TWI438615B - 電源管理方法及相關裝置 - Google Patents

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Description

電源管理方法及相關裝置
本發明係關於一種電源管理方法及相關裝置，尤指一種可降低電源消耗的電源管理方法及相關裝置。
筆記型電腦電池的容量和持續力在過去幾年已有很大的改善，然而現今的處理器較過去消耗更多能源，而且新一代筆記型電腦引進越來越多的高耗電配備，這就是為什麼電源管理愈形重要的原因。要延長電池的持續力並不一定要買另一顆電池，良好運用智慧型電源管理政策就能獲得很大的改善。
根據不同程度的電源供應，筆記型電腦中大部分的硬體元件都可操作於不同狀態：停止、睡眠、閒置、運作。一般來說，主機板上大部分電源的消耗是在顯示螢幕、處理器及硬碟等。雖然傳統基本輸入輸出系統(basic input output system，BIOS)可直接對電源進行管理而不倚賴作業系統，但是在作業系統內做些智慧型的新增，並針對不同情況(例如，根據驅動程式、作業系統、應用程式等的運作情形)做出調整，更能達到有效的電源運用。
因此，用於作業系統的電源管理介面一進階配置電源介面(advanced configuration and power interface，ACPI)被開發用來提供作業系統管理硬體元件的用電情形，藉以達到省電目的。在進階配置電源介面標準中包含有不同的電源狀態S0～S5，其定義如下：
換句話說，筆記型電腦在進入作業系統後，可利用進階配置電源介面標準、並配合支援進階配置電源介面的輸入輸出系統來進行電源管理。另外，進階配置電源介面可對中央處理器(central processing unit，CPU)做省電控制，使處理器的耗電量變少，並降低中央處理器的運作溫度。一般來說，中央處理器能支援各種從最大到最小電源的省電狀態C0～C3。中央處理器的省電狀態C0是指中央處理器中各個部分和功能都有電源供應的工作狀態，而狀態C1到C3則是逐漸地關閉中央處理器中各個部分和功能的電源供應。一直到狀態C3，中央處理器之核心實質上不再擁有電源供應，僅餘部份外電路所提供之時脈或邏輯線路上仍有供電。中央處理器的省電狀態不限於上述，舉例來說，目前中央處理器亦有支援到省電狀態C4以後的模式，其差別在於數字越大省電也越多，但相對地從省電狀態回復到運作狀態的延遲時間也越長。
然而，作業系統利用進階配置電源介面來管理電源的方式有其缺失存在。舉例來說，作業系統使用進階配置電源介面僅能控制硬體元件進入不同的電源狀態(如上述之中央處理器之省電狀態C0～C3)，藉以達到省電的效果，並延長筆記型電腦之電池的使用時間，但此電源管理方式缺乏彈性。簡單來說，進階配置電源介面未提供其他機制來降低硬體元件(如，耗電較大之中央處理器、顯示螢幕)的耗電，而使省電效能受到限制。雖然市面上有些應用軟體提供相關機制來降低硬體元件的耗電量，例如，當筆記型電腦從電源供應模式進入電池模式時，直接對中央處理器進行降頻動作，但此方式會嚴重降低筆記型電腦的效能。
因此，本發明之主要目的在於提供一種電源管理方法及相關裝置，藉以降低電源消耗。
本發明揭露一種電源管理方法，用於一行動電子裝置，該行動電子裝置包含一基本輸入輸出系統及一嵌入式控制器，該方法包含有：判斷該行動電子裝置是否操作於一電池模式；判斷該行動電子裝置之一作業系統的工作負載是否超過一預設值；以及當該行動電子裝置操作於該電池模式且該作業系統的工作負載超過該預設值時，新增關於該嵌入式控制器的一旗標於該行動電子裝置之一實體記憶體；以及透過該基本輸入輸出系統讀取於該實體記憶體的該旗標，以通知該嵌入式控制器進行對應於該旗標的一電源管理程序。
本發明另揭露一種具電源管理功能的一行動電子裝置，包含有：一嵌入式控制器，用來偵測該行動電子裝置是否操作於一電池模式；一作業系統，用來偵測該作業系統的工作負載是否超過一預設值，以及包含有一驅動程式，用來當該行動電子裝置操作於該電池模式且該作業系統的工作負載超過該預設值時，新增關於該嵌入式控制器的一旗標於該行動電子裝置之一實體記憶體；以及一基本輸出輸入系統，耦接該嵌入式控制器，用來讀取於該實體記憶體的該旗標，並通知該嵌入式控制器進行對應於該旗標的一電源管理程序。
請參考第1圖，其為本發明實施例一行動電子裝置100的功能方塊圖。行動電子裝置100可為筆記型電腦、行動電話、個人數位助理(PDA)、或觸控面板(Touch panel)等裝置，而不限於此。行動電子裝置100包含一作業系統102、一基本輸出輸入系統(basic input output system，BIOS)104、一嵌入式控制器(embedded controller，EC)106、一儲電裝置108及一實體記憶體112。作業系統102包含有一驅動程式110，並透過第一介面10與基本輸出輸入系統104進行溝通。驅動程式110用來控制行動電子裝置100的電源管理。基本輸出輸入系統104透過一第二介面20與嵌入式控制器106進行溝通。嵌入式控制器106透過一第三介面30與儲電裝置108進行溝通。儲電裝置108可為一電池，用來提供行動電子裝置100運作所需之電力。
第一介面10可為一進階配置電源介面(advanced configuration and power interface，ACPI)、一視窗管理規範(Windows Management Instrumentation，WMI)、或一記憶體映射輸入輸出(Memory-mapped I/O，MMIO)；第二介面20可為一系統管理中斷(system management interrupt，SMI)；第三介面30可為一系統管理匯流排(system management bus，SMBus)。因此，當作業系統102欲取得儲電裝置108的電量資訊時，作業系統102可透過對應於進階配置電源介面(advanced configuration and power interface，ACPI)的一進階配置電源介面原始語言碼(ACPI Source Language code，ASL code)請求基本輸出輸入系統104提供電量資訊。接著，基本輸出輸入系統104透過系統管理中斷介面請求嵌入式控制器106提供電源資訊。嵌入式控制器106為傳統鍵盤控制器(keyboard controller，KBC)的延伸，其可透過系統管理匯流排介面取得儲電裝置108的電量資料，以及可透過線路或接腳方式得知行動電子裝置100是否直接連接電源(即非透過儲電裝置108提供電力)，並回報電源資訊至作業系統102。換句話說，嵌入式控制器106可用來偵測行動電子裝置100的電源狀態，即電池模式或電源模式。另外，當行動電子裝置100處於電池模式時，嵌入式控制器106會週期性的去取得儲電裝置108的電量資料，並將電量資料儲存於嵌入式控制器106的隨機存取記憶體(random-access memory，RAM)中，以提升作業系統102取得電量資料的速度。另一方面，當作業系統102得知電源資訊後，作業系統102會根據電源資訊，計算儲電裝置108的電源消耗量，以提供行動電子裝置100之電源狀態及剩餘電力等資訊給使用者。
請參考第2圖，第2圖為本發明實施例一電源管理流程20之示意圖。電源管理流程20用於第1圖所示之行動電子裝置100(例如筆記型電腦、多媒體撥放器、液晶電視、手機等)。電源管理流程20包含有以下步驟：步驟200：開始。
步驟210：判斷行動電子裝置100是否操作於一電池模式。
步驟220：判斷行動電子裝置100之一作業系統102的工作負載是否超過一預設值。
步驟230：當行動電子裝置100操作於電池模式且作業系統102的工作負載超過預設值時，新增關於嵌入式控制器106的一旗標F1於行動電子裝置100之一實體記憶體112。
步驟240：透過基本輸入輸出系統104讀取於實體記憶體112的旗標F1，以通知嵌入式控制器106進行對應於旗標F1的一電源管理程序。
步驟250：結束。
根據電源管理流程20，行動電子裝置100利用嵌入式控制器106偵測行動電子裝置100的電源狀態(即電池模式或電源模式)與電量資料，以及利用作業系統102偵測工作負載(loading)是否超過一預設值。當作業系統102之驅動程式110判斷行動電子裝置100操作於電池模式且作業系統102的工作負載超過預設值時，新增關於嵌入式控制器106的一旗標(flag)F1於行動電子裝置100之一實體記憶體(physical memory)112。當基本輸出輸入系統104於實體記憶體112讀取到旗標F1時，則通知嵌入式控制器106進行對應於旗標F1的電源管理程序。
值得注意的是，本發明實施例於實體記憶體112中定義有專用於基本輸出輸入系統104與驅動程式110讀取的記憶體位置，用於新增旗標F1。此外，上述之電源管理程序包含有以下至少一步驟：調整行動電子裝置100之一顯示面板的亮度、變更顯示面板所顯示之一桌面背景、調整行動電子裝置100之一處理器的效能、調整行動電子裝置100之一記憶體的效能、調整行動電子裝置100之一顯示卡的效能、關閉連接行動電子裝置100但未於使用狀態的一裝置，以及變更行動電子裝置100所使用之一電源機制。另外，本發明實施例可定義用來指示嵌入式控制器106進行不同動作之不同旗標。因此，基本輸出輸入系統104可根據讀取到之旗標，通知嵌入式控制器106進行相對應的電源管理步驟，如調整顯示面板的亮度。
根據流程20的概念，舉例說明如下。假設行動電子裝置100為一筆記型電腦。當筆記型電腦開機時，筆記型電腦的電源消耗可能會因為作業系統102的載入、電腦系統的使用狀況(如使用需要較多資源的應用程式)等而增加。因此，根據本發明實施例，當作業系統102之驅動程式110判斷筆記型電腦操作於電池模式且作業系統的工作負載較高時，驅動程式110新增旗標F1於實體記憶體112。接著，基本輸出輸入系統104根據實體記憶體112上旗標F1，通知嵌入式控制器106進行上述電源管理程序中的步驟，藉以降低各硬體元件的耗電，進而延長電池使用時間。舉例來說，旗標F1為一特定的亮度調整旗標，此亮度調整旗標對應於調整行動電子裝置100之顯示面板的亮度，因此當基本輸入輸出系統讀取於實體記憶體112上的亮度調整旗標時，會通知嵌入式控制器106調整行動電子裝置100之顯示面板的亮度。關於電源資訊、電量資料的取得方式可參考上述說明，再此不再贅述。
更明確地說，當驅動程式110新增旗標F1於實體記憶體112後，筆記型電腦會進入一省電模式，接著透過嵌入式控制器106降低筆記型電腦之顯示面板的亮度、降低筆記型電腦中之處理器的頻率(speedstep)、降低該記憶體之時脈(clock)的速度、降低該顯示卡之時脈的速度，以及/或關閉未於使用狀態的通用串列匯流排(Universal Serial Bus，USB)裝置，以直接減少硬體元件耗電方式來達到省電效果。
另請參考第3圖，嵌入式控制器106進行電源管理程序，以調整顯示面板亮度的運作方式可歸納為一亮度調整流程30。如第3圖所示，亮度調整流程30包含以下步驟：步驟300：開始。
步驟310：偵測筆記型電腦之電池的電量資訊。
步驟320：根據電量資訊，計算筆記型電腦之電源消耗量。
步驟330：當電源消耗量大於一第一值時，降低筆記型電腦之顯示面板的亮度。
步驟340：當電源消耗量小於一第二值時，調整顯示面板的亮度至顯示面板的一預設亮度。
步驟350：結束。
根據亮度調整流程30，當筆記型電腦進入省電模式後，嵌入式控制器106偵測電池的電量資訊(如上述之電池的電量資料)，並根據電量資料計算電池的電源消耗功率。若電源消耗功率大於筆記型電腦所設定之第一功率值時，嵌入式控制器106降低目前顯示面板的亮度。另一方面，在嵌入式控制器106降低顯示面板的亮度後，若筆記型電腦仍處於省電模式時，嵌入式控制器106會繼續偵測電池的電量資訊，並計算電池的電源消耗功率。此時，若電源消耗功率小於筆記型電腦所設定之第二功率值時，嵌入式控制器106則將顯示面板的亮度恢復成原預設亮度。
舉例來說，假設顯示面板的預設亮度值為x，第一功率值為10瓦及第二功率值為7瓦。當嵌入式控制器106計算出目前的電源消耗功率大於10瓦時，嵌入式控制器106將顯示面板的亮度值降為x-1。在降低顯示面板的亮度後，若筆記型電腦仍在省電模式下時，嵌入式控制器106會再次偵測新的電量資訊，並計算電源消耗功率。當新的電源消耗功率小於7瓦時，則將顯示面板的亮度值從x-1調整為預設亮度值x，以避免過度降低顯示面板的亮度，而影響使用者的觀看。本發明實施例透過降低顯示面板的亮度來減少筆記型電腦的電源消耗功率，由於顯示面板佔了絕大部分的耗電，因此透過亮度調整流程30可有效達到省電效能。
在另一實施例中，當作業系統102偵測到關於監測電源消耗的一應用軟體(如MobileMark軟體，其用來評估筆記型電腦的電池續航能力)載入至作業系統102，且行動電子裝置100操作於電池模式時，驅動程式110新增旗標F1於實體記憶體112，使筆記型電腦進入省電模式。詳細說明可參考上述，再此不再贅述。
此外，本發明實施例會在行動電子裝置100從電池模式轉換至一電源供應模式時、在嵌入式控制器106進行完成電源管理程序後、在電池無法提供足夠的電源予行動電子裝置100時、或當MobileMark軟體被移除時，清除於實體記憶體112之旗標F1，使行動電子裝置100從省電模式回復至正常模式。
值得注意的是，本發明實施例的電源管理流程20是透過軟體方式來實現，利用作業系統102中的驅動程式110，在特定情況發生時(如行動電子裝置100在電池模式且作業系統102的工作負載過高時)，觸發行動電子裝置100的省電機制。此外，本發明實施可透過調整處理器的頻率、變更桌布、顯示面板亮度等方式，直接降低各硬體元件的耗電量。反之，在習知技術中，行動電子裝置是利用進階配置電源介面控制各硬體元件的供電情形，透過減少電源供應，來延長電池使用時間。由此可知，進階配置電源介面無法直接降低硬體元件的耗電量，且缺乏電源管理的彈性，因而無法提升省電效能。
綜上所述，本發明之電源管理方法提供降低硬體零件耗電的機制，藉以提升省電效能及電源管理的彈性，進而改善習知技術的缺點。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
100．．．行動電子裝置
102．．．作業系統
104．．．基本輸出輸入系統
106．．．嵌入式控制器
108．．．儲電裝置
110．．．驅動程式
112．．．實體記憶體
F1．．．旗標
20．．．電源管理流程
30．．．亮度調整流程
200、210、220、230 240、250、300、310 320、330、340、350．．．步驟
第1圖為本發明實施例一行動電子裝置的功能方塊圖。
第2圖為本發明實施例一電源管理流程的示意圖。
第3圖為本發明實施例一亮度調整流程的示意圖。
20．．．流程
200、210、220、230、240、250．．．步驟

Claims (19)

  1. 一種電源管理方法，用於一行動電子裝置，該行動電子裝置包含一基本輸入輸出系統及一嵌入式控制器，該方法包含有：判斷該行動電子裝置是否操作於一電池模式；判斷該行動電子裝置之一作業系統的工作負載是否超過一預設值；當該行動電子裝置操作於該電池模式且該作業系統的工作負載超過該預設值時，新增關於該嵌入式控制器的一旗標於該行動電子裝置之一實體記憶體；以及透過該基本輸入輸出系統讀取於該實體記憶體的該旗標，以通知該嵌入式控制器進行對應於該旗標的一電源管理程序。
  2. 如請求項1所述之電源管理方法，其中該電源管理程序包含有調整該行動電子裝置之一顯示面板的亮度、變更該顯示面板所顯示之一桌面背景、調整該行動電子裝置之一處理器的效能、調整該行動電子裝置之一記憶體的效能、調整該行動電子裝置之一顯示卡的效能、關閉連接該行動電子裝置但未於使用狀態的一裝置，以及變更該行動電子裝置所使用之一電源機制的至少其中之一。
  3. 如請求項2所述之電源管理方法，其中該旗標為一特定亮度調整旗標，且該亮度調整旗標對應於調整該行動電子裝置之該顯示面板的亮度；透過該基本輸入輸出系統讀取於該實體記憶體的該旗標，以通知該嵌入式控制器進行對應於該旗標的一電源管理程序的步驟包含有：透過該基本輸入輸出系統讀取於該實體記憶體的該亮度調整旗標，以通知該嵌入式控制器調整該行動電子裝置之該顯示面板的亮度。
  4. 如請求項2所述之電源管理方法，更包含有：偵測該行動電子裝置之一電池的電量資訊；以及根據該電量資訊，計算該行動電子裝置之電源消耗量；其中，調整該行動電子裝置之該顯示面板的亮度的步驟包含有：當該電源消耗量大於一第一值時，降低該顯示面板的亮度；以及當該電源消耗量小於一第二值時，調整該顯示面板的亮度至該顯示面板之一預設亮度。
  5. 如請求項4所述之電源管理方法，更包含有：當該行動電子裝置從該電池模式轉換至一電源供應模式時，清除於該實體記憶體之該旗標；當該嵌入式控制器進行完成該電源管理程序後，清除於該實體記憶體之該旗標；或當該電池無法提供足夠的電源予該行動電子裝置時，清除於該實體記憶體之該旗標。
  6. 如請求項2所述之電源管理方法，其中調整該行動電子裝置之該處理器的效能的步驟包含有降低該處理器的頻率(speedstep)。
  7. 如請求項2所述之電源管理方法，其中調整該行動電子裝置之該記憶體的效能的步驟包含有降低該記憶體之時脈的速度。
  8. 如請求項2所述之電源管理方法，其中調整該行動電子裝置之該顯示卡的效能的步驟包含有降低該顯示卡之時脈的速度。
  9. 如請求項2所述之電源管理方法，其中關閉連接該行動電子裝置但未於使用狀態的該裝置的步驟包含有關閉透過一通用串列匯流排介面連接於該行動電子裝置但未於使用狀態的該裝置。
  10. 如請求項1所述之電源管理方法，更包含有：判斷用來監測該行動電子裝置之電源消耗的一應用程式是否載入至該作業系統；以及當該行動電子裝置操作於該電池模式且該應用程序載入至該作業系統時，新增該旗標於該實體記憶體。
  11. 如請求項10所述之電源管理方法，更包含有：當該應用程式被移除時，清除於該實體記憶體之該旗標。
  12. 一種具電源管理功能的一行動電子裝置，包含有：一嵌入式控制器，用來偵測該行動電子裝置是否操作於一電池模式；一作業系統，用來偵測該作業系統的工作負載是否超過一預設值，以及包含有一驅動程式，用來當該行動電子裝置操作於該電池模式且該作業系統的工作負載超過該預設值時，新增關於該嵌入式控制器的一旗標於該行動電子裝置之一實體記憶體；以及一基本輸出輸入系統，用來讀取於該實體記憶體的該旗標，並通知該嵌入式控制器進行對應於該旗標的一電源管理程序。
  13. 如請求項12所述之行動電子裝置，其中用來進行對應於該旗標的該電源管理程序的該嵌入式控制器進行以下至少一步驟：調整該行動電子裝置之一顯示面板的亮度；變更該顯示面板所顯示之一桌面背景；調整該行動電子裝置之一處理器的效能；調整該行動電子裝置之一記憶體的效能；調整該行動電子裝置之一顯示卡的效能；關閉連接該行動電子裝置但未於使用狀態的一裝置；以及變更該行動電子裝置所使用之一電源機制。
  14. 如請求項13所述之行動電子裝置，其中該旗標為一亮度調整旗標，且該亮度調整旗標對應於調整該行動電子裝置之該顯示面板的亮度；用來讀取於該實體記憶體的該旗標，並通知該嵌入式控制器進行對應於該旗標的該電源管理程序的該基本輸出輸入系統包含有：該基本輸出輸入系統讀取於該實體記憶體的該亮度調整旗標，並通知該嵌入式控制器調整該行動電子裝置之該顯示面板的亮度。
  15. 如請求項13所述之行動電子裝置，其中該嵌入式控制器更用來取得該行動電子裝置之一電池的電量資訊，以及根據該電量資訊，計算該行動電子裝置之電源消耗量；其中，該嵌入式控制器調整該行動電子裝置之一顯示面板的亮度的步驟包含有：當該電源消耗量大於一第一值時，該嵌入式控制器降低該顯示面板的亮度；以及當該電源消耗量小於一第二值時，該嵌入式控制器調整該顯示面板的亮度至該顯示面板之一預設亮度。
  16. 如請求項15所述之行動電子裝置，其中該基本輸出輸入系統更用來當該行動電子裝置從該電池模式轉換至一電源供應模式時，清除於該實體記憶體之該旗標、當該嵌入式控制器進行完成該電源管理程序後，清除於該實體記憶體之該旗標，或當該電池無法提供足夠的電源予該行動電子裝置時，清除於該實體記憶體之該旗標。
  17. 如請求項13所述之行動電子裝置，其中用來調整該行動電子裝置之該處理器的效能的該嵌入式控制器包含有該嵌入式控制器降低該處理器的頻率(speedstep)；用來調整該行動電子裝置之該記憶體的效能的該嵌入式控制器包含有該嵌入式控制器降低該記憶體之時脈的速度；用來調整該行動電子裝置之該顯示卡的效能的該嵌入式控制器包含有該嵌入式控制器降低該顯示卡之時脈的速度；以及用來關閉連接該行動電子裝置但未於使用狀態的該裝置的該嵌入式控制器包含有該嵌入式控制器關閉透過一通用串列匯流排介面連接於該行動電子裝置但未於使用狀態的該裝置。
  18. 如請求項12所述之行動電子裝置，其中該作業系統更用來偵測用來監測該行動電子裝置之電源消耗的一應用程式是否載入至該作業系統，以及該驅動程式更用來當該行動電子裝置操作於該電池模式且該應用程序載入至該作業系統時，新增該旗標於該實體記憶體。
  19. 如請求項18所述之行動電子裝置，其中該基本輸出輸入系統更用來當該應用程式被移除時，清除於該實體記憶體之該旗標。
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