 을 포함하여 이루어진다.

이때, 상기 네트워크 디바이스(18)는, OS 및 애플리케이션(10c)으로부터 각종 동작상태 정보를 받아서 동작상태를 감지하는 동작상태 감지부(18a)와, 상기 감지된 동작상태에 따라서 절전 동작을 수행하는 동작상태 제어부(18b)로 이루어지며, 이들은 PCI 버스(15)를 통해 PCI 디바이스 PM (10d) 및 USB 디바이스 PM (10e)과 통신한다.

더 구체적으로 설명하면, 상기 동작상태 감지부(18a)는, 트랜시버/리시버 상태, 네트워크 LED 상태 및 이더넷 사용량과 같은 네트워크 사용율을 감지하며, 그 외에도 도 16의 예에서 보는 바와 같은 상태 레지스터값을 읽어서 컴퓨터 시스템의 각종 동작상태 정보를 입수하는 기능을 행한다.

또한, 상기 동작상태 제어부(18b)는, 상기 동작상태 감지부(18a)에 의해 감지된 컴퓨터 시스템의 동작상태를 받아서 각종 주변장치의 절전을 행하게 되는바, 1) BIOS에서 프로그래밍 가능한 네트웍 LED 신호와 같은 네트워크의 GPIO 포트 신호를 상기 스위칭부(51)로 출력하여 대기전원의 온/오프를 행하고, 2) 네트워크 데이터 사용량에 따라서 전송 속도를 일례로 1Gb/s에서 100 Mb/s로, 다시 10 Mb/s로 다운시킴으로써 아울러 클럭 속도를 1/2, 1/5, 1/10 등으로 조절하며, 및/또는 네트워크 파이(PHY) 로의 전원공급을 차단하여 PHY 트랜시버를 선택적으로 비활성화하며, 더욱이 3) 네트워크의 사용량 및 컴퓨터 사용로드에 따라서 주변장치를 선택적으로 제어함으로써, 결국 소비전력을 절감하는 것이다. 그리고, 속도 조절 및 제어는, 일례로 도 15의 각종 PHY 컨트롤 레지스터들 및 도 17에서 보는 바와 같은 각종 전압 레귤레이터 컨트롤 레지스터들 및 도 18의 디바이스 레지스터의 값을 변경함으로써 이루어질 수 있다.

(본 발명의 제1 실시예에 따른 컴퓨터 시스템 전력 절감 방법)

이제, 본 발명의 제1 실시예에 따른 네트워크 신호를 이용한 컴퓨터 시스템의 전력 절감 방법에 대하여, 도 12 및 도 13을 참조하여 설명한다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 네트워크 신호를 이용한 컴퓨터 시스템의 전력 절감 방법은, 우선, 도 12 에서 보는 바와 같이, 네트워킹이 개시되어 네트워크 PHY에 Vcc 파워 '온'이 들어오면 이에 응하여 리셋 신호가 나가게 되며(S11), LAN_PWR_GOOD reset 신호를 내보내서 준비가 되었음을 알리며 LAN의 펌웨어를 로드하게 된다(S12).

이후, 네트워크에 링크가 되었는지 여부를 확인하는 링크신호 확인을 하게 되는바(S13), 링크신호 확인이 안 되면 반복해서 수행하고, 링크신호 확인이 되면, 일단 스타트를 하기 위해 초기치로 세팅하게 되는바, 본 실시예에서는 일반적인 10Mb/s 로 세팅되고, PHY 레귤레이터의 전원 전압은 0.7V로 설정하게 된다(S14).

이후, 네트워크 사용율이 상위 임계치 (일례로 90%) 이상인지를 체크하게 되는바(S15), 상기 S15 단계에서의 판단 결과 'Yes'인 경우에는 네트워크 속도를 스피드업시키게 되고 (일례로 10Mb/s에서 100Mb/s로, 100Mb/s에서 1Gb/s로, 1Gb/s에서 10Gb/s로), 마찬가지로 PHY 레귤레이터 전원 전압도 그에 따라 (일례로 0.7V에서 0.8V로, 0.8V에서 0.9V로, 0.9V에서 1.0V로) 상승시키게 된다(S17). 다만, 상기 스피드 업 및 전압 상승은 어느 한계치가 있을 수 밖에 없는바, 따라서 상기 S17 단계 이전에 최고치에 달하였는가 여부를 판단하여(S16), 이미 최고치에 달한 경우에는 스피드업 및 전압 상승을 시키지 않고 상기 S15 단계로 리턴하여 반복수행하게 된다. 상기 최고치는 일례로 1Gb/s 및 0.9V로 설정될 수도 있고, 혹은 10Gb/s 및 1.0V로 설정될 수도 있다.

한편, 상기 S15 단계에서의 판단 결과, 네트워크 사용율이 상기 상위 임계치 (일례로 90%) 미만인 경우에는, 반대로 네트워크 사용율이 하위 임계치 (일례로 10%) 이하인지 여부를 판단하게 되는바(S25), 하위 임계치보다는 크면 (즉, 하위 임계치 보다는 크나 상위 임계치 미만인 정상 상태인 경우에) 상기 S15 단계로 리턴하여 반복해서 수행하고, 하위 임계치 이하이면 네트워크 속도를 반대로 스피드다운시키게 되고 (일례로 10Gb/s에서 1Gb/s로, 1Gb/s에서 100Mb/s로, 100Mb/s에서 10Mb/s로), 마찬가지로 PHY 레귤레이터 전원 전압도 그에 따라 (일례로 1.0V에서 0.9V로, 0.9V에서 0.8V로, 0.8V에서 0.7V로) 다운시키게 된다(S27). 다만, 상기 스피드 다운 및 전압 다운 역시 어느 하한치가 있을 수 밖에 없는바, 따라서 상기 S27 단계 이전에 최저치에 달하였는가 여부를 판단하여(S26), 이미 최저치까지 떨어진 경우에는 스피드다운 및 전압 다운을 시키지 않고, 도 13 또는 도 14의 슬립 모드로 이행하게 된다.

이제, 도 13을 참조하여, 네트워크 슬립 모드의 제1 실시예에 대하여 설명하면, 먼저 유저가 사용 중인지? 여부 (일례로 모니터가 오프되었는지? 여부) 를 체크하는바(S31), 사용 중이면 (모니터 오프 상태가 아니면) 반복해서 수행하고, 사용 중이 아닌 것 (Monitor off 상태인 것) 으로 판단되면, 유저가 사용하지 않는 것으로 잠정적으로 판단되나, 다만 유저가 적극적으로 입력은 하지 않고 있지만 인터넷 상에서 동영상 등을 다운로드 중인 것일 수 있으므로 보다 확실성을 기하기 위하여 S33 단계를 추가한다. 즉, 트랜시버/리시버가 로우 상태이면서 인터넷 사용율이 특정 하한치 이하인지? (Tx / Rx=‘L’및 Usage ≤ 3%) 여부를 체크하여(S32), 그렇지 않은 경우에는 유저 사용상태는 아니나 인터넷 동작 중이므로 대기하고, 상기 S32 단계의 판단 결과 'Yes' 인 경우에는, 슬립 모드 (본 실시예에서는 Passive Sleep Mode) 로 이행하면서 비활성된 PCI 장치만을 절전모드로 가도록 세팅하게 된다(S33).

이후, 다시 확실성을 기하기 위하여, 슬립 모드에서 일정 시간 (일례로 1분) 동안 상기 트랜시버/리시버가 로우 상태이면서 인터넷 사용율이 특정 하한치 이하인지? (Tx / Rx=‘L’및 Usage ≤ 3%) 여부를 체크하여(S34, S35), 그렇지 않은 경우에는 상기 S34 및 S35 단계를 반복해서 수행하고, 일정 시간 (일례로 1분) 이상 상기 트랜시버/리시버가 로우 상태이면서 인터넷 사용율이 특정 하한치 이하인 상태가 계속된 것으로 판단되면, 딥 파워다운 모드 (DEEP_POWER_DOWN MODE) 로 이행하면서 비활성 PCI 장치도 최대절전모드로 가게하게 된다(S36).

이후, 다시 유저의 사용 상태 (일례로 Monitor on 상태) 여부를 체크하게 되는바(S37), 역시 유저 사용 상태가 아닌 것으로 판단되면, 최종적으로 전원 오프 상태 (네트워크 LED 상태) 여부를 기다려서(S38), 'GPIO 1'의 출력을 'L'로 하여 스위칭부(도 11의 51)를 오프시킴으로써 전원공급부(SMPS)(도 11의 20)로부터의 대기전력도 물리적으로 차단함으로써, 종료하게 된다.

한편, 상기 S37 단계에서의 판단 결과, 유저 사용 상태인 것으로 판단되면, 일시적인 것인지 여부를 알기 위하여 "인터넷 쪽 패킷이 들어오는지? 및 네트워크 사용율이 극한치 (일례로 3%) 이하인지?" 여부를 판단하게 되는바(S40), 상기 극한치 이하이면 다시 상기 S37 단계부터 반복해서 체크하고, 극한치 보다는 크면, 도 12의 S13 단계로 리턴하여, 처음부터 다시 시작하게 되는바, 즉, 네트워크에 링크가 되었는지 여부를 확인하는 링크신호 확인을 하게 된다.

참고로, 본 제1 실시예의 S33 단계인 슬립 모드는 'Passive Sleep Mode'를 예로 들어 설명하였는바, 본 'Passive Sleep Mode' 에서는, 외부에서 이벤트가 들어오는지 여부를 자동으로 체크하지 않으므로 전원 절감에는 유리하나, 외부이벤트가 들어올 경우에 유저가 의도적으로 시스템을 활성화시켜 주어야 한다.

(본 발명의 제2 실시예에 따른 컴퓨터 시스템 전력 절감 방법)

이제, 본 발명의 제2 실시예에 따른 네트워크 신호를 이용한 컴퓨터 시스템의 전력 절감 방법에 대하여, 도 12 및 도 14를 참조하여 설명한다.

본 발명의 제2 실시예에 따른 네트워크 신호를 이용한 컴퓨터 시스템의 전력 절감 방법은, 제1 실시예의 경우와 대동소이하나, 제1 실시예의 S33 단계인 '수동 슬립 모드'('Passive Sleep Mode') 대신 '활성 슬립 모드'('Active Sleep Mode')를 사용(S33' 단계)한다는 점만이 상이하다.

즉, 본 제2 실시예의 POWER_SAVE_MODE인 'ACTIVE SLEEP MODE'(S33')에서는 모든 디지털 및 아날로그 블록의 전원이 꺼지며, 다만 외부 이벤트 감지 (WOL: Wake On LAN) 기능이 있어 외부에서 이벤트가 발생시, 즉 링크 파트너가 감지되면, 자동으로 PHY에 자동으로 전원이 공급되어 네트워크 기능이 살아나는 모드 하에서의 전력 절감 방법이다. 따라서, 본 제2 실시예의 'ACTIVE SLEEP MODE'는 링크 파트너가 작동 중지되었거나 비활성이지만 PHY의 전원을 끌 수 없을 때 전원을 절약하는데 유용하다. 활성 슬립 모드에서 PHY는 여전히 NLP를 링크 파트너에게 정기적으로 보낸다. 이 모드는 PHYCR (레지스터 0x10) 의 비트 [9 : 8]에 2 진 '10'을 쓰면 활성화될 수 있다. (참고로, 제1 실시예의 'Passive Sleep Mode'의 경우에는 상기 비트에 '11'을 씀으로써 구별시킨다)

따라서, 본 제2 실시예에서는, '활성 슬립 모드'('Active Sleep Mode')를 사용(S33' 단계)하는 단계에서, 파워 소비량이 많은 외부 이벤트 감지 (WOL) 기능을 '오프'시켜 주도록 한다.

아울러, S36 단계의 'DEEP_POWER_DOWN' 모드를 활성화하기 전에 PHYCR (레지스터 0x10)에 비트 7을 설정해야 하며, PHY는 파워 사이클, 소프트웨어 리셋 또는 BMCR 레지스터의 비트 11 클리어에 의해 이 모드에서 벗어날 수 있다. 그러나 외부 PWDN 핀은 어설션되어야 하는바, PWDN 핀이 어설션된 상태로 유지되면 PHY는 전원이 차단된 상태로 유지된다.

추가적으로, 본 제2 실시예의 S40 단계에서도 "인터넷 쪽 패킷이 들어오는지? 및 네트워크 사용율이 극한치 (일례로 3%) 이하인지?" 여부를 판단하게 되는 점은 동일하고, 상기 극한치 이하이면 다시 상기 S37 단계부터 반복해서 체크하는 점도 동일하며, 상기 극한치 보다는 크면 도 12의 S13 단계로 리턴하여 처음부터 다시 시작하게 되는 점도 동일하나, 본 제2 실시예에서는 S40 단계에서 S13 단계로 리턴할 때에 상기 외부 이벤트 감지 (WOL) 기능을 '온' 시키면서(S41) 리턴하도록 하여야 한다.

이와 같은 본 발명의 네트워크 신호를 이용한 컴퓨터 시스템의 전력 절감 방법에 의하면, 1) 네트워크 데이터 사용율에 따라 속도 및 클럭을 다운하고 PHY 전원 전압을 다운하여 줌으로써 1차로 컴퓨터 시스템의 소비전력을 절약할 수 있고, 2) 역시 인터넷 사용율이 극한치로 떨어지는 경우에는 슬립모드 및 딥 파워다운 모드로 들어가면서 비활성화된 PCI 장치를 절전모드 및 최대절전모드로 비활성화하며, 3) 네트워크 LED 신호마저 오프되는 경우에는 대기전력 자체를 차단함으로써, 네트워크 신호를 이용한 컴퓨터 시스템의 전력 절감 방법을 제공하는 것이 가능하다.

이상에서는 본 발명의 일 실시예에 따라 본 발명을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 변경 및 변형한 것도 본 발명에 속함은 당연하다.

(종래기술)
10 : 메인보드
11 : CPU 12 : SIO (System IO)
13 : 파워 버튼 14 : 칩셋
15 : 리셋 버튼 16 : 제1 배터리
17 : 리쥼리셋 18 : LAN
19 : 수퍼IO (Super IO) 19a : PS_ON 회로
20 : 파워서플라이 (SMPS) 30 : 마이컴
40 : 제1 스위칭부 41 : 제2 스위칭부
50 : 케이스 파워 스위치 60 : 파워 커넥터
70 : V_DD 감지부
(본 발명)
10 : 메인보드 10a: 메모리
10c: OS 및 애플리케이션 10d: PCI 디바이스 PM
10e: USB 디바이스 PM 10f : 펌웨어
10g: 펌웨어 및 MAC 어드레스
11 : CPU 14 : 칩셋
15 : PCI 버스 16 : ATX 커넥터
18 : 네트워크 디바이스 18a : 동작상태 감지부
18b : 동작상태 제어부
20 : 전원공급부 (SMPS) 51 : 스위칭부

Claims

CPU(11), 칩셋(14), PCI 버스(15), 메모리(10a)와 네트워크 디바이스(18), 및 OS(10c)를 포함하는 메인 보드(10); 커넥터를 통해 상기 메인 보드와 접속되는 전원공급부(20); 그리고 각종 주변 장치들; 을 포함하는 컴퓨터 시스템에서의 네트워크 신호를 이용한 컴퓨터 시스템의 전력 절감 장치를 이용한 네트워크 신호를 이용한 컴퓨터 시스템의 전력 절감 방법으로서,
상기 네트워크 디바이스(18)는, 동작상태 감지부(18a)와 동작상태 제어부(18b)로 이루어지며,
상기 메인 보드(10)와 전원공급부(20)의 대기전원 사이에는, 상기 동작상태 제어부(18b)에 의해 제어되는 스위칭부(51)가 개재되어, 메인보드로의 대기전원 공급을 제어하며,
상기 동작상태 감지부(18a)는, 트랜시버/리시버 상태, 네트워크 LED 상태 및 네트워크 사용율을 감지하며, 상태 레지스터값을 읽어서 컴퓨터 시스템의 각종 동작상태 정보를 입수하는 기능을 행하며, 상기 동작상태 제어부(18b)는, 상기 동작상태 감지부(18a)에 의해 감지된 컴퓨터 시스템의 동작상태를 받아서 절전을 행하되, i) 네트워크 데이터 사용량에 따라서 전송 속도를 다운시키며,
상기 네트워크 신호를 이용한 컴퓨터 시스템의 전력 절감 방법은,
(a) 네트워킹이 개시되어 초기화하는 단계(S11,S12);
(b) 상기 (a) 단계 후, 네트워크에 링크가 되었는지 여부를 확인하는 링크신호 확인을 하게 되는 단계(S13);
(c) 상기 (b) 단계에서의 판단 결과, 링크신호 확인이 안 되면 반복해서 수행하고, 링크신호 확인이 되면, 전송 속도 및 PHY 레귤레이터의 전원 전압을 초기치로 설정하는 단계(S14);
(d) 상기 (c) 단계 후, 네트워크 사용율이 상위 임계치 이상인지를 체크하게 되는 단계(S15);
(e) 상기 (d) 단계에서의 판단 결과, 네트워크 사용율이 상위 임계치 이상인 경우에, 전송 속도 및 전압이 정해진 최고치에 달하였는가 여부를 판단하는 단계(S16);
(f) 상기 (e) 단계에서의 판단 결과, 상기 최고치에 달한 경우에는 스피드업 및 전압 상승을 시키지 않고 상기 (d) 단계로 리턴하여 반복수행하고, 상기 최고치에 달하지 않은 경우에는 네트워크 속도를 스피드업시키고 PHY 레귤레이터 전원 전압도 그에 응하여 상승시키게 되는 단계(S17);
(g) 상기 (d) 단계에서의 판단 결과, 상기 네트워크 사용율이 상위 임계치 미만인 경우에, 네트워크 사용율이 하위 임계치 이하인지 여부를 판단하게 되는 단계(S25); 및
(j) 상기 (g) 단계에서의 판단 결과, 상기 네트워크 사용율이 하위 임계치보다는 크면 (하위 임계치 보다는 크나 상위 임계치 미만인 경우에는), 상기 (d) 단계로 리턴하여 반복해서 수행하고, 하위 임계치 이하이면 네트워크 속도를 스피드다운시키고 PHY 레귤레이터 전원 전압도 그에 응하여 다운시키는 단계(S27);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 네트워크 신호를 이용한 컴퓨터 시스템의 전력 절감 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 동작상태 제어부(18b)는, 상기 동작상태 감지부(18a)에 의해 감지된 컴퓨터 시스템의 동작상태를 받아서 절전을 추가로 행하되, ii) 네트워크의 GPIO 포트 신호를 상기 스위칭부(51)로 출력하여 대기전원의 온/오프를 행하는 것을 특징으로 하는 네트워크 신호를 이용한 컴퓨터 시스템의 전력 절감 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 동작상태 제어부(18b)는, 상기 동작상태 감지부(18a)에 의해 감지된 컴퓨터 시스템의 동작상태를 받아서 절전을 추가로 행하되, iii) 네트워크 데이터 사용량에 따라서 네트워크 파이(PHY) 로의 전원공급을 차단하여 PHY 트랜시버를 선택적으로 비활성화하며, 더욱이 iv) 네트워크의 사용량 및 컴퓨터 사용로드에 따라서 주변장치를 선택적으로 제어함으로써, 결국 소비전력을 절감하는 것을 특징으로 하는 네트워크 신호를 이용한 컴퓨터 시스템의 전력 절감 방법.
삭제
제 1 항에 있어서,
(h) 상기 (j) 단계 이전에, 상기 (g) 단계에서의 판단 결과, 전송 속도 및 전압이 정해진 최저치에 달하였는가 여부를 판단하여(S26), 아직 최저치가 아니면 상기 (j) 단계로 이행하고, 이미 최저치까지 떨어진 경우에는 스피드다운 및 전압 다운을 시키지 않고 네트워크 슬립 모드로 이행하게 되는 단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 네트워크 신호를 이용한 컴퓨터 시스템의 전력 절감 방법.
제 5 항에 있어서,
상기 네트워크 슬립 모드는,
(k) 유저가 컴퓨터 사용 중인지 여부를 체크하는 단계(S31);
(m) 상기 (k) 단계에서의 판단 결과, 사용 중이면 반복해서 체크하고, 사용 중이 아닌 것으로 판단되면, 트랜시버/리시버가 로우 상태이면서 인터넷 사용율이 특정 하한치 이하인지 여부를 체크하는 단계(S32); 및
(n) 상기 (k) 단계에서의 판단 결과, 'No' 인 경우에는, 사용상태는 아니나 인터넷 동작 중으로 파악하여 대기하고, 'Yes' 인 경우에는, 슬립 모드로 이행하면서 비활성된 PCI 장치만을 절전모드로 가도록 하는 단계(S33);
로 이루어지는 것을 특징으로 하는 네트워크 신호를 이용한 컴퓨터 시스템의 전력 절감 방법.
제 6 항에 있어서,
상기 네트워크 슬립 모드는,
(p) 상기 (n) 단계 후, 슬립 모드에서 일정 시간 동안 상기 트랜시버/리시버가 로우 상태이면서 인터넷 사용율이 특정 하한치 이하인지 여부를 다시 체크하는 단계(S34,S35); 및
(q) 상기 (p) 단계에서의 판단 결과, 그렇지 않은 경우에는 상기 (p) 단계를 반복해서 수행하고, 일정 시간 이상 상기 트랜시버/리시버가 로우 상태이면서 인터넷 사용율이 특정 하한치 이하인 상태가 계속된 것으로 판단되면, 딥 파워다운 모드 (DEEP_POWER_DOWN MODE) 로 이행하면서 비활성 PCI 장치도 최대절전모드로 가게하게 하는 단계(S33);
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 네트워크 신호를 이용한 컴퓨터 시스템의 전력 절감 방법.
제 7 항에 있어서,
(r) 상기 (q) 단계 후, 다시 유저의 사용 상태 여부를 체크하게 되는 단계(S37); 및
(s) 상기 (r) 단계에서의 판단 결과, 여전히 유저의 사용 상태가 아닌 것으로 판단되면, 전원 오프 상태 여부를 기다려서(S38), 'GPIO 1'의 출력을 'L'로 하여 스위칭부(51)를 오프시킴으로써 전원공급부(SMPS)(20)로부터의 대기전력도 물리적으로 차단하는 단계(S39);
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 네트워크 신호를 이용한 컴퓨터 시스템의 전력 절감 방법.
제 8 항에 있어서,
(t) 상기 (r) 단계에서의 판단 결과, 유저 사용 상태인 것으로 판단되면, 일시적인 것인지 여부를 알기 위하여 "인터넷 쪽 패킷이 들어오는지 및 네트워크 사용율이 극한치 이하 인지" 여부를 판단하게 되는 단계(S40); 및
(u) 상기 (t) 단계에서의 판단 결과, 'No' 인 경우에는, 상기 (r) 단계로 리턴하여 반복해서 수행하고, 'Yes'인 경우에는, 상기 (b) 단계로 리턴하여 처음부터 다시 수행하는 단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 네트워크 신호를 이용한 컴퓨터 시스템의 전력 절감 방법.