專利名稱：：實時電源管理方法及其系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種計算機(jī)系統(tǒng)電源管理的方法，特別涉及取代步進(jìn)電源管理界面(ACPI)系統(tǒng)管理總線(SMBUS)的系統(tǒng)與方法。
背景技術(shù)：
：在現(xiàn)今計算機(jī)系統(tǒng)中，省電一向是重要課題。尤其在以電池為主要電源的行動計算機(jī)上更為關(guān)鍵?，F(xiàn)今的計算機(jī)系統(tǒng)所據(jù)以實作的電源管理規(guī)格主要是來自步進(jìn)電源管理界面(AdvancedConfigurationandPowerInterface；ACPI)規(guī)范。其架構(gòu)如圖1a所示。ACPI是為一軟件與硬件互相搭配的規(guī)格。省電的原理，是由操作系統(tǒng)檢測運(yùn)作狀況，通過軟件驅(qū)動程序，遵循一特定的通信協(xié)議送出命令，使硬件依照設(shè)計，降低工作電壓以及頻率，達(dá)到省電的目的。如圖1a所示的已知系統(tǒng)架構(gòu)100，包含軟件層101，系統(tǒng)硬件層103以及介于中間的ACPI控制層112。已知的電源管理，是由軟件層101中的操作系統(tǒng)104執(zhí)行操作系統(tǒng)電源管理(OSPM)106，檢測應(yīng)用程序102的執(zhí)行狀況，通過裝置驅(qū)動程序108以及ACPI驅(qū)動程序110對ACPI控制層112下達(dá)命令，將省電的動作轉(zhuǎn)換成硬件信號，傳送至系統(tǒng)硬件層103。ACPI控制層112是一個介于硬件和軟件之間的架構(gòu)，包含程序、ACPI控制表(table)，以及ACPI寄存器(register)。在系統(tǒng)硬件層103中，控制信號是由南橋芯片組124主控，通過系統(tǒng)管理總線128傳送至電壓控制器122及頻率產(chǎn)生器126。電壓控制器122可依照系統(tǒng)管理總線128傳來的控制信號改變中央處理器114、繪圖加速端口116及內(nèi)存120的工作電壓，而頻率產(chǎn)生器126可依照系統(tǒng)管理總線128傳來的控制信號為各個硬件組件產(chǎn)生不同的時鐘。整體來說，這是一種由軟件來控制硬件的技術(shù)。需要支持ACPI標(biāo)準(zhǔn)的程序和硬件組件共同搭配來完成。由于操作系統(tǒng)與軟件仰賴硬件執(zhí)行，而硬件的電源管理又仰賴軟件的執(zhí)行，當(dāng)硬件因省電模式而被降速時，軟件執(zhí)行效能亦降低，控制能力與可靠度皆有瓶頸。舉例來說，當(dāng)中央處理器114進(jìn)入C3睡眠狀態(tài)，中央處理器114內(nèi)容不保存，高速緩存無法維持一致性，系統(tǒng)無法接受主控運(yùn)作(Master)及中斷服務(wù)。當(dāng)發(fā)生主控要求及中斷要求便回復(fù)運(yùn)作，但是極耗時間。因為硬件所有的省電狀態(tài)都是由軟件決定，無法實時反應(yīng)出硬件真實執(zhí)行狀況，所以省電效果亦大打折扣。
發(fā)明內(nèi)容有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種實時電源管理方法，用于快速調(diào)節(jié)計算機(jī)系統(tǒng)耗電。該實時電源管理方法，包含下列步驟。首先，檢測系統(tǒng)運(yùn)作的一使用率，并根據(jù)該使用率以及一流量編碼表，產(chǎn)生對應(yīng)的一控制信號。接著根據(jù)該控制信號以及一控制參數(shù)表，動態(tài)調(diào)整一系統(tǒng)內(nèi)部組件的工作參數(shù)。其中產(chǎn)生該控制信號的步驟，包含判斷該使用率的一負(fù)載等級，并對照該負(fù)載等級與該流量編碼表，以得到該控制信號。而該流量編碼表是預(yù)先根據(jù)系統(tǒng)的型態(tài)及特性所設(shè)定，用以定義多個負(fù)載等級。該控制參數(shù)表是為通過一通信協(xié)議由軟件所設(shè)定的一電壓控制參數(shù)表，用以定義對應(yīng)每個負(fù)載等級的電壓控制參數(shù)，或是一頻率控制參數(shù)表，用以定義對應(yīng)每個負(fù)載等級的頻率控制參數(shù)。該系統(tǒng)內(nèi)部組件是為中央處理器，內(nèi)存或繪圖加速端口。本發(fā)明的另一目的在于提供一種實時電源管理系統(tǒng)，用于快速調(diào)節(jié)計算機(jī)系統(tǒng)耗電。該實時電源管理系統(tǒng)包含下列組件。一第一芯片，一第二芯片，一系統(tǒng)管理總線，多邊帶信號引線，以及一控制器。該第一芯片用于檢測系統(tǒng)運(yùn)作狀態(tài)，以產(chǎn)生一負(fù)載信息。該第二芯片用于根據(jù)該負(fù)載信息，以產(chǎn)生一控制信號。該系統(tǒng)管理總線(SMBUS)用于傳輸電源管理命令。這些邊帶信號引線(sidebandpins)用于實時傳遞該控制信號。而該控制器用于接收該控制信號，以調(diào)節(jié)一系統(tǒng)內(nèi)部組件的工作參數(shù)。其中該第一芯片是北橋芯片，該第二芯片是南橋芯片，而該系統(tǒng)管理總線，是根據(jù)步進(jìn)電源管理界面(ACPI)的通信協(xié)議傳輸電源管理命令。該第二芯片更進(jìn)一步包含根據(jù)目前系統(tǒng)的型態(tài)及特性預(yù)先設(shè)定的一流量編碼表。該控制器是為一電壓控制器，包含一電壓控制參數(shù)表，用以根據(jù)該控制信號，調(diào)節(jié)該系統(tǒng)內(nèi)部組件的電壓。而該電壓控制參數(shù)表，是由軟件通過該系統(tǒng)管理總線所預(yù)先設(shè)定。該控制器亦可以是一頻率控制器，包含一頻率控制參數(shù)表，用以根據(jù)該控制信號，調(diào)節(jié)該系統(tǒng)內(nèi)部組件的頻率。而該頻率控制參數(shù)表，亦是由軟件通過該系統(tǒng)管理總線所預(yù)先設(shè)定。為了讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征、和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉實施例，并配合附圖，作詳細(xì)說明如下。圖1a是已知電源管理界面(ACPI)的架構(gòu)圖100。圖1b是已知電源管理省電控制狀況示意圖。圖2a是本發(fā)明實施例的架構(gòu)圖200。圖2b是本發(fā)明實施例的省電控制狀況示意圖。圖3是本發(fā)明實施例中的南橋流量編碼表202。圖4是本發(fā)明實施例中的頻率控制參數(shù)表204。圖5是本發(fā)明實施例中的電壓控制參數(shù)表206。附符號說明101～軟件層102～應(yīng)用程序103～系統(tǒng)硬件層104～操作系統(tǒng)106～操作系統(tǒng)電源管理108～裝置驅(qū)動程序110～ACPI驅(qū)動程序112～ACPI控制層114～中央處理器116～繪圖加速端口118～北橋芯片組120～內(nèi)存122～電壓控制器124～南橋芯片組126～頻率產(chǎn)生器128～系統(tǒng)管理總線202～南橋流量編碼表224～南橋芯片組222～電壓控制器226～頻率產(chǎn)生器具體實施方式由于南橋芯片組是控制整個系統(tǒng)頻率及電壓的關(guān)鍵，而電子電路只要掌握住這兩種要件就能控制電源消耗，所以只要南橋能準(zhǔn)確且實時的根據(jù)系統(tǒng)的使用率自動控制系統(tǒng)的頻率及電壓，自然系統(tǒng)就能有效率的控制系統(tǒng)的電源。且由于這些控制都是由南橋主動發(fā)起，故實時性可遠(yuǎn)較軟件佳，且更切近系統(tǒng)應(yīng)用實況而準(zhǔn)確控制。除此之外，由于現(xiàn)今的南橋控制系統(tǒng)是采用系統(tǒng)管理總線(SMBUS)通信協(xié)議，此種方式一個命令至少要300μS的時間(假設(shè)時鐘為100KHz，并耗費(fèi)30個位寫入時間)。如果同時對電壓及頻率做控制則約需時超過1ms才能完成。本發(fā)明提出邊帶信號(sidebandsignal)引線來取代SMBUS，以更快速的控制系統(tǒng)頻率及電壓。如圖2a及圖2b所示，本發(fā)明的架構(gòu)200中不需要軟件的介入，取而代之的是在南橋芯片組224中實作一組寄存器，南橋流量編碼表202，用以做為省電控制的依據(jù)。并且新增多條邊帶信號引線，分別連接至電壓控制器222和頻率產(chǎn)生器226，如圖中所示的GPOa，GPOb和GPOc共三條。引線數(shù)的多寡不在此限，視負(fù)載分級的狀況而定。在硬件組件中，北橋芯片組118掌控了對中央處理器114、繪圖加速端口116、內(nèi)存120及南橋芯片組224的所有流量信息，可說是了解系統(tǒng)負(fù)載最徹底的單位。故在一較佳實施例中，由北橋芯片組118檢測系統(tǒng)的各種負(fù)載狀況，包括中央處理器114使用率，內(nèi)存120使用率，繪圖加速端口116使用率等，將信息傳送給南橋芯片組224。系統(tǒng)負(fù)載的監(jiān)測可以是一種硬件狀態(tài)的表現(xiàn)，亦即不需要執(zhí)行額外的取樣動作，數(shù)據(jù)本身是實時存在的。該南橋芯片組224在接收到北橋芯片組118所傳來的負(fù)載信息后，進(jìn)行負(fù)載等級的判斷，這些級可以區(qū)分為極高、正常、較低和極低。如圖3所示，南橋芯片組224中的南橋流量編碼表202，可以是一個配線表，用來定義在什么狀況下輸出對應(yīng)的控制信號。在本例中，GPOa、GPOb、GPOc各有兩種電位狀態(tài)(High和Low)，所以可以產(chǎn)生八種組合。該南橋流量編碼表202可以包含各種其它組件的負(fù)載狀況，定義更詳細(xì)的配線表，不限定于本實施例所述。該南橋流量編碼表202可以是在系統(tǒng)啟動時，南橋芯片組224主動根據(jù)系統(tǒng)整體狀況自動產(chǎn)生，也可以是通過程序微調(diào)，由外部輸入的自定值。于是通過比對南橋芯片組224傳來的信息與南橋流量編碼表202，南橋芯片組224便產(chǎn)生對應(yīng)的控制信號，從這些邊帶信號引線GPOa、GPOb和GPOc傳送給電壓控制器222和頻率產(chǎn)生器226。在本實施例中，電壓控制器222具有控制中央處理器114，繪圖加速端口116及北橋芯片組118的工作電壓的功能，其中包含一電壓控制參數(shù)表206，如圖5所示。參照該電壓控制參數(shù)表206，可以確知邊帶信號引線GPOa、GPOb和GPOc的電位所對應(yīng)的控制參數(shù)，例如三者電位在High、High、High時，即超壓10％。在確知控制參數(shù)后，電壓控制器222便對這些組件輸出對應(yīng)的工作電壓，使之工作在預(yù)定的范圍內(nèi)。同樣地，頻率產(chǎn)生器226是負(fù)責(zé)產(chǎn)生系統(tǒng)內(nèi)部各應(yīng)組件的工作頻率，隨著頻率的增減，決定了組件的省電與耗電。在接收到邊帶信號引線GPOa、GPOb和GPOc傳送的控制電位后，參照圖4所示的一頻率控制參數(shù)表204，以確知這些電位對應(yīng)的控制參數(shù)。例如當(dāng)這些三只邊帶信號引線的電位為Low、Low、High時，控制參數(shù)就是降頻20％。最后，該頻率產(chǎn)生器226便根據(jù)對應(yīng)的控制參數(shù)，為各對應(yīng)的組件產(chǎn)生對應(yīng)的頻率。其中，該控制信號的傳送，是通過邊帶信號引線GPOa、GPOb和GPOc，取代了已知系統(tǒng)管理總線128以ACPI的通信協(xié)議發(fā)送，故硬件上需要南橋芯片組224、電壓控制器222以及頻率產(chǎn)生器226的改良，以突破控制速度的瓶頸。而如同南橋流量編碼表202一般，該頻率控制參數(shù)表204與電壓控制參數(shù)表206，也可以是在系統(tǒng)啟動時，由固件主動根據(jù)系統(tǒng)整體狀況自動產(chǎn)生，或是通過程序微調(diào)，由外部輸入的自定值。以圖2a舉另一較佳實施例，假設(shè)中央處理器114的正常工作電壓為3.3伏特(V)，正常工作頻率為2.0G赫茲(Hz)，且已知該南橋流量編碼表202、頻率控制參數(shù)表204以及電壓控制參數(shù)表206中已定義，當(dāng)中央處理器114處于極高負(fù)載時，便給予升壓1％以及超頻10％的處理。則當(dāng)北橋芯片組118檢測到中央處理器114的工作負(fù)載為100％，該負(fù)載信息傳到南橋芯片組224中與南橋流量編碼表202對照，為「負(fù)載極高」，該南橋芯片組224便對電壓控制器222和頻率產(chǎn)生器226送出對應(yīng)的引線信號GPOa，GPOb和GPOc，使電壓控制器222對照電壓控制參數(shù)表206后，對中央處理器114輸出3.33V，而頻率產(chǎn)生器226對照頻率控制參數(shù)表204后，使中央處理器214的頻率升為2.2GHz。換言之，本發(fā)明的架構(gòu)，在組件工作容許范圍內(nèi)，除了有效率解決已知省電管理的問題，在需要的時候，甚至可以產(chǎn)生比預(yù)期更高的效能。圖1b是為已知電源管理省電控制狀況示意圖。中央處理器的負(fù)載301為一隨時間改變的曲線。而調(diào)節(jié)率302顯示電源管理系統(tǒng)將中央處理器降頻的程度。當(dāng)負(fù)載301滿到100％時，調(diào)節(jié)率302控制在100％。若負(fù)載降低，則中央處理器也隨之降頻，以減少耗電支出。相對地，圖2b是為本發(fā)明實施例的省電控制狀況示意圖。比較之下最大的特色就是調(diào)節(jié)率303的實時性與精確度都增加了，更能夠貼切系統(tǒng)真正運(yùn)作的負(fù)載范圍。而在負(fù)載為100％時，更進(jìn)一步可能視硬件能力而容許x％的超頻，因此本發(fā)明不但能夠更加省電，還能更徹底的發(fā)揮硬件的效能。綜上所述，本發(fā)明提供了一個以多邊帶信號引線控管系統(tǒng)電壓與頻率的南橋芯片組124，搭配北橋芯片組118完善的系統(tǒng)內(nèi)部組件監(jiān)測機(jī)制，免除軟件監(jiān)測與控制硬件帶來的不便，使得系統(tǒng)的效能發(fā)揮到最大，而能源消耗則減到最小。本發(fā)明雖以較佳實施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明的范圍，任何熟習(xí)此項技藝者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可做各種的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視后附的申請專利范圍所界定者為準(zhǔn)。權(quán)利要求1.一種實時電源管理方法，包含下列步驟通過一第一芯片檢測系統(tǒng)運(yùn)作的一使用率；根據(jù)該使用率以及一流量編碼表，通過一第二芯片產(chǎn)生對應(yīng)的一控制信號；以及根據(jù)該控制信號以及一控制參數(shù)表，通過一組邊帶信號引線動態(tài)調(diào)整一系統(tǒng)內(nèi)部組件的工作參數(shù)；其中，該組邊帶信號引線的連接于該第二芯片，用以不通過軟件通信協(xié)議，直接快速地傳送該控制信號。2.如權(quán)利要求1所述的實時電源管理方法，其中，產(chǎn)生該控制信號的步驟，包含通過該第一芯片判斷該使用率的一負(fù)載等級，并通過該第二芯片對照該負(fù)載等級與該流量編碼表，得到該控制信號。3.如權(quán)利要求1所述的實時電源管理方法，其中，該流量編碼表是預(yù)先根據(jù)系統(tǒng)的型態(tài)及特性所設(shè)定，用以定義多個負(fù)載等級。4.如權(quán)利要求3所述的實時電源管理方法，其中，該控制參數(shù)表是通過一通信協(xié)議由軟件所設(shè)定的一電壓控制參數(shù)表，用以定義對應(yīng)每個負(fù)載等級的電壓控制參數(shù)。5.如權(quán)利要求3所述的實時電源管理方法，其中，該控制參數(shù)表是通過一通信協(xié)議由軟件所設(shè)定的一頻率控制參數(shù)表，用以定義對應(yīng)每個負(fù)載等級的頻率控制參數(shù)。6.如權(quán)利要求1所述的實時電源管理方法，其中，該系統(tǒng)內(nèi)部組件是中央處理器、內(nèi)存或繪圖加速端口其中之一，而該第一芯片是北橋芯片，該第二芯片是南橋芯片。7.一種實時電源管理系統(tǒng)，用于快速調(diào)節(jié)計算機(jī)系統(tǒng)耗電，包含下列組件一第一芯片，用以檢測系統(tǒng)運(yùn)作狀態(tài)，產(chǎn)生一負(fù)載信息；一第二芯片，用以根據(jù)該負(fù)載信息，產(chǎn)生一控制信號；一系統(tǒng)管理總線，用以通過軟件通信協(xié)議傳輸電源管理命令；一控制器，用以接收該控制信號，以調(diào)節(jié)一系統(tǒng)內(nèi)部組件的工作參數(shù)；以及多邊帶信號引線，連接于該第二芯片與該控制器之間，用以不通過軟件通信協(xié)議，實時傳遞該控制信號。8.如權(quán)利要求7所述的實時電源管理系統(tǒng)，其中該第一芯片是北橋芯片，該第二芯片是南橋芯片，而該系統(tǒng)管理總線，是根據(jù)步進(jìn)電源管理界面的通信協(xié)議傳輸電源管理命令；以及該第二芯片更進(jìn)一步包含根據(jù)目前系統(tǒng)的型態(tài)及特性預(yù)先設(shè)定的一流量編碼表。9.如權(quán)利要求7所述的實時電源管理系統(tǒng)，其中該控制器是一電壓控制器，包含一電壓控制參數(shù)表，用以根據(jù)該控制信號，調(diào)節(jié)該系統(tǒng)內(nèi)部組件的電壓；以及該電壓控制參數(shù)表，是由軟件通過該系統(tǒng)管理總線所預(yù)先設(shè)定。10.如權(quán)利要求7所述的實時電源管理系統(tǒng)，其中該控制器是一頻率控制器，包含一頻率控制參數(shù)表，用以根據(jù)該控制信號，調(diào)節(jié)該系統(tǒng)內(nèi)部組件的頻率；以及該頻率控制參數(shù)表，是由軟件通過該系統(tǒng)管理總線所預(yù)先設(shè)定。全文摘要一實時電源管理系統(tǒng)及方法，用于快速調(diào)節(jié)計算機(jī)系統(tǒng)的耗電。北橋芯片檢測系統(tǒng)執(zhí)行狀態(tài)，南橋芯片根據(jù)該檢測結(jié)果，通過一組邊帶信號引線實時的將對應(yīng)的控制信號傳送至一控制器，以快速調(diào)節(jié)內(nèi)部組件的電壓與頻率。本系統(tǒng)的邊帶信號引線取代系統(tǒng)管理總線(SMBUS)提供更快速實時的省電機(jī)制。文檔編號G06F1/32GK1588272SQ20041005597公開日2005年3月2日申請日期2004年8月3日優(yōu)先權(quán)日2004年8月3日發(fā)明者鐘健平,黃宗慶,王景容申請人:威盛電子股份有限公司