PL205182B1 - Układ do zarządzania mocą zasilania w systemie z wewnętrznym koncentratorem USB - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest system komputerowy, a zwłaszcza układ do zarządzania mocą zasilania w systemie z wewnętrznym koncentratorem USB.

W systemach komputerowych rosnącą popularność wykazują połączenia uniwersalną magistralą szeregową („USB” -Universal Serial Bus). Fig. 1 przedstawia konwencjonalny system komputerowy zaopatrzony w złącza USB. Konwencjonalny system komputerowy 10 może być systemem komputerowym spośród systemów komputerowych obejmujących na przykład komputer typu notebook lub komputer stołowy. Konwencjonalny system komputerowy 10 zawiera komputer główny 12, pierwsze złącze USB 14, koncentrator USB 16 złącza USB 18 i 20 oraz zasilacz 22. Komputer główny 12 zawiera układy scalone, a zatem procesor (niepokazany wprost), na którym działa system operacyjny (niepokazany wprost) systemu komputerowego 10. Na przykład, komputer główny 12 może zawierać cztery układy scalone. Tak więc, komputer główny 12 może zawierać procesory, na których działa system operacyjny. Konwencjonalny system komputerowy 10 zawiera również złącze USB 14. Konwencjonalny system komputerowy 10 może zawierać i odpowiednio do potrzeb wykorzystywać inne złącze USB (nie pokazane wprost). Wskutek popularności możliwości łączenia USB, jest pożądane, aby konwencjonalny system komputerowy 10 miał dużą liczbę złączy USB. W związku z tym stosuje się koncentrator USB 16 łączący komputer główny 12 ze złączami USB 18 i 20. Zatem koncentrator USB 16 umożliwia zintegrowanie z systemem komputerowym 10 dodatkowych złącz USB 18 i 20. Koncentrator USB dla umożliwienia jego pracy może być dołączony do zasilacza 22 i być z niego zasilany. Zwykle konwencjonalny system komputerowy 10 posiada części składowe: komputer główny 12, złącze USB 14, koncentrator USB 16, złącza USB 18 i 20 oraz zasilacz 22, zintegrowane z obudową.

Jakkolwiek konwencjonalny system komputerowy 10 funkcjonuje, to specjalista łatwo zauważy, że konwencjonalny system komputerowy 10 może zużywać więcej mocy, niż potrzeba. W przypadku niektórych systemów operacyjnych i procesorów, wykorzystywanie urządzenia USB dołączonego do złącza USB wyklucza wejście procesora w stan najniższego poziomu zasilania, znany jako stan C3. Innymi słowy, z powodu niektórych implementacji USB, jeżeli komputer główny 12 wykrywa obecność urządzenia USB, to procesor nie może wejść w swój stan najniższego poziomu zasilania. W konwencjonalnym systemie komputerowym 10, i zgodnie z wymaganiami technicznymi USB, system operacyjny w komputerze głównym 12 uważa koncentrator USB 16, który jest zintegrowany z konwencjonalnym systemem komputerowym 10, za urządzenie USB. Zatem, urządzenie USB jest wykrywane zawsze, nawet, kiedy nie są wykorzystywane żadne zewnętrzne urządzenia USB. W wyniku tego, procesory w komputerze głównym 12 nigdy nie będą w stanie przejść w stan najniższej mocy zasilania. Zatem, konwencjonalny system komputerowy może zużywać więcej mocy, niż to jest potrzebne. Jest to problemem zwłaszcza wtedy, kiedy konwencjonalny system komputerowy 10 jest systemem komputerowym takim, jak komputer typu notebook pracujący w trybie podróżnym. W takim systemie komputerowym, zasilacz 22 zawiera baterię dostarczającą energii zasilania do konwencjonalnego systemu komputerowego 10 w trybie podróżnym. W trybie podróżnym pożądane jest umożliwienie komputerowi głównemu 12 wejście w najniższy stan zasilania, dla zaoszczędzenia energii baterii, na przykład, kiedy komputer główny 12 nie jest aktywnie wykorzystywany. Ponieważ procesory w komputerze głównym nie mogą wchodzić w stan najniższej mocy zasilania, następuje szybsze rozładowanie baterii. Bateria może utracić ładunek, uniemożliwiając użytkownikowi wykorzystywanie w razie potrzeby konwencjonalnego systemu komputerowego 10.

Odpowiednio do tego, występuje potrzeba opracowania systemu zapewniającego otrzymanie układu umożliwiającego zarządzanie mocą zasilania systemowi komputerowemu zaopatrzonemu w koncentrator USB. Niniejszy wynalazek zaspokaja to zapotrzebowanie.

Istotą wynalazku jest układ do zarządzania mocą zasilania w systemie komputerowym z wewnętrznym koncentratorem USB, który tworzy zintegrowaną pojedynczą jednostkę mającą system komputerowy zawierający komputer główny wraz ze złączem uniwersalnej magistrali szeregowej USB, przy czym komputer główny zawiera, co najmniej jeden procesor z systemem operacyjnym, gdzie komputer główny jest sprzężony z koncentratorem uniwersalnej magistrali szeregowej USB, która zawiera, co najmniej jedno złącze USB sprzężone z koncentratorem USB, a koncentrator USB jest sprzężony z zasilaczem, charakteryzuje się tym, że zawiera układ logiczny detekcji dołączania/odłączania do ustalania, czy do co najmniej jednego złącza USB jest dołączone urządzenie USB. Układ logiczny detekcji dołączania/odłączania jest sprzężony bezpośrednio z dwoma złączami USB

PL 205 182 B1 koncentratora USB, a poprzez łącznik jest sprzężony z zasilaczem i koncentratorem USB. Łącznik jest włączony pomiędzy zasilaczem i koncentratorem USB.

Korzystnie łącznik jest włączony między komputer główny a koncentrator USB.

Korzystnie układ logiczny detekcji dołączania/odłączania ma pierwszy i drugi stan połączenia złączy USB koncentratora USB dla informacji, czy co najmniej jedno złącze USB ma dołączone urządzenie USB, przy czym w pierwszym stanie koncentrator USB jest sprzężony z komputerem głównym, a w drugim stanie koncentrator USB jest odsprzężony od komputera g ł ównego.

Korzystnie układ logiczny detekcji dołączania/odłączania jest sprzężony z komputerem głównym, a koncentrator USB jest odsprzężony od komputera głównego przy braku dołączenia urządzenia USB do dowolnego złącza USB.

Korzystnie łącznik jest połączony z zasilaczem, układem logicznym detekcji dołączania/odłączania i koncentratorem USB, przy czym łącznik sprzęga koncentrator USB z zasilaczem w odpowiedzi na pierwszy stan i odsprzęga koncentrator USB od zasilacza w odpowiedzi na drugi stan.

Układ według niniejszego wynalazku umożliwia zarządzanie mocą zasilania w systemie komputerowym umożliwiając przejście procesorów komputera głównego w niższy stan mocy zasilania.

Fig. 1 przedstawia w postaci schematu blokowego konwencjonalny system komputerowy z koncentratorem USB.

Fig. 2 przedstawia w postaci schematu blokowego jedną z odmian wykonania systemu komputerowego z koncentratorem USB.

Fig. 3 przedstawia w postaci schematu blokowego drugą odmianę wykonania systemu komputerowego z koncentratorem USB.

Fig. 4 przedstawia bardziej szczegółowy schemat blokowy drugiej odmiany wykonania systemu komputerowego z koncentratorem USB.

Niniejszy wynalazek dotyczy usprawnienia systemu komputerowego. Poniższy opis jest przedstawiony w celu umożliwienia specjaliście zrealizowania i wykorzystania wynalazku w kontekście zgłoszenia patentowego i wymagań z nim związanych. Dla specjalisty powinna być oczywista możliwość dokonywania różnych modyfikacji korzystnej odmiany wykonania, a wymienione w niniejszym dokumencie podstawowe zasady mogą nieć zastosowanie do innych odmian wykonania. Zatem celem niniejszego wynalazku nie jest ograniczenie go do przedstawionych jego odmian wykonania, lecz odniesienie go do najszerszego zakresu, zgodnego z zasadami i cechami charakterystycznymi opisanymi w niniejszym dokumencie.

Konwencjonalny system komputerowy może zawierać komputer główny, koncentrator USB i wiele złącz USB, zintegrowanych w pojedynczą jednostkę. Komputer główny zwykle zawiera jeden lub więcej układów scalonych, włącznie, z co najmniej jednym procesorem, który działa w systemie operacyjnym („OS”) dla konwencjonalnego systemu komputerowego. Ponieważ urządzenia USB cieszą się coraz większą popularnością, to z komputerem głównym sprzężony jest koncentrator USB. Do koncentratora USB dołączonych jest wiele złącz USB, które umożliwiają sprzężenie urządzeń USB z konwencjonalnym systemem komputerowym. Jakkolwiek taki konwencjonalny system komputerowy umożliwia wykorzystywanie z nim większej liczby urządzeń USB, to specjalista zdaje sobie sprawę z tego, ż e konwencjonalny system komputerowy moż e nie być w stanie odpowiednio zarzą dzać mocą . W szczególnoś ci, konwencjonalny system komputerowy, zgodnie z wymaganiami technicznymi USB, uznaje koncentrator USB za urządzenie USB dołączone do konwencjonalnego systemu komputerowego. W wyniku tego, procesory w komputerze głównym konwencjonalnego systemu komputerowego nie mogą wejść w niektóre stany zasilania. Zatem konwencjonalny system komputerowy może zużywać więcej mocy, niż potrzeba.

Według niniejszego wynalazku proponuje się układ do zarządzania mocą zasilania w systemie komputerowym. System komputerowy zawiera komputer główny. Układ obejmuje koncentrator uniwersalnej magistrali szeregowej (USB Universal Serial Bus), co najmniej jedno złącze USB i układ logiczny detekcji dołączania/odłączania. To, co najmniej jedno złącze USB jest połączone z koncentratorem USB. Układ logiczny detekcji dołączania/odłączania sprawdza, czy do co najmniej jednego złącza USB dołączone jest urządzenie USB, odcina logicznie koncentrator USB od komputera głównego, jeżeli do żadnego złącza USB nie jest dołączone urządzenie USB i logicznie sprzęga koncentrator z komputerem głównym, jeżeli, do co najmniej jednego złącza dołączone jest urządzenie USB.

Niniejszy wynalazek jest opisany z uwzględnieniem pewnych części składowych i systemów operacyjnych, a zwłaszcza konkretnej liczby składników. Jednak dla specjalisty jest oczywiste, że ten układ będzie efektywnie działał również z innymi częściami składowymi, innymi systemami operacyjnymi i inną

PL 205 182 B1 liczbą składników. Ponadto, dla przejrzystości, wiele części systemu komputerowego według niniejszego wynalazku się pomija.

Dla bardziej szczegółowego przestawienia układu według niniejszego wynalazku, należy rozpatrzyć fig. 2. Fig. 2 jest schematem blokowych wysokiego poziomu, który przedstawia jedną z odmian wykonania systemu komputerowego 100 według niniejszego wynalazku. System komputerowy 100 zawiera komputer główny 12, pierwsze złącze USB 14 koncentrator USB 16, złącza USB 18 i 20 dołączone do koncentratora USB 16, zasilacz 22 sprzężony z koncentratorem USB 16, układ logiczny 120 detekcji dołączania/odłączania i łącznik 122. Korzystne jest, jeżeli komputer główny 12, pierwsze złącze USB 14, koncentrator USB 16, złącza USB 18 i 20 oraz zasilacz 22 są w zasadzie takie same, jak komputer główny 12, pierwsze złącze USB 14, koncentrator USB 16, złącza USB 18 i 20 oraz zasilacz 22 konwencjonalnego systemu 10 przedstawionego na fig. 1.

Na fig. 2 układ logiczny 120 detekcji dołączania/odłączania jest sprzężony ze złączami USB 18 i 20, oraz z zasilaczem 22 i koncentratorem USB 16 przez łącznik 122. Układ logiczny 120 detekcji dołączania/odłączania sprawdza, czy urządzenie USB (niepokazane) jest włączone wtykowo do któregoś ze złącz USB 18 i 20, czy nie. Układ logiczny 120 detekcji dołączania/odłączania również logicznie sprzęga koncentrator USB 16 z komputerem głównym 12, jeżeli, do co najmniej jednego złącza USB 18 i 20 dołączone jest urządzenie USB. Układ logiczny 120 detekcji dołączania/odłączania dokonuje tego przez sterowanie łącznikiem 122. Konkretnie, układ logiczny 120 detekcji dołączania/odłączania steruje łącznikiem 122 tak, że łącznik 122 sprzęga koncentrator USB 16 z zasilaczem 22, kiedy do jednego ze złącz USB 18 i 20 dołączone jest urządzenie USB i tak, że łącznik 122 nie sprzęga koncentratora USB 16 z zasilaczem 22, kiedy do żadnego ze złącz nie jest dołączone urządzenie USB. Zatem energia jest doprowadzana do koncentratora USB 16, kiedy jedno lub więcej złącz USB 18 i 20 obsługiwanych przez koncentrator USB 16 jest wykorzystywane.

Przy wykorzystaniu układu logicznego 120 detekcji dołączania/odłączania system komputerowy 100 może lepiej zarządzać mocą zasilania. System operacyjny komputera głównego 12 może tylko sprawdzać w koncentratorze USB 16, czy zasilanie do koncentratora USB 16 jest podawane. Ponieważ układ logiczny 120 detekcji dołączania/odłączania i łącznik 122 zapewniają, że zasilacz 22 jest dołączony do koncentratora USB 16 tylko po dołączeniu do co najmniej jednego ze złącz 18 i 20 urządzenia USB, to i system operacyjny może to sprawdzać przez badanie tylko koncentratora USB 16. Innymi słowy, kiedy do żadnego ze złącz USB 18 i 20 nie jest dołączone urządzenie USB, koncentrator USB 16 jest logicznie odcięty od komputera głównego 12. Podobnie, kiedy, do co najmniej jednego ze złącz USB 18 i 20 jest dołączone urządzenie USB, koncentrator USB 16 jest logicznie sprzężony z komputerem głównym 12. Jest tak nawet, jeżeli koncentrator USB 16 pozostaje cały czas fizycznie połączony z komputerem głównym 12. Zatem system operacyjny w przypadku komputera głównego 12 rozpatruje koncentrator USB 16 tylko jako urządzenie USB dołączone do komputera głównego 12, kiedy wykorzystywane jest, co najmniej jedno ze złącz 18 i 20. Kiedy te złącza nie są wykorzystywane, to procesory komputera głównego 12 mogą wejść w stan najmniejszej mocy. Zatem moc zasilania nie będzie wykorzystywana niepotrzebnie skutkiem obecności koncentratora USB 16. Zatem możliwe jest lepsze zarządzanie mocą zasilania systemu komputerowego 100.

Fig. 3 przedstawia schemat blokowy drugiej odmiany wykonania systemu komputerowego 100' według niniejszego wynalazku, zaopatrzonego w koncentrator USB. System komputerowy 100' zawiera analogiczne części składowe, jak części systemu komputerowego 100. W związku z tym te pozycje zaopatrzone są w podobne oznakowanie. Jednakowoż, dla przejrzystości, niektóre części składowe nie zostały przedstawione. System komputerowy 100' zawiera komputer główny 12, złącze USB 14 dołączone do komputera głównego 12, koncentrator USB 16 i złącza USB 18 i 20 dołączone do koncentratora USB 16. System komputerowy 100' zawiera również układ logiczny 120 detekcji dołączania/odłączania, i łącznik 122. Jednakże, w systemie komputerowym 100', łącznik 122 jest włączony między komputer główny 12 a koncentrator USB 16. Układ logiczny 120 detekcji dołączania/odłączania nadal logicznie odcina koncentrator USB 16 od komputera głównego 12, jeżeli do żadnego ze złącz 18 i 20 nie jest dołączone żadne urządzenie USB. Układ logiczny 120 detekcji dołączania/odłączania nadal logicznie sprzęga koncentrator 16 z komputerem głównym 12, jeżeli do dowolnego ze złącz USB 18 i 20 dołączone jest urządzenie USB. Układ logiczny 120 detekcji dołączania/odłączania realizuje te funkcje przez sterowanie łącznika 122. W szczególności układ logiczny 120 detekcji dołączania/odłączania steruje łącznikiem 122 tak, że ten łącznik 122 sprzęga koncentrator USB 16 z komputerem głównym 12, kiedy do któregoś ze złącz 18 i 20 dołączone jest jakieś urządzenie USB. Poza tym, układ logiczny 120 detekcji dołączania/odłączania steruje łącznikiem 122 tak, że

PL 205 182 B1 ten łącznik 122 nie łączy koncentratora USB 16 z komputerem głównym 12, kiedy do żadnego ze złącz 18 i 20 nie jest dołączone jakieś urządzenie USB.

Przy wykorzystaniu układu logicznego 120 detekcji dołączania/odłączania system komputerowy 100' może lepiej zarządzać mocą zasilania. System operacyjny komputera głównego 12 może tylko sprawdzać w koncentratorze USB 16, czy komputer główny 12 jest sprzężony z koncentratorem USB 16. Ponieważ układ logiczny 120 detekcji dołączania/odłączania i łącznik 122 dołącza koncentrator USB 16 do komputera głównego 12 tylko po dołączeniu, do co najmniej jednego ze złącz 18 i 20 urządzenia USB, to i system operacyjny może sprawdzać przez badanie tylko koncentratora USB 16, kiedy do co najmniej jednego złącza USB 18 i 20 jest dołączone jakieś urządzenie USB. Innymi słowy, kiedy do żadnego ze złącz USB 18 i 20 nie jest dołączone urządzenie USB, koncentrator USB 16 jest logicznie odcięty od komputera głównego 12. Podobnie, kiedy, do co najmniej jednego ze złącz USB 18 i 20 jest dołączone jakieś urządzenie USB, koncentrator USB 16 jest logicznie sprzężony z komputerem głównym 12. Zatem system operacyjny w przypadku komputera głównego 12 rozpatruje koncentrator USB 16 jako urządzenie USB dołączone do komputera głównego 12, kiedy wykorzystywane jest co najmniej jedno ze złącz 18 i 20. Kiedy te złącza nie są wykorzystywane, to procesory komputera głównego 12 mogą wejść w stan najmniejszej mocy. Zatem moc zasilania nie będzie pobierana niepotrzebnie, skutkiem obecności koncentratora USB 16. Zatem możliwe jest lepsze zarządzanie mocą zasilania systemu komputerowego 100'.

Fig. 4 przedstawia bardziej szczegółowy schemat blokowy drugiej odmiany wykonania systemu komputerowego 100 według niniejszego wynalazku, zaopatrzonego w koncentrator USB. System komputerowy 100 zawiera analogiczne części składowe, jak części systemu komputerowego 100. W związku z tym te pozycje zaopatrzone są w podobne oznakowanie. Jednakże, dla przejrzystości, niektóre części składowe nie zostały przedstawione. System komputerowy 100 zawiera procesory 102, które rezydują w komputerze głównym systemu komputerowego 100, koncentrator USB 16, złącza USB 18 i 20. System komputerowy 100 zawiera również układ logiczny 120 detekcji dołączania/odłączania, i łącznik 122. Poza tym, system komputerowy 100 zawiera tłumik 124 stanów nieustalonych. Tłumik 124 stanów nieustalonych jest wykorzystywany do zapobiegania wyładowaniu elektrostatycznemu przy dołączaniu pod napięciem urządzenia USB (niepokazane) do jednego ze złącz 16 i 18. W skład układu logicznego detekcji dołączania/odłączania wchodzą układy scalone 126 i 128 oraz bramki logiczne 130, 132 i 134. Łącznikiem 122 jest tranzystor FET. Zatem łącznik 122 nie jest łącznikiem w tradycyjnym znaczeniu tego słowa o tyle, że ten łącznik 122 nie odłącza fizycznie koncentratora USB 16 od procesorów 102. W zamian, łącznik 122 jest łącznikiem w tym znaczeniu, że umożliwia logiczne sprzężenie koncentratora USB 16 z procesorem 102 lub odcięcie od niego. Kiedy do złącza USB 18 lub 20 jest dołączone jakieś urządzenie USB, układ logiczny 120 detekcji dołączania/odłączania, generują pewien sygnał (H8USBON), którego wartość oznacza włączenie. Kiedy wartość sygnału odpowiada włączeniu, następuje włączenie tranzystora FET 122. Zatem linia 121 między procesorami 102 a koncentratorem USB 16 jest wysterowywana do stanu oznaczającego włączenie, kiedy do jednego ze złącz 18 lub 20 jest dołączone jakieś urządzenie USB. Skutkiem tego koncentrator USB 16 jest dołączony do procesorów 102 tylko wtedy, kiedy wykorzystywane jest złącze 20 lub 20. Zatem procesory 102 rozpoznają koncentrator USB 16 jako urządzenie USB, kiedy wykorzystywane jest złącze 18 lub 20. W innych przypadkach, procesory 102 zachowują się, jak gdyby w systemie komputerowym 100 nie było koncentratora USB 16. Czyli, że kiedy złącza 18 i 20 nie są wykorzystywane, procesory 102 mogą wejść w stan najmniejszej mocy zasilania. Zatem w systemie komputerowym 100 możliwe jest lepsze zarządzanie mocą zasilania. Powyżej opisano układ do zarządzania mocą zasilania w systemie z wewnętrznym koncentratorem USB. Jakkolwiek niniejszy wynalazek opisano zgodnie z przedstawionymi odmianami wykonania, to dla specjalisty jest zrozumiałe, że możliwe są warianty tych wykonań, i że te warianty mieszczą się w granicach istoty i zakresu niniejszego wynalazku. Zatem specjalista jest w stanie dokonać wielu modyfikacji bez wychodzenia poza istotę i zakres wynalazku, określone w załączonych zastrzeżeniach.

Wynalazek znajduje zastosowanie w zarządzaniu zapotrzebowaniem mocy zasilania w elektrycznym systemie łączności.

Claims (5)

1. Układ do zarządzania mocą zasilania w systemie komputerowym z wewnętrznym koncentratorem USB, który tworzy integrowaną pojedynczą jednostkę mającą system komputerowy zawierający komputer główny wraz ze złączem uniwersalnej magistrali szeregowej USB, przy czym komputer główny zawiera co najmniej jeden procesor z systemem operacyjnym, gdzie komputer główny jest sprzężony z koncentratorem uniwersalnej magistrali szeregowej USB, która zawiera co najmniej jedno złącze USB sprzężone z koncentratorem USB, koncentrator USB jest sprzężony z zasilaczem, znamienny tym, że zawiera układ logiczny (120) detekcji dołączania/odłączania do ustalania, czy do co najmniej jednego złącza USB jest dołączone urządzenie USB, przy czym układ logiczny (120) detekcji dołączania/odłączania jest sprzężony bezpośrednio ze złączami USB (18) i (20) koncentratora USB (16) a poprzez łącznik (122) jest sprzężony z zasilaczem (22) i koncentratorem USB (16), przy czym łącznik (122) jest włączony pomiędzy zasilaczem (22) i koncentratorem USB (16).

2. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że łącznik (122) jest włączony między komputer główny (12) koncentrator USB.

3. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że układ logiczny (120) detekcji dołączania/odłączania ma pierwszy i drugi stan połączenia złączy USB (18) i (20) koncentratora USB (16) dla informacji, czy co najmniej jedno złącze USB (18) lub (20) ma dołączone urządzenie USB, przy czym w pierwszym stanie koncentrator USB (16) jest sprzężony z komputerem głównym (12), a w drugim stanie koncentrator USB jest odsprzężony od komputera głównego.

4. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że układ logiczny (120) detekcji dołączania/odłączania jest sprzężony z komputerem głównym (12), a koncentrator USB (16) jest odsprzężony od komputera głównego (12) przy braku (łączenia urządzenia USB do dowolnego złącza USB (18) lub (20).

5. Układ według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że łącznik (122) jest połączony z zasilaczem (22), układem logicznym (120) detekcji dołączania/odłączania koncentratorem USB (16), przy czym łącznik (122) sprzęga koncentrator USB z zasilaczem w odpowiedzi na pierwszy stan odsprzęga koncentrator USB od zasilacza w odpowiedzi na drugi stan.