專利名稱：電腦裝置的中央處理器時脈速度實時調(diào)整方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于一種電腦裝置的中央處理器時脈速度實時調(diào)整方法，特別是關(guān)于一種通過電腦系統(tǒng)基本輸出入系統(tǒng)激活該中央處理器的時脈速度調(diào)整功能的方法。
背景技術(shù)：
筆記本電腦或可攜式電腦已普遍使用在各行各業(yè)中，該筆記本電腦再結(jié)合其它設(shè)備(例如移動通訊設(shè)備、無線網(wǎng)絡(luò)等)使筆記本電腦的功能更為強大。由于筆記本電腦著重于可攜式的特性，故在許多項操件特性及硬件設(shè)計方面會與一般桌上型電腦有所不同。
典型的筆記本電腦包括有一中央處理單元、電腦系統(tǒng)基本輸出入系統(tǒng)(System Basic Input Output System，SYS-BIOS)、內(nèi)存、資料貯存裝置、南北橋芯片組(North Bridge/South Bridge)、顯示界面、總線、鍵盤控制器(KeyboardController，KBC)等組件，其中該鍵盤控制器中包括有一內(nèi)建微控器(EmbeddedMicro-controller)及鍵盤基本輸出入系統(tǒng)(Keyboard Basic Input Output System，KB-BIOS)、內(nèi)存及其它特殊功能的接口電路。該可攜式電腦的工作電源是由電池所供應(yīng)，且該電池的電池狀態(tài)可由鍵盤控制器的電池狀態(tài)偵測接口予以偵測。
在無外接供應(yīng)電源的狀況下，筆記本電腦的操作電力需依賴電池來供應(yīng)，故如何設(shè)計出具有省電功能的架構(gòu)乃為筆記本電腦的重要課題之一。再者，由于筆記本電腦著重輕薄短小的體積設(shè)計，故在散熱效率方面往往會較差，故散熱問題亦為筆記本電腦在設(shè)計時的重要考慮點。在目前的已知作法中，為了減少中央處理器的耗電量及降低該中央處理器的熱量產(chǎn)生，一般作法是降低中央處理器的時脈速度，時脈速度與電力消耗呈線性關(guān)系，故只要中央處理器工作于較低的時脈速度之下，即可達(dá)到降低耗電量及降低熱量。
再者，在較低階的筆記本電腦中，可能為了成本的考量采用桌上型電腦的中央處理器(Desktop CPU)，桌上型電腦的中央處理器的散熱度與耗電度均較一些專為筆記本電腦而設(shè)計的中央處理器(Mobile CPU)來的差，且耗電量亦較大，但價格卻較為便宜，所以在設(shè)計這一類型的產(chǎn)品時，中央處理器的時脈速度調(diào)整(CPU Throttling)功能則變成是一項不可缺少的功能。通過中央處理器的時脈速度調(diào)整，一方面可以降低中央處理器的溫度，一方面也可以減少中央處理器的耗電量。
目前所采用的技術(shù)中，為了要達(dá)到前述中央處理器時脈速度調(diào)整的功能，其架構(gòu)大都是以鍵盤控制器(Keyboard Controller)中的內(nèi)嵌微控器(Embedded)通過電腦系統(tǒng)中的南北橋芯片組(North Bridge/South Bridge)來與中央處理器聯(lián)系。當(dāng)該鍵盤控制器的微控器偵測到時脈速度調(diào)整事件狀況時，即通過電腦系統(tǒng)中的南北橋芯片組與中央處理器產(chǎn)生一時脈調(diào)整訊號至該中央處理器的停止時脈信號腳位(STOP CLOCK PIN)并標(biāo)明例如50％的比例。這表示中央處理器在這段時間內(nèi)只會接收到一半的時脈速度，此時中央處理器即執(zhí)行時脈速度調(diào)整的功能，以降低中央處理器的溫度及耗電量。
然而，以通過電腦系統(tǒng)中的南北橋芯片組與中央處理器聯(lián)系來達(dá)到時脈速度調(diào)整的傳統(tǒng)技術(shù)中，存在了一些缺點。例如當(dāng)南北橋芯片組未對中央處理器的時脈速度調(diào)整作最佳化或是設(shè)計不佳時，芯片組的中央處理器時脈速度調(diào)整功能可能造成一些不可預(yù)知的錯誤。再者，固定的南北橋芯片組時脈速度調(diào)整周期(cycle)會在其它硬件組件上產(chǎn)生噪音，如果這個頻率剛好是人耳可以收聽到的范圍則這個噪音影響愈趨明顯。
因此，如果能設(shè)計出一種不需通過電腦系統(tǒng)中的南北橋芯片組支持即可實現(xiàn)中央處理器的時脈速度調(diào)整功能的話，則當(dāng)更能符合實際的需求。再者，如果能以實時偵測、實時調(diào)整中央處理器時脈速度的控制，則更能使中央處理器的時脈速度調(diào)整功能更趨完美。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的即是提供一種中央處理器的時脈速度調(diào)整的方法，其可以在不需通過電腦系統(tǒng)中的南北橋芯片組支持的架構(gòu)下，即可實現(xiàn)中央處理器的時脈速度調(diào)整功能。
本發(fā)明所采用的技術(shù)手段是由鍵盤控制器的微控器偵測是否有時脈速度調(diào)整事件信號發(fā)生，當(dāng)偵測到時脈速度調(diào)整事件信號時，由該微控器產(chǎn)生一個系統(tǒng)管理信號至該電腦裝置的電腦系統(tǒng)基本輸出入系統(tǒng)(BIOS)，該電腦系統(tǒng)基本輸出入系統(tǒng)再通過該中央處理器所提供的時脈速度調(diào)整訊息數(shù)值MSR激活該中央處理器的時脈速度調(diào)整功能，使該中央處理器以較低的時脈速度運作。
經(jīng)由本發(fā)明所采用的技術(shù)手段，可以使得本發(fā)明在實現(xiàn)中央處理器的時脈速度調(diào)整功能時，不需通過電腦系統(tǒng)中的南北橋芯片組支持，故可簡化該電腦系統(tǒng)在信號傳送，而可實現(xiàn)開啟或關(guān)閉中央處理器的實時時脈速度調(diào)整功能，同時可解決南北橋與中央處理器時脈速度調(diào)整支持不良或可能產(chǎn)生不可預(yù)知錯誤的狀況，亦可解決因南北橋芯片組在中央處理器進行時脈速度調(diào)整功能時周期噪音的產(chǎn)生。


圖1顯示本發(fā)明電腦裝置的中央處理器時脈速度實時調(diào)整方法所配合的電腦系統(tǒng)功能方塊圖；圖2顯示本發(fā)明在執(zhí)行中央處理器的時脈速度實時調(diào)整時在相關(guān)組件間的信號示意圖；圖3顯示本發(fā)明電腦裝置的中央處理器時脈速度實時調(diào)整方法的控制流程圖。
具體實施例方式
首先參閱圖1所示，其顯示本發(fā)明電腦裝置的中央處理器時脈速度實時調(diào)整方法所配合的電腦系統(tǒng)功能方塊圖。該電腦裝置1包括有一中央處理單元11，其系統(tǒng)總線12連接有一第一橋接器13(亦稱為主橋接器Host Bridge或稱為北橋North Bridge)，一主存儲器14經(jīng)由該第一橋接器13而連接于該系統(tǒng)總線12。第一橋接器13亦連接有一電腦系統(tǒng)基本輸出入系統(tǒng)15(System BasicInput/Output System，簡稱System BIOS)。
一PCI總線16(Peripheral Component Interconnect)連接于該第一橋接器13，并在該PCI總線16上可連結(jié)各種PCI裝置17。一第二橋接器18(又稱為南橋South Bridge)連接于該PCI總線16，然后再連接一擴充總線(Extended Bus)，例如ISA總線19。
一鍵盤控制器2連接于該ISA總線19。該鍵盤控制器2中主要包括有一內(nèi)嵌式微控器21，可連接一鍵盤裝置22。該微控器21亦連接有一鍵盤基本輸出入系統(tǒng)23(Keyboard Basic Input/Output System，Keyboard BIOS)。
該電腦裝置1如果是一筆記本電腦的話，一電池3(例如目前所常用的智能型電池Smart Battery)經(jīng)由一電池偵測界面31以及該鍵盤控制器2內(nèi)部的系統(tǒng)管理總線(未示)連接至該微控器21。
再者，一溫度傳感器4配置在該電腦裝置1的中央處理單元11，用以偵測該中央處理單元11的實際操作溫度，并經(jīng)由一模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器41將感測到的模擬式溫度信號送至該鍵盤控制器2的系統(tǒng)管理總線。
該鍵盤控制器2包括有一主界面(Host Interface)連接于該電腦裝置1的ISA總線19，以作為與該中央處理單元11進行資料傳送的界面。該鍵盤控制器2經(jīng)由系統(tǒng)管理控制器可產(chǎn)生一系統(tǒng)管理信號SMI(System Management Interrupt)至該電腦裝置1的中央處理單元11。在執(zhí)行系統(tǒng)管理功能時，當(dāng)該鍵盤控制器2將一數(shù)值存入一內(nèi)部的緩存器后，然后會產(chǎn)生該系統(tǒng)管理信號SMI至中央處理單元11。然后中央處理單元11可依據(jù)預(yù)先貯存在其主存儲器14中的系統(tǒng)管理碼(System Management Code)而響應(yīng)該系統(tǒng)管理信號SMI而處理該鍵盤控制器2所存在緩存器中的數(shù)值所代表的執(zhí)行動作。
參閱圖2所示，其顯示本發(fā)明在執(zhí)行中央處理器的時脈速度實時調(diào)整時在相關(guān)組件間的信號示意圖。當(dāng)鍵盤控制器2中的微控器21偵測到時脈速度調(diào)整事件信號(Throttling Event)時，例如中央處理單元11的操作溫度超過預(yù)定臨限值或是電池供電模式(Battery mode)等，該微控器21會產(chǎn)生一個系統(tǒng)管理信號SMI通知電腦裝置1的電腦系統(tǒng)基本輸出入系統(tǒng)15。
當(dāng)電腦系統(tǒng)的基本輸出入系統(tǒng)15收到該微控器21所送來的系統(tǒng)管理信號SMI信號的后，該電腦系統(tǒng)基本輸出入系統(tǒng)15即通過中央處理器11所提供的內(nèi)部時脈速度調(diào)整訊息數(shù)值MSR來開啟中央處理器的時脈速度調(diào)整功能。以Intel P4 Northwood中央處理器為例，其內(nèi)部的時脈速度調(diào)整訊息數(shù)值MSR為19A，所以系統(tǒng)基本輸出入系統(tǒng)15可以直接通過讀取訊息數(shù)值(RDMSR)及寫入訊息數(shù)值(WRMSR)這兩個指令更改該中央處理器11的MSR訊息數(shù)值，使得中央處理器11達(dá)成時脈速度調(diào)整的功能。
當(dāng)該中央處理器11的時脈速度調(diào)整功能被開啟時，中央處理器11會以較低的時脈速度運作，進而達(dá)到降低中央處理器11的耗電量以及減緩溫度上升的功能。由于本發(fā)明中，電腦系統(tǒng)基本輸出入系統(tǒng)BIOS是通過中央處理器所提供的內(nèi)部時脈速度調(diào)整MSR來達(dá)成時脈速度調(diào)整功能的開啟與關(guān)閉，故所有支持內(nèi)部時脈速度調(diào)整功能的其它類型中央處理器均可采用本發(fā)明的技術(shù)。
參閱圖3所示，其顯示本發(fā)明中央處理器的速度實時調(diào)整的控制流程圖，茲同時配合前述電路圖對本發(fā)明的控制流程作一說明如后。
首先，在電腦裝置1完成系統(tǒng)激活程序(步驟100)后，鍵盤控制器2的微控器21即持續(xù)偵測是否有時脈速度調(diào)整事件信號(步驟101)。如前所述，該時脈速度調(diào)整事件例如可包括有中央處理器11的溫度上升至某一預(yù)設(shè)臨限值、切換至電池供電模式(Battery mode)等狀況，皆會產(chǎn)生該時脈速度調(diào)整事件信號，并送至鍵盤控制器2。
當(dāng)鍵盤控制器2的微控器21偵測到有任一種時脈速度調(diào)整事件信號發(fā)生時，該微控器21會產(chǎn)生一個系統(tǒng)管理信號SMI信號(步驟102)，并將該系統(tǒng)管理信號SMI信號傳送至該電腦系統(tǒng)的基本輸出入系統(tǒng)15(步驟103)。
當(dāng)電腦系統(tǒng)的基本輸出入系統(tǒng)15收到該微控器21所送來的系統(tǒng)管理信號SMI信號之后，該電腦系統(tǒng)基本輸出入系統(tǒng)15即通過中央處理器11所提供的內(nèi)部時脈速度調(diào)整訊息數(shù)值MSR來開啟中央處理器11的時脈速度調(diào)整功能(步驟104)，以調(diào)整該中央處理器11的工作時脈速度。亦即，當(dāng)該中央處理器11的時脈速度調(diào)整功能被開啟時，中央處理器11會以較低的時脈速度運作，進而達(dá)到降低中央處理器11的耗電量以及減緩溫度的上升。
若該時脈速度調(diào)整事件信號持續(xù)存在，則該中央處理器11即一直處于較低時脈速度下運作。而當(dāng)該時脈速度調(diào)整事件信號中止時(步驟105)，則該中央處理器11可以又回復(fù)原先正常的時脈速度下運作。
該電腦系統(tǒng)基本輸出入系統(tǒng)15在電腦裝置處于開機期間(POST)，會有一段時間無法服務(wù)鍵盤控制器2中的微控器21所發(fā)出的SMI請求，在這段期間電腦系統(tǒng)基本輸出入系統(tǒng)15會采取輪詢(Polling)的方式，主動詢問微控器21當(dāng)時時脈速度調(diào)整事件的狀態(tài)，但是這樣的狀態(tài)時間很短，幾乎不會影響時脈速度調(diào)整的功能運作的實時性。
此外，當(dāng)該電腦系統(tǒng)基本輸出入系統(tǒng)15在電腦裝置由S3睡眠模式至蘇醒期間(Resume from S3)，亦會有一段時間無法服務(wù)鍵盤控制器2中的微控器21所發(fā)出的SMI請求。該S3睡眠模式是一種喚醒延遲恢復(fù)較慢的模式。在此模式下，除了系統(tǒng)內(nèi)存之外，其它關(guān)于中央處理器、高速緩存和芯片組的所有資料都會遺失。硬件會保留內(nèi)存資料并儲存某些中央處理器及L2高速緩存的組態(tài)內(nèi)。在這段期間系統(tǒng)基本輸出入系統(tǒng)15亦會采取輪詢(Polling)的方式，主動詢問微控器21當(dāng)時時脈速度調(diào)整事件的狀態(tài)，但是這樣的狀態(tài)時間很短，幾乎亦不會影響時脈速度調(diào)整的功能運作的實時性。
權(quán)利要求
1.一種電腦裝置的中央處理器時脈速度實時調(diào)整方法，通過該電腦裝置的電腦系統(tǒng)基本輸出入系統(tǒng)激活該中央處理器的時脈速度調(diào)整功能，其特征在于該方法包括下列步驟(a)電腦裝置進行系統(tǒng)激活程序；(b)由一微控器偵測是否有時脈速度調(diào)整事件信號發(fā)生；(c)當(dāng)偵測到時脈速度調(diào)整事件信號時，由該微控器產(chǎn)生一個系統(tǒng)管理信號；(d)將該產(chǎn)生的系統(tǒng)管理信號傳送至該電腦裝置的電腦系統(tǒng)基本輸出入系統(tǒng)；(e)當(dāng)該電腦系統(tǒng)基本輸出入系統(tǒng)接收到該系統(tǒng)管理信號后，即通過該中央處理器所提供的時脈速度調(diào)整訊息數(shù)值MSR激活該中央處理器的時脈速度調(diào)整功能，使該中央處理器以較低的時脈速度運作。
2.如權(quán)利要求1所述電腦裝置的中央處理器時脈速度實時調(diào)整方法，其特征在于該時脈速度調(diào)整事件信號的產(chǎn)生包括有中央處理器的溫度上升至某一預(yù)設(shè)臨限值時，即由該微控器產(chǎn)生該時脈速度調(diào)整事件信號。
3.如權(quán)利要求1所述電腦裝置的中央處理器時脈速度實時調(diào)整方法，其特征在于該時脈速度調(diào)整事件信號的產(chǎn)生包括有當(dāng)該電腦裝置切換至電池供電模式時，即由該微控器產(chǎn)生該時脈速度調(diào)整事件信號。
4.如權(quán)利要求1所述電腦裝置的中央處理器時脈速度實時調(diào)整方法，其特征在于該微控器為該電腦裝置的鍵盤控制器的內(nèi)嵌微控器。
5.如權(quán)利要求1所述電腦裝置的中央處理器時脈速度實時調(diào)整方法，其特征在于該電腦系統(tǒng)基本輸出入系統(tǒng)通過該中央處理器的讀取訊息數(shù)值(RDMSR)及寫入訊息數(shù)值(WRMSR)兩個指令更改該中央處理器的訊息數(shù)值MSR，使得中央處理器達(dá)成時脈速度調(diào)整的功能。
6.如權(quán)利要求1所述電腦裝置的中央處理器時脈速度實時調(diào)整方法，其特征在于該步驟(a)中，于電腦裝置進行系統(tǒng)激活程序的開機期間，該電腦系統(tǒng)基本輸出入系統(tǒng)還包括以輪詢方式主動詢問微控器當(dāng)時時脈速度調(diào)整事件的狀態(tài)的步驟。
7.如權(quán)利要求1所述電腦裝置的中央處理器時脈速度實時調(diào)整方法，其特征在于該電腦裝置由S3睡眠模式至蘇醒期間，該電腦系統(tǒng)基本輸出入系統(tǒng)還包括以輪詢方式主動詢問微控器當(dāng)時時脈速度調(diào)整事件的狀態(tài)的步驟。
全文摘要
一種電腦裝置的中央處理器時脈速度實時調(diào)整方法，通過該電腦裝置的電腦系統(tǒng)基本輸出入系統(tǒng)激活該中央處理器的時脈速度調(diào)整功能，該方法由一微控器偵測是否有時脈速度調(diào)整事件信號發(fā)生，當(dāng)偵測到時脈速度調(diào)整事件信號時，由該微控器產(chǎn)生一個系統(tǒng)管理信號至該電腦裝置的電腦系統(tǒng)基本輸出入系統(tǒng)(BIOS)，該電腦系統(tǒng)基本輸出入系統(tǒng)再透過該中央處理器所提供的時脈速度調(diào)整訊息數(shù)值MSR激活該中央處理器的時脈速度調(diào)整功能，使該中央處理器以較低的時脈速度運作。
文檔編號G06F1/32GK1641531SQ200410015060
公開日2005年7月20日 申請日期2004年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月9日
發(fā)明者羅文昌 申請人:順德市順達(dá)電腦廠有限公司, 神基科技股份有限公司