專利名稱：處理器電源管理以及總線最佳化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種處理器電源管理以及總線最佳化方法，特別涉及一種應(yīng)用于AMD K8作業(yè)平臺(tái)(plat form)的處理器電源管理以及總線最佳化方法。
背景技術(shù)：
Legacy I/O總線結(jié)構(gòu)因其低成本以及利用已建立的標(biāo)準(zhǔn)軟體以及硬體標(biāo)準(zhǔn)而容易實(shí)施等特性，因此廣泛使用于嵌入式系統(tǒng)(embedded system)中。然其最高操作頻率僅為66MHz左右，因此，現(xiàn)今操作頻率達(dá)500MHz以上的處理器，必須使用具有更高帶寬以及操作頻率的總線。
閃電數(shù)據(jù)傳輸I/O總線(Lightning Data Transport，LDT，I/O Bus)，亦稱高傳輸I/O總線(Hyper Transport，HT，I/O Bus)，滿足了目前電腦網(wǎng)路、通信系統(tǒng)以及其他嵌入式系統(tǒng)所需的高帶寬需求，為一種具有靈活性、擴(kuò)充性以及容易使用的總線架構(gòu)。LDT I/O總線能夠提供下一代處理器以及通信系統(tǒng)所需的帶寬(width)，再者，LDT I/O總線更具有可調(diào)整的總線帶寬以及操作速度等功能，以符合電源、空間以及成本的需求。
傳統(tǒng)LDT I/O總線的帶寬與操作頻率的最佳化必須通過執(zhí)行LDT總線中斷(disconnection)以及重新連接(reconnection)程序以使得LDT總線操作于預(yù)期的帶寬與操作頻率。


圖1與顯示傳統(tǒng)LDT I/O總線的帶寬與操作頻率最佳化的操作流程圖。首先，在電源啟動(dòng)后，由基本輸入/輸出系統(tǒng)(Basic Input/Output System，BIOS)初始(initialize)LDT總線的啟始設(shè)定，包括設(shè)定處理器與北橋之間的LDT總線最佳化時(shí)的總線操作帶寬與操作頻率(S1)。舉例來(lái)說，在電腦系統(tǒng)啟動(dòng)后，總線啟始帶寬可為8位，但最佳化時(shí)可調(diào)整為16位。再者，總線啟始頻率可為200MHz，但可最佳化為400MHz、600MHz或800MHz等頻率。上述最佳化時(shí)的總線操作帶寬與操作頻率是設(shè)定于BIOS中。接下來(lái)，由BIOS依序初始處理器以及包含北橋以及南橋的晶片組的電源管理暫存器，并處理相關(guān)的電源設(shè)定，并設(shè)定最佳化時(shí)的總線操作帶寬與操作頻率(S2)。接下來(lái)，BIOS于南橋啟動(dòng)一自動(dòng)恢復(fù)(Auto Resume)的計(jì)數(shù)器(S3)。接下來(lái)，BIOS發(fā)出讀取南橋的輸入輸出埠(Power Management I/O，PMIO)偏移15th處的指令以設(shè)定(asserting)信號(hào)LDTSTOP#(S4)。在此，對(duì)信號(hào)LDTSTOP#執(zhí)行設(shè)定的動(dòng)作是將原本為高電平的信號(hào)LDTSTOP#轉(zhuǎn)換為低電平信號(hào)。當(dāng)南橋?qū)⑿盘?hào)LDTSTOP#設(shè)定為低電平時(shí)，則位于處理器以及北橋之間的LDT總線即中斷連接。
接下來(lái)，當(dāng)于步驟S3所啟動(dòng)的計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值達(dá)到一既定值時(shí)，則南橋?qū)⑿盘?hào)LDTSTOP#解除(deassert)為高電平(S5)，亦即將先前設(shè)定為低電平的信號(hào)LDTSTOP#恢復(fù)為高電平。當(dāng)信號(hào)LDTSTOP#重新恢復(fù)為高電平后，則位于處理器以及北橋之間的LDT總線即恢復(fù)連接(S6)，并根據(jù)于先前BIOS所設(shè)定的最佳化的總線操作頻率與操作頻率作為重新連線后的LDT總線的操作帶寬與頻率，完成了LDT I/O總線的帶寬與操作頻率的最佳化。
在電腦系統(tǒng)使用的過程中，電源管理(Power Management)也是一項(xiàng)很重要的啟動(dòng)程序。圖2是顯示傳統(tǒng)處理器電源管理程序的操作流程圖。首先，由BIOS依序初始處理器以及包含北橋以及南橋的晶片組的電源管理暫存器，以處理相關(guān)的電源設(shè)定(S21)。接下來(lái)，BIOS經(jīng)由處理器的FIDVID_STATUS暫存器擷取處理器所預(yù)設(shè)的最大操作頻率以及最大操作電壓，并將所擷取的最大操作頻率以及最大操作電壓儲(chǔ)存于處理器的FIDVID_CTL暫存器(S22)。接下來(lái)，處理器根據(jù)最大操作頻率以及最大操作電壓以及處理器的操作狀態(tài)而輸出一操作頻率以及操作電壓調(diào)整改變量信息至南橋(S23)。當(dāng)南橋接收到上述操作頻率以及操作電壓調(diào)整改變量信息時(shí)，則自動(dòng)啟動(dòng)一自動(dòng)恢復(fù)(Auto Resume)的計(jì)數(shù)器并設(shè)定(asserting)信號(hào)LDTSTOP#(S24)。在此，對(duì)信號(hào)LDTSTOP#執(zhí)行設(shè)定的動(dòng)作同樣為將原本為高電平的信號(hào)LDTSTOP#轉(zhuǎn)換為低電平信號(hào)。當(dāng)南橋?qū)⑿盘?hào)LDTSTOP#設(shè)定為低電平時(shí)，則位于處理器以及北橋之間的LDT總線即中斷連接。接下來(lái)，處理器根據(jù)操作頻率以及操作電壓調(diào)整改變量調(diào)整處理器的操作頻率以及操作電壓(S25)。接下來(lái)，當(dāng)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值達(dá)到另一既定值時(shí)，則南橋?qū)⑿盘?hào)LDTSTOP#解除(deassert)為高電平(S26)，亦即將先前設(shè)定為低電平的信號(hào)LDTSTOP#恢復(fù)為高電平。當(dāng)信號(hào)LDTSTOP#重新恢復(fù)為高電平后，則位于處理器以及北橋之間的LDT總線即恢復(fù)連接，并且處理器工作于已調(diào)整的操作頻率以及操作電壓(S27)，完成了處理器的電源管理程序。
上述有關(guān)處理器電源管理程序與LDT總線最佳化程序是在系統(tǒng)開機(jī)時(shí)，必須獨(dú)立處理的兩重要程序。然而，上述兩程序皆須執(zhí)行LDT總線的中斷以及重新連線的動(dòng)作。硬件重復(fù)執(zhí)行相同動(dòng)作結(jié)果，將造成系統(tǒng)開機(jī)時(shí)間延長(zhǎng)以及開機(jī)程序繁復(fù)等缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，為了解決上述問題，本發(fā)明主要目的在于提供一種處理器電源管理以及總線最佳化方法，將處理器電源管理程序以及總線最佳化程序整合于單一流程，以避免重復(fù)執(zhí)行LDT總線的中斷以及重新連線的動(dòng)作，有效提高系統(tǒng)的開機(jī)效率。
為獲致上述的目的，本發(fā)明提出一種處理器電源管理以及總線最佳化方法。首先設(shè)定處理器與北橋之間總線的總線操作帶寬與總線操作頻率，接下來(lái)，啟始處理器以及北橋與南橋的電源管理設(shè)定，接下來(lái)，輸出操作頻率以及操作電壓調(diào)整改變量信息至南橋，接下來(lái)，南橋輸出總線中斷信號(hào)以中斷處理器與北橋之間的總線的連線，并開始一計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值，處理器根據(jù)操作頻率以及操作電壓調(diào)整改變量調(diào)整處理器的操作頻率以及電壓，當(dāng)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值累積達(dá)一既定值時(shí)，則南橋輸出總線連接信號(hào)，因此總線重新連接處理器與北橋，并工作于上述總線操作帶寬與總線操作頻率，且處理器根據(jù)操作頻率以及操作電壓調(diào)整改變量信息而工作于另一操作頻率以及操作電壓。
圖式簡(jiǎn)說明為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉一較佳實(shí)施例，并配合所附圖式，作詳細(xì)說明如下附圖簡(jiǎn)述圖1是顯示傳統(tǒng)LDT I/O總線的帶寬與操作頻率最佳化的操作流程圖。
圖2是顯示傳統(tǒng)處理器電源管理程序的操作流程圖。
圖3是顯示具有LDT總線的電腦系統(tǒng)架構(gòu)圖。
圖4是顯示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例所述處理器電源管理以及總線最佳化方法的操作流程圖。
附圖符號(hào)說明10～處理器12～LDT總線14～北橋16～總線18～南橋LDTSTOP#～信號(hào)實(shí)施方式參閱圖3，圖3是顯示具有LDT總線的電腦系統(tǒng)架構(gòu)圖。如圖所示，處理器10與北橋14之間具有一LDT總線12。在此，處理器是以AMD所制造的K8CPU為例。而北橋14與南橋18之間具有另一總線16。當(dāng)要執(zhí)行處理器電源管理程序以及總線最佳化程序時(shí)，位于處理器10與北橋14之間的LDT總線12必須執(zhí)行中斷以及重新連線的動(dòng)作，上述動(dòng)作需受到由南橋18所輸出的信號(hào)LDTSTOP#的電平變化所控制。信號(hào)LDTSTOP#的電平于正常情形為第一電平(以高電平為例)，當(dāng)南橋?qū)⑿盘?hào)LDTSTOP#的電平拉低為第二電平時(shí)(以低電平為例)，此稱為設(shè)定(assert)信號(hào)LDTSTOP#，而當(dāng)處理器10以及北橋14皆接收到設(shè)定(assert)的信號(hào)LDTSTOP#時(shí)，則LDT總線12中斷連線。此時(shí)，南橋18內(nèi)部的計(jì)數(shù)器19開始計(jì)數(shù)，待達(dá)到一既定值后，則南橋?qū)⑿盘?hào)LDTSTOP#的電平再恢復(fù)為原本的第一電平(高電平)，此稱為解除(deassert)信號(hào)LDTSTOP#。當(dāng)處理器10以及北橋14皆接收到解除(deassert)的信號(hào)LDTSTOP#時(shí)，則LDT總線12重新連接，以套用新的LDT總線操作頻率及帶寬，或者是處理器的操作電壓與頻率。
圖4是顯示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例所述處理器電源管理以及總線最佳化方法的操作流程圖。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，總線最佳化程序是于執(zhí)行處理器電源管理程序時(shí)一并執(zhí)行。在此所使用的處理器電源管理程序?yàn)锳MD的PowerNow！電源管理程序。以筆記型電腦系統(tǒng)為例，其運(yùn)作并不是一直需要全部的處理器效能。因此，處理器在非滿載的情況下，可以視需要降低時(shí)鐘與減低電源的供應(yīng)。不僅可以節(jié)省電力且可以增加電池的使用壽命，同時(shí)，處理器以低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，也可以降低發(fā)熱的產(chǎn)生，這是考慮到筆記型電腦的設(shè)計(jì)需求。再者，如果需要更多的運(yùn)算能力，處理器的電壓與時(shí)鐘會(huì)自動(dòng)增加。如果效能需求下降，這兩個(gè)數(shù)值都會(huì)下降，以減少處理器消耗電力。通過作業(yè)系統(tǒng)持續(xù)檢測(cè)處理器的負(fù)載并使用驅(qū)動(dòng)程式與處理器溝通，以正確的控制時(shí)鐘與電壓。所有可能的時(shí)鐘與電壓的設(shè)定會(huì)儲(chǔ)存在BIOS的電源管理的設(shè)定內(nèi)，并可以讓使用者更改設(shè)定。隨著處理器的不同，會(huì)有不同的時(shí)鐘與電壓設(shè)定。當(dāng)編寫電源管理程式時(shí)，設(shè)計(jì)者也可以決定是否內(nèi)建所有可用的時(shí)鐘與電壓設(shè)定，或是只包括一部分的設(shè)定。
參閱圖4，首先，由基本輸入/輸出系統(tǒng)(Basic Input/Output System，BIOS)初始(initialize)LDT總線的啟始設(shè)定，包括設(shè)定處理器與北橋之間的LDT總線最佳化時(shí)的總線操作帶寬與操作頻率(S31)。舉例來(lái)說，在電腦系統(tǒng)啟動(dòng)后，總線啟始帶寬可為8位，但最佳化時(shí)可調(diào)整為16位。再者，總線啟始頻率可為200MHz，但可最佳化為400MHz、600MHz或800MHz等頻率。上述最佳化時(shí)的總線操作帶寬與操作頻率是設(shè)定于BIOS中。接下來(lái)，由BIOS依序初始處理器以及包含北橋以及南橋的晶片組的電源管理暫存器，以處理相關(guān)的電源設(shè)定，并設(shè)定最佳化時(shí)的總線操作帶寬與操作頻率(S32)，例如使處理器工作于一啟始操作頻率以及一啟始操作電壓，并即時(shí)檢測(cè)處理器的狀態(tài)。接下來(lái)，BIOS經(jīng)由處理器的FIDVID_STATuS暫存器擷取處理器所預(yù)設(shè)的最大操作頻率以及最大操作電壓，并將所擷取的最大操作頻率以及最大操作電壓儲(chǔ)存于處理器的FDVID_CTL暫存器(S33)。接下來(lái)，處理器根據(jù)處理器狀態(tài)的檢測(cè)結(jié)果以及上述最大操作頻率以及最大操作電壓而輸出指示操作頻率以及操作電壓調(diào)整改變量的信息(message)至南橋，以使得處理器在下一次LDT總線重新連接之前，調(diào)整頻率及電壓于一較適合的處理器操作頻率以及操作電壓(S34)。在此，此信息所指示的操作頻率以及操作電壓調(diào)整改變量的設(shè)定以調(diào)整后的操作頻率以及操作電壓以不超過上述處理器的最大操作頻率以及最大操作電壓為限。
當(dāng)南橋接收到上述操作頻率以及操作電壓調(diào)整改變量信息時(shí)，則自動(dòng)啟動(dòng)一自動(dòng)恢復(fù)(Auto Resume)的計(jì)數(shù)器并設(shè)定(asserting)信號(hào)LDTSTOP#(S35)。在此，對(duì)信號(hào)LDTSTOP#執(zhí)行設(shè)定的動(dòng)作同樣為將原本為高電平的信號(hào)LDTSTOP#轉(zhuǎn)換為低電平信號(hào)。當(dāng)南橋?qū)⑿盘?hào)LDTSTOP#設(shè)定為低電平時(shí)，則位于處理器以及北橋之間的LDT總線即中斷連接。接下來(lái)，處理器根據(jù)操作頻率以及操作電壓調(diào)整改變量調(diào)整處理器的操作頻率以及操作電壓(S36)。接下來(lái)，當(dāng)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值達(dá)到另一既定值時(shí)，則南橋?qū)⑿盘?hào)LDTSTOP#解除(deassert)為高電平(S37)，亦即將先前設(shè)定為低電平的信號(hào)LDTSTOP#恢復(fù)為高電平。當(dāng)信號(hào)LDTSTOP#重新恢復(fù)為高電平后，則位于處理器以及北橋之間的LDT總線即恢復(fù)連接(S38)，在此之時(shí)，處理器以及北橋之間的LDT匯流同時(shí)根據(jù)于BIOS所設(shè)定的最佳化的總線操作帶寬與操作頻率作為重新連線后的LDT總線的操作帶寬與頻率。處理器并工作于步驟S36所調(diào)整的操作頻率以及電壓。因此，即可同時(shí)完成LDT I/O總線的帶寬與操作頻率的最佳化以及處理器的電源管理程序。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例所述的處理器電源管理以及總線最佳化方法，將傳統(tǒng)技術(shù)獨(dú)立執(zhí)行的處理器電源管理程序以及總線最佳化程序整合于單一步驟中執(zhí)行，大幅簡(jiǎn)化達(dá)成處理器電源管理以及總線最佳化效果所需的邏輯運(yùn)算以及硬體設(shè)定時(shí)間。在傳統(tǒng)技術(shù)中，執(zhí)行總線最佳化程序以及處理器電源管理程序總共需要13個(gè)步驟，而根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例所述的處理器電源管理以及總線最佳化方法僅需8個(gè)步驟即可完成執(zhí)行總線最佳化以及處理器電源管理的相關(guān)程序，有效的提高系統(tǒng)的開機(jī)效率。
本發(fā)明雖以較佳實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明的范圍，任何熟習(xí)此項(xiàng)技藝者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可做些許的更動(dòng)與潤(rùn)飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視后附的權(quán)利要求書所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種處理器電源管理以及總線最佳化方法，適用于一處理器、一北橋、耦接于上述處理器與北橋之間的總線以及耦接于上述北橋的南橋，包括下列步驟設(shè)定上述處理器與北橋之間總線的總線啟始帶寬與總線啟始頻率以及總線操作帶寬與總線操作頻率；啟始上述處理器以及北橋與南橋的電源管理設(shè)定；擷取上述處理器的最大操作頻率以及最大操作電壓；根據(jù)上述最大操作頻率以及最大操作電壓而輸出一操作頻率以及操作電壓調(diào)整改變量信息至上述南橋；上述南橋輸出一總線中斷信號(hào)以中斷上述處理器與北橋之間的總線的連線，并啟始一計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值；根據(jù)上述操作頻率以及操作電壓調(diào)整改變量信息調(diào)整上述處理器的操作頻率以及操作電壓；當(dāng)上述計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值累積達(dá)一既定值，則上述南橋輸出一總線連接信號(hào)；以及上述總線根據(jù)上述總線連接信號(hào)而重新連接上述處理器與北橋，并工作于上述總線操作帶寬與總線操作頻率，且上述處理器根據(jù)上述操作頻率以及操作電壓調(diào)整改變量信息而工作于另一操作頻率以及操作電壓。
2.如權(quán)利要求1所述的處理器電源管理以及總線最佳化方法，其中，上述總線為閃電數(shù)據(jù)傳輸(lightning data transport，LDT)總線。
3.如權(quán)利要求1所述的處理器電源管理以及總線最佳化方法，其中，上述總線為高傳輸(Hyper Transport，HT)總線。
4.如權(quán)利要求1所述的處理器電源管理以及總線最佳化方法，其中，上述總線中斷信號(hào)以及總線連接信號(hào)是由同一輸出端所輸出。
5.一種處理器電源管理以及總線最佳化方法，適用于一處理器、一北橋、耦接于上述處理器與北橋之間的總線以及耦接于上述北橋的南橋，包括下列步驟設(shè)定上述處理器與北橋之間總線的總線啟始帶寬與總線啟始頻率以及總線操作帶寬與總線操作頻率；啟始上述處理器以及北橋與南橋的電源管理設(shè)定，使得上述處理器操作于一第一處理器操作頻率以及一第一處理器操作電壓；檢測(cè)上述處理器的狀態(tài)，并根據(jù)上述檢測(cè)結(jié)果而設(shè)定一第二處理器操作頻率以及一第二處理器操作電壓；輸出指示調(diào)整上述處理器的操作頻率以及操作電壓的調(diào)整信息至上述南橋；輸出一總線中斷信號(hào)以中斷上述處理器與北橋之間的總線的連線，并啟始一計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值；當(dāng)上述計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值累積達(dá)一既定值，則上述南橋輸出一總線連接信號(hào)；以及根據(jù)上述總線連接信號(hào)而使得上述總線重新連接上述處理器與北橋，并工作于上述總線操作帶寬與總線操作頻率，且上述處理器工作于上述第二處理器操作頻率以及第二處理器操作電壓。
6.如權(quán)利要求5所述的處理器電源管理以及總線最佳化方法，其中，上述總線中斷信號(hào)以及總線連接信號(hào)是由同一輸出端所輸出。
7.如權(quán)利要求5所述的處理器電源管理以及總線最佳化方法，更包括下列步驟擷取上述處理器的最大操作頻率以及最大操作電壓；以及根據(jù)上述最大操作頻率以及最大操作電壓而設(shè)定上述第二處理器操作頻率以及第二處理器操作電壓。
8.如權(quán)利要求7所述的處理器電源管理以及總線最佳化方法，其中，上述總線中斷信號(hào)以及總線連接信號(hào)是藉由設(shè)定以及解除由上述南橋的輸出端所輸出的信號(hào)。
9.一種處理器電源管理以及總線最佳化方法，適用于一處理器、一北橋、耦接于上述處理器與北橋之間的總線以及耦接于上述北橋的南橋，包括下列步驟設(shè)定上述處理器與北橋之間總線的總線啟始帶寬與總線啟始頻率以及總線操作帶寬與總線操作頻率；啟始上述處理器以及北橋與南橋的電源管理設(shè)定，使得上述處理器操作于一第一處理器操作頻率以及一第一處理器操作電壓；擷取上述處理器的最大操作頻率以及最大操作電壓；檢測(cè)上述處理器的狀態(tài)，并根據(jù)上述檢測(cè)結(jié)果以及上述最大操作頻率以及最大操作電壓而設(shè)定一第二處理器操作頻率以及一第二處理器操作電壓；輸出指示調(diào)整上述處理器的操作頻率以及操作電壓的調(diào)整信息至上述南橋；輸出一總線中斷信號(hào)以中斷上述處理器與北橋之間的總線的連線，并啟始一計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值；當(dāng)上述計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值累積達(dá)一既定值時(shí)，則上述南橋輸出一總線連接信號(hào)；以及根據(jù)上述總線連接信號(hào)而使得上述總線重新連接上述處理器與北橋，并工作于上述總線操作帶寬與總線操作頻率，且上述處理器工作于上述第二處理器操作頻率以及第二處理器操作電壓。
10.如權(quán)利要求9所述的處理器電源管理以及總線最佳化方法，其中，上述總線中斷信號(hào)以及總線連接信號(hào)是藉由設(shè)定以及解除由上述南橋的輸出端所輸出的信號(hào)而產(chǎn)生。
全文摘要
一種處理器電源說明書摘要管理以及總線最佳化方法。首先設(shè)定處理器與北橋之間總線的總線操作帶寬與總線操作頻率，接下來(lái)，啟始處理器以及北橋與南橋的電源管理設(shè)定，接下來(lái)，輸出操作頻率以及操作電壓調(diào)整改變量信息至南橋，接下來(lái)，南橋輸出總線中斷信號(hào)以中斷處理器與北橋之間的總線的連線，并啟始一計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值，處理器根據(jù)操作頻率以及操作電壓調(diào)整改變量調(diào)整處理器的操作頻率以及電壓，當(dāng)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值累積達(dá)一既定值時(shí)，則南橋輸出總線連接信號(hào)，因此總線重新連接處理器與北橋，并工作于上述總線操作帶寬與總線操作頻率，且處理器根據(jù)操作頻率以及操作電壓調(diào)整改變量信息而工作于的另一操作頻率以及操作電壓。
文檔編號(hào)G06F9/445GK1547117SQ200310118718
公開日2004年11月17日 申請(qǐng)日期2003年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月2日
發(fā)明者徐明椲, 徐 明 申請(qǐng)人:威盛電子股份有限公司