TWI519922B - 節能裝置及其節能方法 - Google Patents

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Description

節能裝置及其節能方法
本發明主要係關於節能裝置及其節能方法,特別係有關於根據一時脈設定參數調整網路設備之一操作時脈,以達到節能之節能裝置及其節能方法。
一般來說,網路設備之中央處理單元(CPU)之操作時脈通常是設定在一固定且足夠之頻率,然而使用較高的操作時脈會產生較大的電能消耗。因此當中央處理單元(CPU)負載若處於較低的狀態時,一直使用過高的操作時脈來進行操作,會造成網路設備不必要的電能消耗。因此如何根據中央處理單元(CPU)負載之狀況動態調整操作時脈,以達成節能之目的將是個重要課題。
有鑑於上述先前技術之問題,本發明提供了一種網路設備之省電技術,可根據一時脈設定參數調整一操作時脈之技術。
根據本發明之一實施例提供了一種節能裝置,適用於一網路設備,包括:一鎖相迴路,用以接收一參考時脈,並根據參考時脈產生一升頻時脈;一運算單元,用以產生一時脈設定參數;以及一時脈選擇暫存器,用以根據升頻時脈和時 脈設定參數對應產生一操作時脈,並傳送操作時脈至網路設備,其中網路設備根據操作時脈對應調整一時脈頻率值。
根據本發明之一實施例提供了一種節能方法,適用於一網路設備,包括:以一鎖相迴路根據一參考時脈對應產生一升頻時脈;以一鎖相迴路根據一參考時脈對應產生一升頻時脈;以一運算單元產生一時脈設定參數;以一時脈選擇暫存器根據升頻時脈和時脈設定參數對應產生一操作時脈;以及網路設備根據操作時脈對應調整一時脈頻率值。
承前,本發明所揭露的節能裝置,藉由鎖相迴路產生之升頻時脈,以及運算單元產生的時脈設定參數,時脈選擇暫存器能夠根據升頻時脈和時脈設定參數對應產生操作時脈,用以調整網路設備的時脈頻率值,以依據網路設備之中央處理單元(CPU)之負載狀況動態調整操作時脈,達到節能的目的。
以下將以實施方式對上述之說明作詳細的描述,並對本發明之技術方案提供更進一步的解釋。
100‧‧‧節能裝置
110‧‧‧鎖相迴路
120‧‧‧運算單元
121‧‧‧閒置時間計算模組
122‧‧‧中斷處理時間計算模組
123‧‧‧遺失封包計算模組
124‧‧‧時脈控制模組
130‧‧‧時脈選擇暫存器
S1‧‧‧時脈設定參數
T1‧‧‧參考時脈
T2‧‧‧升頻時脈
T3‧‧‧操作時脈
300、400‧‧‧流程圖
第1圖係顯示根據本發明一實施例所述節能裝置之架構圖。
第2圖係顯示根據本發明一實施例所述節能裝置的運算單元之示意圖。
第3圖係顯示根據本發明一實施例所述之節能方法之流程圖。
第4圖係顯示根據本發明一實施例所述之步驟S220之流程圖。
第1圖係顯示根據本發明一實施例所述之節能裝置100之架構圖,其中節能裝置100適用於一網路設備,例如:一交換器(switch)、一路由器(router)或一無線存取點(access point)。如圖所示,根據本發明一實施例所述之節能裝置100,包括,一鎖相迴路(Phase-Locked Loop,PLL)110、一運算單元120、一時脈選擇暫存器130。根據本發明一實施例,節能裝置100可獨立設置,並搭配於網路設備以達成本發明的功效,此外,在本發明另一實施例,節能裝置100亦可包含於網路設備之中央處理單元中(CPU),不以此為限。
根據本發明一實施例,鎖相迴路110用以接收一參考時脈T1,並根據參考時脈T1產生一升頻時脈T2,其中參考時脈係來自一振盪器(oscillator圖未顯示)所提供,鎖相迴路110接收振盪器所提供之參考時脈T1,即可將參考時脈T1升頻至系統所需之升頻時脈T2並固定此頻率,且將升頻時脈T2暫存在時脈選擇暫存器130中。根據本發明一實施例,鎖相迴路110亦可根據參考時脈T1產生一升頻時脈T2產生複數個升頻時脈T2,並將複數個升頻時脈T2暫存在時脈選擇暫存器130中。舉例來說,若系統之中央處理單元(CPU)進行操作時所需之最大時脈頻率是500MHz,且振盪器所提供之參考時脈為50MHz,透過鎖相迴路110即可根據參考時脈T1升頻,產生多個升頻時脈T2,例如:500 MHz、400 MHz、300 MHz等,並將這些升頻 時脈T2暫存在時脈選擇暫存器130中。特別說明的是,以下實施例所述之升頻時脈T2係表示中央處理單元(CPU)進行操作時所需之最大時脈頻率。
第2圖係顯示根據本發明一實施例所述之運算單元120之示意圖。根據本發明一實施例,運算單元120包含一閒置時間計算模組121、一中斷處理時間計算模組122、一遺失封包計算模組123以及一時脈控制模組124。閒置時間計算模組121係用以計算網路設備於一週期時間內處於閒置狀態之一閒置時間,也就是閒置時間計算模組121會計算在網路設備於一週期時間內,系統進入閒置模式(idle mode)之時間。中斷處理時間計算模組122係用以計算網路設備於上述週期時間內執行中斷服務程序(Interrupt Service Routine,ISR)之中斷處理時間,也就是中斷處理時間計算模組122會計算前述網路設備在一週期時間內,系統執行中斷服務程序之時間。遺失封包計算模組123用以計算在網路設備於一週期時間之遺失封包數量,也就是遺失封包計算模組123會計算在前述網路設備在一週期時間內,當緩衝器佇列已滿或封包接收緩衝器過載時所來不及處理所遺失之封包,以及在處理過程中發生錯誤之封包。最後,時脈控制模組124會根據由閒置時間計算模組121、中斷處理時間計算模組122和遺失封包計算模組123所計算之結果產生時脈設定參數S1。根據本發明一實施例,週期時間可為0.01秒、0.1秒、1秒,亦或是10秒等設定值。
根據本發明一實施例,時脈設定參數S1係根據一負載參數來作設定,也就是時脈設定參數S1會根據負載參數落 在哪一個級距,而有不同之設定值,底下將會有更詳細之敘述。根據本發明一實施例,負載參數之計算方式係定義為任務時間和一週期時間相除,其中任務時間係定義為一週期時間扣掉閒置時間和中斷處理時間,在將扣掉閒置時間和中斷處理時間之週期時間和遺失封包數量加1相乘,以數學式表示即為:負載參數=任務時間/週期時間;任務時間=(週期時間-閒置時間-中斷處理時間)*(1+遺失封包數量)。
根據本發明一實施例,時脈選擇暫存器130會根據升頻時脈T2和時脈設定參數S1選擇和調整操作時脈T3,其中時脈選擇暫存器130之操作方式為:若負載參數小於一第一設定值時,時脈選擇暫存器130會將操作時脈T3調整為第一比例之升頻時脈T2;若負載參數大於(或等於)第一設定值,且小於一第二設定值時,時脈選擇暫存器130會將操作時脈T3調整為第二比例之升頻時脈T2;若負載參數大於(或等於)第二設定值,且小於一第三設定值時,時脈選擇暫存器130會將操作時脈T3調整為第三比例之升頻時脈T2;以及若負載參數大於(或等於)一第三設定值時,時脈選擇暫存器130會將操作時脈T3維持在升頻時脈T2。舉例來說,若負載參數小於0.1時,時脈選擇暫存器130會將操作時脈T3調整為1/8升頻時脈T2;若負載參數小於0.2時,時脈選擇暫存器130會將操作時脈T3調整為1/4升頻時脈T2;若負載參數小於0.4時,時脈選擇暫存器130會將操作時脈T3調整為1/2升頻時脈T2;若負載參數大於0.4時,時脈選擇暫存器130會將操作時脈T3維持在升頻時脈T2。特別說明地 是,上述實施例設定之方式並非用以限制本發明,對於本領域具有通常知識者,在閱讀完本說明書之實施例後,可根據實際所需之情況,設定不同設定值,以及根據不同設定值,設定對應不同設定值所該調整之不同設定比例之升頻時脈T2,此外,在上述實施例中僅設定三個判斷級距,使用者亦可自行設定增加或減少判斷級距(例如:第四設定值、第五設定值等)之機制來調整和選擇操作時脈T3。
根據本發明一實施例,網路設備取得操作時脈T3後,即可根據操作時脈T3進行操作。因此,網路設備透過節能裝置100,即可根據中央處理單元之不同負載情況適時動態調整操作時脈T3,以達成節能之目的。
第3圖係顯示根據本發明一實施例所述之節能方法之流程圖300,且此方法適用於一網路設備,例如:一交換器(switch)、一路由器(router)或一無線存取點(access point)等。首先,在步驟S310,藉由一鎖相迴路根據一參考時脈產生一升頻時脈。在步驟S320,藉由一運算單元計算一時脈設定參數。在步驟S330,根據上述升頻時脈和上述時脈設定參數產生一操作時脈。最後,在步驟S340,根據上述操作時脈操作上述網路設備。
第4圖係顯示根據本發明一實施例所述之步驟S320之流程圖400。首先,在步驟S410,藉由一閒置時間計算模組計算一週期時間內所包含之一閒置時間。在步驟S420,藉由一中斷處理時間計算模組計算上述週期時間內所包含之一中斷處理時間。在步驟S430,藉由一遺失封包計算模組計算上 述週期時間內之一遺失封包數量。最後,在步驟S440,藉由一時脈控制模組根據上述閒置時間、上述中斷處理時間和上述遺失封包數量,計算上述時脈設定參數。根據本發明一實施例,上述流程更包括根據計算出之負載參數來設定上述時脈設定參數,若上述負載參數小於一設定值,將上述操作時脈設定為對應上述設定值之一設定比例之上述升頻時脈。
目前網路設備之中央處理單元(CPU)之操作時脈通常是設定在一固定且足夠之頻率,然而使用較高的操作時脈相對的會產生較大的電源消耗。因此當中央處理單元(CPU)負載若處於較低的狀態時,使用過高的操作時脈會造成不必要的電源消耗。因此透過本發明實施例所述之方法,可根據網路設備之操作裝態以及封包數目,來調整及選擇網路設備之中央處理單元之操作時脈,因而節省了不必要的電源消耗。
本發明之方法,或特定型態或其部份,可以以程式碼的型態存在。程式碼可以包含於實體媒體,如軟碟、光碟片、硬碟、或是任何其他機器可讀取(如電腦可讀取)儲存媒體,亦或不限於外在形式之電腦程式產品,其中,當程式碼被機器,如電腦載入且執行時,此機器變成用以參與本發明之裝置。程式碼也可以透過一些傳送媒體,如電線或電纜、光纖、或是任何傳輸型態進行傳送,其中,當程式碼被機器,如電腦接收、載入且執行時,此機器變成用以參與本發明之裝置。當在一般用途處理單元實作時,程式碼結合處理單元提供一操作類似於應用特定邏輯電路之獨特裝置。
本說明書中所提到的「一實施例」或「實施例」 所提到的特定的特徵、結構或性質,可包括在本說明書的至少一實施例中。因此,在不同地方出現的語句「在一個實施例中」,可能不是都指同一個實施例。另外,此特定的特徵、結構或性質,也可以任何適合的方式與一個或一個以上的實施例結合。
本說明書所揭露之實施例,對於任何在本領域熟悉此技藝者,將很快可以理解上述之優點。在閱讀完說明書內容後,任何在本領域熟悉此技藝者,在不脫離本發明之精神和範圍內,可以廣義之方式作適當的更動和替換。因此,本說明書所揭露之實施例,是用以保護本發明之專利要求範圍,並非用以限定本發明之範圍,此外,在不同實施例中,本發明可能會重複使用相同的索引標號和/或文字。使用這些索引標號和/或文字的目的是為了簡化和闡明本發明,但並非用以表示在不同實施例和/或所揭露之結構必須具有相同之特徵。
100‧‧‧節能裝置
110‧‧‧鎖相迴路
120‧‧‧運算單元
130‧‧‧時脈選擇暫存器
S1‧‧‧時脈設定參數
T1‧‧‧參考時脈
T2‧‧‧升頻時脈
T3‧‧‧操作時脈

Claims (8)

  1. 一種節能裝置,適用於一網路設備,包括:一鎖相迴路,用以接收一參考時脈,並根據該參考時脈產生一升頻時脈;一運算單元,用以產生一時脈設定參數,其中該運算單元包括:一閒置時間計算模組,用以計算該網路設備於一週期時間內處於閒置狀態之一閒置時間;一中斷處理時間計算模組,用以計算該網路設備於該週期時間內執行中斷服務程序所需之一中斷處理時間;一遺失封包計算模組,用以計算該網路設備於該週期時間內之一遺失封包數量;以及一時脈控制模組,係根據該閒置時間、該中斷處理時間和該遺失封包數量,以對應產生該時脈設定參數;以及一時脈選擇暫存器,用以根據該升頻時脈和該時脈設定參數對應產生一操作時脈,並傳送該操作時脈至該網路設備,其中該網路設備根據該操作時脈對應調整一時脈頻率值。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之省電裝置,其中該時脈控制模組係根據該閒置時間、該中斷處理時間和該遺失封包數量對應計算一負載參數,且該時脈控制模組係依據該負載參數對應產生該時脈設定參數。
  3. 一種節能方法,適用於一網路設備,包括:以一鎖相迴路根據一參考時脈對應產生一升頻時脈; 以該運算單元之一閒置時間計算模組計算該網路設備於一週期時間內處於閒置狀態之一閒置時間;以該運算單元之一中斷處理時間計算模組計算該網路設備於該週期時間執行中斷服務程序所需之一中斷處理時間;以該運算單元之一遺失封包計算模組計算該網路設備於該週期時間內之一遺失封包數量;以該運算單元之一時脈控制模組根據該閒置時間、該中斷處理時間和該遺失封包數量,以對應產生一時脈設定參數;以一時脈選擇暫存器根據該升頻時脈和該時脈設定參數對應產生一操作時脈;以及該網路設備根據該操作時脈對應調整一時脈頻率值。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之節能方法,其中以該時脈控制模組根據該閒置時間、該中斷處理時間和該遺失封包數量,以對應產生該時脈設定參數的步驟更包括:以該時脈控制模組根據該閒置時間、該中斷處理時間和該遺失封包數量對應計算一負載參數;以及以該時脈控制模組依據該負載參數對應產生該時脈設定參數。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之節能方法,其中以該時脈控制模組依據該負載參數對應產生該時脈設定參數的步驟更包括:該時脈控制模組判斷該負載參數小於一第一設定值時,該時脈控制模組設定該時脈頻率值為第一比例之該升頻時脈,並對應產生該時脈設定參數。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之節能方法,其中以該時脈控制模組依據該負載參數對應產生該時脈設定參數的步驟更包括:該時脈控制模組判斷該負載參數大(等)於該第一設定值,且小於一第二設定值時,該時脈控制模組設定該時脈頻率值為第二比例之該升頻時脈,並對應產生該時脈設定參數。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之節能方法,其中以該時脈控制模組依據該負載參數對應產生該時脈設定參數的步驟更包括:該時脈控制模組判斷該負載參數大(等)於該第二設定值,且小於一第三設定值時,該時脈控制模組設定該時脈頻率值為第三比例之該升頻時脈,並對應產生該時脈設定參數。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之節能方法,其中以該時脈控制模組依據該負載參數對應產生該時脈設定參數的步驟更包括:該時脈控制模組判斷該負載參數大(等)於該第三設定值時,該時脈控制模組設定該時脈頻率值為該升頻時脈,並對應產生該時脈設定參數。
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