TW201500907A - 電腦系統及其電源管理方法 - Google Patents

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Abstract

一種電腦系統及其電源管理方法。電源管理方法包括：擷取系統消耗功率；判斷系統消耗功率是否大於第一安全工作點；當系統消耗功率大於第一安全工作點，根據第一調整順序控制中央處理器及圖形處理器啟動一降頻機制；當系統消耗功率不大於第一安全工作點，判斷系統消耗功率是否小於第二安全工作點；以及當系統消耗功率小於第二安全工作，根據第二調整順序控制中央處理器及圖形處理器解除降頻機制，第二調整順序與第一調整順序相反。

Description

電腦系統及其電源管理方法
本發明是有關於一種電子裝置，且特別是有關於一種電腦系統及其電源管理方法。
隨著高階筆記型電腦效能提昇，中央處理器及圖形處理器亦隨著效能提昇而大大地增加其系統消耗功率(Power Consumption)。傳統上為了防止電源供應器提供給系統負載的電力不足，往往會加大設計電源供應器所提供之額定功率。此法雖然可以避免因電力不足而造成系統負載自動關機(Power Shutdown)。但是由於系統負載往往並非處於全載(Full Loading)的操作條件/情況，所以會造成電源供應器的過度設計而造成成本的增加。
本發明係有關於電腦系統及其電源管理方法。
根據本發明，提出一種電腦系統。電腦系統包括系統負載及電源供應器(AC adapter)。系統負載包括中央處理器、 圖形處理器及嵌入式控制器。嵌入式控制器係擷取系統消耗功率，並判斷系統消耗功率是否大於第一安全工作點。當系統消耗功率大於第一安全工作點，嵌入式控制器根據第一調整順序控制中央處理器及圖形處理器啟動一降頻機制。當系統消耗功率不大於第一安全工作點，嵌入式控制器判斷系統消耗功率是否小於第二安全工作點。當系統消耗功率小於第二安全工作，嵌入式控制器根據第二調整順序控制中央處理器及圖形處理器解除降頻機制，第二調整順序與第一調整順序相反。電源供應器係耦接至系統負載，並供電至該系統負載。其中，第一調整順序依序為第一降頻模式、第二降頻模式及第三降頻模式。第二調整順序依序為第三降頻模式、第二降頻模式及第一降頻模式。於第一降頻模式中，嵌入式控制器除能(Disable)中央處理器及圖形處理器之降頻功能。於第二降頻模式中，嵌入式控制器除能中央處理器之降頻功能且致能(Enable)圖形處理器之降頻功能。於第三降頻模式中，嵌入式控制器致能中央處理器及圖形處理器之降頻功能。
根據本發明，提出一種電腦系統之電源管理方法。電腦系統包括系統負載及電源供應器(AC adapter)。電源供應器係耦接至系統負載，並供電至系統負載，系統負載包括中央處理器及圖形處理器。電源管理方法包括：擷取系統消耗功率；判斷系統消耗功率是否大於第一安全工作點；當系統消耗功率大於第一安全工作點，根據第一調整順序控制中央處理器及圖形處理器啟動一降頻機制；當系統消耗功率不大於第一安全工作點，判斷 系統消耗功率是否小於第二安全工作點；以及當系統消耗功率小於第二安全工作，根據第二調整順序控制中央處理器及圖形處理器解除降頻機制，第二調整順序與第一調整順序相反。其中，第一調整順序依序為第一降頻模式、第二降頻模式及第三降頻模式，第二調整順序依序為第三降頻模式、第二降頻模式及第一降頻模式。於第一降頻模式中，除能(Disable)中央處理器及圖形處理器之降頻功能。於第二降頻模式中，除能中央處理器之降頻功能且致能(Enable)圖形處理器之降頻功能。於第三降頻模式中，致能中央處理器及圖形處理器之降頻功能。
為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：
1、2‧‧‧電腦系統
11‧‧‧系統負載
12‧‧‧電源供應器
31~35‧‧‧步驟
111‧‧‧中央處理器
112‧‧‧圖形處理器
113‧‧‧嵌入式控制器
Pac‧‧‧系統消耗功率
Pc‧‧‧剩餘電量百分比
Pdc‧‧‧電池充電所消耗之功率
Pt‧‧‧總消耗功率
第1圖繪示係為依照第一實施例之一種電腦系統之示意圖。
第2圖繪示係為依照第一實施例之一種系統負載之部分示意圖。
第3圖繪示係為依照第一實施例之一種電腦系統之電源管理方法之流程圖。
第4圖繪示係為依照第二實施例之一種電腦系統之示意圖。
第5圖繪示係為依照第二實施例之一種系統負載之部分示意圖。
第一實施例
請同時參照表1、表2、第1圖、第2圖及第3圖，表1係記錄不同電源供應器之額定功率所對應之第一安全工作點及第二安全工作點，表2係記錄中央處理器與圖形處理器之降頻功能於不同降頻模式下的致能/除能狀態，第1圖繪示係為依照第一實施例之一種電腦系統之示意圖，第2圖繪示係為依照第一實施例之一種系統負載之部分示意圖，第3圖繪示係為依照第一實施例之一種電腦系統之電源管理方法之流程圖。電腦系統1例如為筆記型電腦或平板電腦，且電腦系統1包括系統負載11及電源供應器(AC adapter)12。電源供應器12耦接至系統負載11， 並將市電轉換為直流電壓後供電至系統負載11。系統負載11包括中央處理器111、圖形處理器112及嵌入式控制器113。電腦系統1之電源管理方法包括如下步驟：首先如步驟31所示，嵌入式控制器113擷取系統負載11之系統消耗功率Pac。接著如步驟32所示，嵌入式控制器113判斷系統消耗功率Pac是否大於第一安全工作點。第一安全工作點例如為電源供應器12之額定功率的95%，而前述第一安全工作點一般會規定在電源供應器12之規格書中。舉例來說，電源供應器12之額定功率為65W時，第一安全工作點為61W；電源供應器12之額定功率為90W時，第一安全工作點為85W；電源供應器12之額定功率為120W時，第一安全工作點為114W。
當系統消耗功率Pac大於第一安全工作點，則執行步驟33。如步驟33所示，嵌入式控制器113根據第一調整順序控制中央處理器111及圖形處理器112啟動降頻機制。第一調整順序依序為表2所載之第一降頻模式、第二降頻模式及第三降頻模式。於第一降頻模式中，嵌入式控制器113除能(Disable)中央處理器111及圖形處理器112之降頻功能。於第二降頻模式中，嵌入式控制器113除能中央處理器111之降頻功能且致能(Enable)圖形處理器112之降頻功能。於第三降頻模式中，嵌入式控制器113致能中央處理器111及圖形處理器112之降頻功能。所以第二降頻模式比第一降頻模式省電，而第三降頻模式比第二降頻模式省電。
舉例來說，若中央處理器111及圖形處理器112原先處於第一降頻模式，則當系統消耗功率Pac大於第一安全工作點時，嵌入式控制器113根據第一調整順序控制中央處理器111及圖形處理器112由第一降頻模式改變為第二降頻模式。於第二降頻模式中，嵌入式控制器113致能(Enable)圖形處理器112之降頻功能，以降低系統消耗功率Pac。相似地，若中央處理器111及圖形處理器112原先處於第二降頻模式，則當系統消耗功率Pac大於第一安全工作點時，嵌入式控制器113根據第一調整順序控制中央處理器111及圖形處理器112由第二降頻模式改變為第三降頻模式。於第三降頻模式中，嵌入式控制器113致能中央處理器111及圖形處理器112之降頻功能，以進一步地降低系統消耗功率Pac。
相反地，當系統消耗功率Pac不大於第一安全工作點，則執行步驟34。如步驟34所示，嵌入式控制器113判斷系統消耗功率Pac是否小於第二安全工作點。第二安全工作點例如為電源供應器12之額定功率的90%，而前述第二安全工作點一般會規定在電源供應器12之規格書中。舉例來說，電源供應器12之額定功率為65W時，第一安全工作點為58W；電源供應器12之額定功率為90W時，第一安全工作點為81W；電源供應器12之額定功率為120W時，第一安全工作點為108W。當系統消耗功率Pac不小於第二安全工作點，則結束電源管理方法之流程。此時，中央處理器111及圖形處理器112維持原先的降頻模 式。
相反地，當系統消耗功率Pac小於第二安全工作點，則執行步驟35。如步驟35所示，嵌入式控制器113根據第二調整順序控制中央處理器111及圖形處理器112解除降頻機制。第二調整順序與前述第一調整順序相反。亦即，第二調整順序依序為第三降頻模式、第二降頻模式及第三降頻模式。
舉例來說，若中央處理器111及圖形處理器112原先處於第三降頻模式，則當系統消耗功率Pac小於第二安全工作點時，嵌入式控制器113根據第二調整順序控制中央處理器111及圖形處理器112由第三降頻模式改變為第二降頻模式。於第二降頻模式中，嵌入式控制器113除能中央處理器111之降頻功能。相似地，若中央處理器111及圖形處理器112原先處於第二降頻模式，則當系統消耗功率Pac小於第二安全工作點時，嵌入式控制器113根據第二調整順序控制中央處理器111及圖形處理器112由第二降頻模式改變為第一降頻模式。於第一降頻模式中，嵌入式控制器113除能中央處理器111及圖形處理器112之降頻功能。
此外，前述嵌入式控制器113在判斷系統消耗功率Pac是否大於第一安全工作點或第二安全工作點之前，除了直接擷取系統消耗功率Pac外，還可進一步地根據一濾波器演算法濾除所擷取之系統消耗功率Pac之雜訊。濾波器演算法例如為移動平均值濾波器(Moving Average Filter,MAF)演算法或指數平滑濾 波器(Exponential Smoothing Filter,ESF)演算法。
前述電腦系統1係動態地致能或除能中央處理器111及圖形處理器112之降頻功能。當系統消耗功率Pac大於第一安全工作點時，即啟動降頻機制來降低系統消耗功率Pac。當系統消耗功率Pac小於第二安全工作點時，即解除降頻機制來提升電腦系統1之效能。如此一來，不僅能快速地有效降低系統消耗功率Pac，且可以避免電源供應器的過度設計，進而達到節省成本之目標。此外，還能防止電源供應器供電不足造成電腦系統1當機。
第二實施例
請同時參照表3、第4圖及第5圖，表3係記錄電源供應器及電池於致能/除能電壓提昇功能後之供電狀態，第4圖繪示係為依照第二實施例之一種電腦系統之示意圖，第5圖繪示係為依照第二實施 例之一種系統負載之部分示意圖。第二實施例與第一實施例主要不同之處在於電腦2更包括電池13及智慧型充電器(Smart Charger)14。嵌入式控制器113擷取電池13之剩餘電量百分比Pc，並判斷剩餘電量百分比Pc是否小於一門檻值。由於電池13之剩餘電量下降時，電池13的端電壓會隨之下降。為了維持電池13所提供的功率，電池13之放電電流會隨之上升。為了避免電池13之放電電流過大而導致電池13受損，第二實施例透過門檻值的設計可進一步避免電池13受損。門檻值例如為百分之三十。當剩餘電量百分比Pc小於門檻值，嵌入式控制器113除能智慧型充電器14之電壓提昇功能(Voltage Turbo Boost,VTB)。相反地，當剩餘電量百分比Pc不小於門檻值，嵌入式控制器113才致能智慧型充電器14之電壓提昇功能。
嵌入式控制器113擷取總消耗功率Pt，並判斷總消耗功率Pt是否大於或等於系統額定功率。總消耗功率Pt等於系統消耗功率Pac加上電池13充電所消耗之功率Pdc。當嵌入式控制器113致能智慧型充電器14之電壓提昇功能，且總消耗功率Pt大於或等於系統額定功率，電池13與電源供應器12一起供電至系統負載11。當嵌入式控制器113致能智慧型充電器14之電壓提昇功能，且總消耗功率Pt不大於或不等於系統額定功率，則僅由電源供應器12供電至系統負載11，而電池13可進行充電。
當嵌入式控制器113除能智慧型充電器14之電壓提昇功能，且總消耗功率Pt大於或等於系統額定功率，則僅由電源 供應器12供電至系統負載11。當嵌入式控制器113除能智慧型充電器14之電壓提昇功能，且總消耗功率Pt不大於或不等於系統額定功率，則僅由電源供應器12供電至系統負載11，電池13可進行充電。
此外，電腦系統2於第二降頻模式中且剩餘電量百分比小於門檻值，嵌入式控制器113才致能圖形處理器112之降頻功能。相似地，電腦系統2於第三降頻模式中且剩餘電量百分比小於門檻值，嵌入式控制器113才致能中央處理器111及圖形處理器112之降頻功能。如此一來，能進一步防止電池13因放電電流過大而受損。
綜上所述，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
31~35‧‧‧步驟

Claims (24)

  1. 一種電腦系統，包括：一系統負載，包括：一中央處理器；一圖形處理器；及一嵌入式控制器，係擷取一系統消耗功率，並判斷該系統消耗功率是否大於一第一安全工作點，當該系統消耗功率大於該第一安全工作點，該嵌入式控制器根據一第一調整順序控制該中央處理器及該圖形處理器啟動一降頻機制，當該系統消耗功率不大於該第一安全工作點，該嵌入式控制器判斷該系統消耗功率是否小於一第二安全工作點，當該系統消耗功率小於一第二安全工作，該嵌入式控制器根據一第二調整順序控制該中央處理器及該圖形處理器解除該降頻機制，該第二調整順序與該第一調整順序相反；以及一電源供應器(AC adapter)，係耦接至該系統負載，並供電至該系統負載；其中，該第一調整順序依序為一第一降頻模式、一第二降頻模式及一第三降頻模式，該第二調整順序依序為該第三降頻模式、該第二降頻模式及該第一降頻模式，於該第一降頻模式中，該嵌入式控制器除能(Disable)該中央處理器及該圖形處理器之降頻功能，於該第二降頻模式中，該嵌入式控制器除能該中央處理器之降頻功能且致能(Enable)該圖形處理器之降頻功能，於該第 三降頻模式中，該嵌入式控制器致能該中央處理器及該圖形處理器之降頻功能。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之電腦系統，其中該嵌入式控制器係先根據一濾波器演算法濾除該系統消耗功率之雜訊，再判斷該系統消耗功率是否大於該第一安全工作點。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之電腦系統，其中該濾波器演算法係為移動平均值濾波器(Moving Average Filter,MAF)演算法或指數平滑濾波器(Exponential Smoothing Filter,ESF)演算法。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之電腦系統，其中該嵌入式控制器係先根據一濾波器演算法濾除該系統消耗功率之雜訊，再判斷該系統消耗功率是否小於該第二安全工作點。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之電腦系統，其中該濾波器演算法係為移動平均值濾波器(Moving Average Filter,MAF)演算法或指數平滑濾波器(Exponential Smoothing Filter,ESF)演算法。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之電腦系統，其中該第一安全工作點等於該電源供應器之一額定功率的百分之九十五。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之電腦系統，其中該第二安全工作點等於該電源供應器之一額定功率的百分之九十。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之電腦系統，更包括：一電池；以及一智慧型充電器(Smart Charger)，該嵌入式控制器擷取該電池之一剩餘電量百分比，並判斷該剩餘電量百分比是否小於一門 檻值，當該剩餘電量百分比小於該門檻值，該嵌入式控制器除能(Enable)該智慧型充電器之一電壓提昇功能(Voltage Turbo Boost,VTB)，當該剩餘電量百分比不小於該門檻值，該嵌入式控制器致能(Disable)該電壓提昇功能。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之電腦系統，其中該嵌入式控制器擷取一總消耗功率，並判斷該總消耗功率是否大於或等於該系統額定功率，當該嵌入式控制器致能該電壓提昇功能，且該總消耗功率大於或等於該系統額定功率，該電池與該電源供應器供電至該系統負載，該總消耗功率等於該系統消耗功率加上該電池充電所消耗之功率。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之電腦系統，其中於該第二降頻模式中且該剩餘電量百分比小於該門檻值，該嵌入式控制器致能該圖形處理器之降頻功能。
  11. 如申請專利範圍第9項所述之電腦系統，其中於該第三降頻模式中且該剩餘電量百分比小於該門檻值，該嵌入式控制器致能該中央處理器及該圖形處理器之降頻功能。
  12. 如申請專利範圍第9項所述之電腦系統，其中該門檻值等於百分之三十。
  13. 一種電腦系統之電源管理方法，該電腦系統包括一系統負載及一電源供應器(AC adapter)，該電源供應器係耦接至該系統負載，並供電至該系統負載，該系統負載包括一中央處理器及一圖形處理器，該電源管理方法包括： 擷取一系統消耗功率；判斷該系統消耗功率是否大於一第一安全工作點；當該系統消耗功率大於該第一安全工作點，根據一第一調整順序控制該中央處理器及該圖形處理器啟動一降頻機制；當該系統消耗功率不大於該第一安全工作點，判斷該系統消耗功率是否小於一第二安全工作點；以及當該系統消耗功率小於一第二安全工作，根據一第二調整順序控制該中央處理器及該圖形處理器解除該降頻機制，該第二調整順序與該第一調整順序相反；其中，該第一調整順序依序為一第一降頻模式、一第二降頻模式及一第三降頻模式，該第二調整順序依序為該第三降頻模式、該第二降頻模式及該第一降頻模式，於該第一降頻模式中，除能(Disable)該中央處理器及該圖形處理器之降頻功能，於該第二降頻模式中，除能該中央處理器之降頻功能且致能(Enable)該圖形處理器之降頻功能，於該第三降頻模式中，致能該中央處理器及該圖形處理器之降頻功能。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之電源管理方法，其中於判斷該系統消耗功率是否大於該第一安全工作點之該步驟係先根據一濾波器演算法濾除該系統消耗功率之雜訊，再判斷該系統消耗功率是否大於該第一安全工作點。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之電源管理方法，其中該濾波器演算法係為移動平均值濾波器(Moving Average Filter,MAF) 演算法或指數平滑濾波器(Exponential Smoothing Filter,ESF)演算法。
  16. 如申請專利範圍第13項所述之電源管理方法，其中於判斷該系統消耗功率是否小於該第二安全工作點之該步驟係先根據一濾波器演算法濾除該系統消耗功率之雜訊，再判斷該系統消耗功率是否小於該第二安全工作點。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之電源管理方法，其中該濾波器演算法係為移動平均值濾波器(Moving Average Filter,MAF)演算法或指數平滑濾波器(Exponential Smoothing Filter,ESF)演算法。
  18. 如申請專利範圍第13項所述之電源管理方法，其中該第一安全工作點等於該電源供應器之一額定功率的百分之九十五。
  19. 如申請專利範圍第13項所述之電源管理方法，其中該第二安全工作點等於該電源供應器之一額定功率的百分之九十。
  20. 如申請專利範圍第13項所述之電源管理方法，其中該電腦系統更包括一電池及一智慧型充電器(Smart Charger)，該電源管理方法更包括：擷取該電池之一剩餘電量百分比；判斷該剩餘電量百分比是否小於一門檻值；當該剩餘電量百分比小於該門檻值，除能(Enable)該智慧型充電器之一電壓提昇功能(Voltage Turbo Boost,VTB)；以及當該剩餘電量百分比不小於該門檻值，致能(Disable)該電壓 提昇功能。
  21. 如申請專利範圍第20項所述之電源管理方法，更包括：擷取一總消耗功率，該總消耗功率等於該系統消耗功率加上該電池充電所消耗之功率；判斷該總消耗功率是否大於或等於該系統額定功率；以及當致能該電壓提昇功能，且該總消耗功率大於或等於該系統額定功率，該電池與該電源供應器供電至該系統負載。
  22. 如申請專利範圍第20項所述之電源管理方法，其中於該第二降頻模式中且該剩餘電量百分比小於該門檻值，致能該圖形處理器之降頻功能。
  23. 如申請專利範圍第20項所述之電源管理方法，其中於該第三降頻模式中且該剩餘電量百分比小於該門檻值，致能該中央處理器及該圖形處理器之降頻功能。
  24. 如申請專利範圍第20項所述之電源管理方法，其中該門檻值等於百分之三十。
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