計算機設備功率管理系統和方法

專利名稱：計算機設備功率管理系統和方法
計算機設備功率管理系統和方法
背景技術：
計算機設備一般被配置為用電池和/或交流(AC)適配器供電。認為電池和/或交流適配器在達到電流限制之前供應特定等級的功率。如果接近和/或達到電流限制，計算機設備的處理器被減速以減少從電源吸取的電流量。然而，處理器的減速對計算機設備的性能有不利的影響。另外，減速處理器導致有限的節能(例如，盡管減速導致較低的處理器工作頻率和一定的節能，處理器的操作電壓等級可能還在最大等級)。


為了更完整地理解本發明及其優點，現在參考與附圖相關的以下說明，在附圖中
圖1是示出計算機設備功率管理系統的實施例的原理圖2是示出功率管理系統的控制器電路的實施例的原理圖3是基于與圖2的控制器電路相關的信號的示例性時序圖；并且
圖4是示出計算機設備功率管理方法的實施例的流程圖。
具體實施例方式
通過參照附圖的圖1到4，可以^艮好地理解本發明的優選實施例及其優點，對于不同附圖中相同和相應的部分使用相同的附圖標記。
圖1是示出計算機設備功率管理系統10的實施例的原理圖。在圖1所示的實施例中，在計算機設備12中實施系統10。計算機設備12可包括具有處理器14的任何類型的計算機設備，例如，但不限于，筆記本電腦或膝上型電腦、個人數字助理、平板計算機，或者其它類型的便攜式或非便攜式電子設備。在圖l所示的實施例中，計算機設備12被配置為用交流(AC)適配器20和/或電池22供電。在圖l中，電池22被示為內部電池。然而，應當理解的是，電池22也可以包^"外部電池。處理器14可包括通用處理平臺或與圖形發生器/系統或其它類型的功能相關的處理平臺。在圖1所示的實施例中，系統10包括控制器30,其用于管理和/或控制計算機設備12從適配器20和/或電池22吸取的功率。控制器30可包括硬件、軟件、固件或它們的組合。例如，在圖l所示的實施例中，控制器30包括可以是可執行指令的有序列表的邏輯32,該有序列表可以嵌入由指令執行系統、設備或裝置使用的或與它們聯系使用的任何計算機可讀介質中，指令執行系統、設備或裝置例如基于計算機的系統、包含處理器的系統，或可從指令執行系統、設備或裝置中取得指令并執行指令的其它系統。在本文檔的上下文中，"計算機可讀介質，，可以是可包含、存儲、傳送、傳播或傳輸由指令執行系統、設備或裝置使用的或與它們聯系使用的程序的任何手段。計算機可讀介質可以是，例如，但不限于，電子、磁、光、電磁、紅外或半導體系統、設備、裝置，或傳播介質。在圖1所示的實施例中，控制器30被示為被布置在基本輸入/輸出系統(BIOS) 40內。然而，應當理解的是，可以用別的方式存儲和/或設置控制器30。
在圖1中，處理器14被配置為具有多個不同的功率狀態，使得每個功率狀態包括用于處理器14的不同的預定工作頻率。例如在圖1所示的實施例中，處理器14被配置為具有功率狀態P0 (用50標出)、功率狀態Pl (用52標出)、功率狀態P2 (用54標出)，直到功率狀態Pn(用60標出)。在該實例中，功率狀態P0表示處理器14在其最大或正常工作頻率處的工作頻率，并且功率狀態P1到Pn中的每個功率狀態表示遞減的并且預定的處理器14的工作頻率(例如，功率狀態Pl具有小于PO的工作頻率，功率狀態P2具有小于Pl的工作頻率，等等)。然而，應當理解的是，可以用別的方式標識和/或排列處理器14的功率狀態(例如，功率狀態PO表示最低功率狀態而Pn表示最高功率狀態)。在圖1中，控制器30還包括定時器34 (例如優選地在固件中實施的內部定時器)。定時器34用于限制在預計時間周期內在處理器14上執行的功率狀態改變的數量，從而防止功率狀態改變過于頻繁地發生(這會對處理器14的性能有不利影響，并且會導致過頻的處理中斷)。因此，例如，在一些實施例中，定時器34用于將處理器14的功率狀態改變的數量限制為每秒一次；然而，應當理解的是，可以使用其它的定時方案。
在操作中，控制器30監控從適配器20和/或電池22吸取的電流量并將處理器14減速(例如，當在特定的功率狀態中時)以防止適配器20和/或電池22達到它們各自的額定電流限制。例如，過流條件一般定義當計算機設備12試圖從適配器20和/或電池22吸取的電流等級接近和/或達到它們各自的額定電流限制時。適配器20和/或電池22被配置為生成和/或發送表明過流條件的模擬電流限制信號。控制器30從適配器20和/或電池22接收的模擬電流信號被用于生成用于將處理器14減速的過流保護(OCP)信號。例如，OCP信號一般是具有固定幅度(例如，3. 3伏)的脈寬調制(P麗)信號。如在文中所用，處理器的"減速"表示通過將處理器14的時鐘周期性地停止所需的百分比的時間來減低處理器14的工作速度或頻率，從而減少處理器14的有效速度或頻率，并且相應地減少從適配器20和/或電池22吸取的功率量。
除了處理器14的減速以外，控制器30被配置為基于處理器14的減速等級來自動地和/或動態地調節處理器14的功率狀態。例如，系統10的實施例監控處理器14的減速等級，以便確定應當在何時執行對處理器14的功率狀態的遞增或遞減。因此，例如，如果處理器14的減速等級增加到超過預定的閾值，控制器30自動地遞減處理器14的功率狀態，從而導致從適配器20和/或電池22吸取的功率減少。相應地，隨著適配器20和/或電池22上的負荷的降低以及處理器14的減速等級的降低，控制器30自動地遞增處理器14的功率狀態。 一般來說，處理器14的功率狀態的降低導致用于為處理器14供電的電壓的降低，從而導致顯著地節約了從適配器20和/或電池22吸取的功率。
圖2是示出控制器30的控制器電路70的實施例的原理圖。在圖2所示的實施例中，電路70包括形成分壓器72的電阻器R,、 R2和R"該分壓器72用于向比較器74和76分別輸入由Vu卩per和V,r標出的兩個不同的參考電壓。另外，電路70包括用于從OCP信號生成平均OCP信號(標為AVG_OCP)的低通濾波器78,該低通濾波器78包括電阻器114和電容器d。 AVG_OCP信號表明處理器14的平均減速等級(圖1 )。在圖2所示的實施例中，電路70還包括分別連接到比較器74和76的輸入的電阻器Rs和R6、分別跨比較器74和76連接的電阻器117和R8,以及連接在比較器74和76各自的輸出與邏輯級電壓(例如，3. 3伏)之間的電阻器R9和Ri。。如圖2所示，比較器74的輸出被定義為增量信號(在圖2中示為"INC"),并且比較器76的輸出被定義為減量信號(在圖2中示為"DEC")。在操作中，比較器74和76的輸出被用于確定是否基于如平均0CP 信號所表明的處理器14的減速等級來遞增或遞減處理器14 (圖1)的 功率狀態。通過參照圖3將更好地理解電路70的操作，圖3是基于與 圖2所示的電路70相關的信號的時序圖的示例性實施例。在圖3所示 的實施例中，時序圖示出OCP信號的狀態(例如，0伏或3. 3伏)、AVG —0CP 信號的電壓等級(例如，0伏和3. 3伏之間)、增量(INC )和減量(DEC ) 信號的狀態、處理器14的功率狀態，以及控制器30的內部定時器34。
參照圖2和3，只要平均0CP信號(AVG —OCP)低于固定閾值(VUPPBR), 比較器74的輸出(增量信號)為高(HI),并且只要平均0CP信號 (AVG-0CP)高于固定閾值(VUPPER),比較器74的輸出為低(L0)。另 外，只要平均0CP信號(AVG —0CP)低于固定電壓閾值(VL。WER)，比較器 76的輸出(減量信號)為HI,并且只要平均0CP信號(AVG —0CP)高于 固定電壓閾值(VL。WBR),比較器76的輸出(減量信號)為L0。因此， 參照圖3，在時序位置L處或在時序位置TJ付近，OCP信號表明處理器 14(圖l)-故減速；因此，平均0CP信號(AVG_0CP)從大約O伏開始增 加，表明處理器14的增加的減速等級。如圖3所示，由于AVG —OCP信 號比V畫和V薩a閾值都要低，在時序位置L處增量和減量信號都在HI 狀態中。
在時序位置L處，AVG-0CP信號增加到人，之上，從而表明處理器 14 (圖1)的增加的減速等級，并導致減量信號為L0。隨著處理器14 的減速等級的增加，在時序位置L處，AVG—0CP信號增加到Vu醒之上， 從而導致增量信號為L0。對增量和減量信號都為L0響應，控制器30和 /或BI0S 40使處理器14的功率狀態從狀態PO遞減到狀態Pl。因此， 在P1功率狀態中，不僅從適配器20和/或電池22吸取的電流減少，而 且處理器14的工作頻率和用于為處理器14供電的電壓也降低。
在時序位置T,處，減速等級已經降低，使得AVG_0CP信號低于VUPPER, 從而導致增量信號為HI。在時序位置Ts處，處理器14的減速量的進一 步減少導致AVG_0CP信號降低至W麵以下，從而導致增量信號為HI。 在圖3所示的實施例中，內部定時器(例如，圖1的定時器34)用于確 定是否遞增或遞減處理器14的功率狀態。例如，在一些實施例中，每 當處理器14的功率狀態遞增/遞減時，啟動內部定時器34。在定時器 34到期之后，評估增量和減量信號。因此，在內部定時器34到期之后，如果增量和減量信號都為HI，處理器14的功率狀態遞增，并且如果增 量和減量信號都為L0，處理器14的功率狀態遞減。然而，如果在內部 定時器34到期之后增量信號為HI而減量信號為L0,不執行處理器14 的功率狀態的遞增或/遞減，直到增量和減量信號都為HI或都為L0的 時刻為止。因此，參照圖3,在時序位置L處初始化內部定時器34。在 時序位置L處，盡管增量和減量信號都為HI,內部定時器34還沒有到 期，因而不遞增處理器14的功率狀態。在時序位置L處，內部定時器 34到期，并且由于增量和減量信號都為HI,控制器30和/或BIOS 40 使處理器14的功率狀態從狀態Pl遞增到狀態P0。
在時序位置l處，定時器34到期而且增量和減量信號都為L0,這 導致處理器14的功率狀態從PO轉變到Pl。在時序位置L處，內部定時 器34到期，并且重新評估增量和減量信號。在時序位置L處，由于增 量和減量信號保持為LO(例如，由于AVG — OCP信號保持高于V畫a和Vu隱), 控制器30和/或BI0S 40使處理器14的功率狀態從功率狀態Pl再次遞 減到功率狀態P2。應當理解的是，如果AVG —OCP信號在其它的定時器 34周期里保持低于Vl纖和Vupper (例如，增量和減量信號都保持為L0 ), 在每個定時器周期之后，處理器14的功率狀態逐次遞減，直到達到最 低的功率狀態為止。
在時序位置L處，定時器34到期。然而，由于增量信號為HI而減 量信號為LO,不執行處理器14的遞增/遞減，直到，如在時序位置T10 處所示的，增量和減量信號都為HI為止，在該時刻處理器14從功率狀 態P2遞增到功率狀態Pl,并且重新初始化定時器34。還應當理解的是， 如果AVG-0CP信號在其它的定時器34周期里保持低于Vu歷和VLQ，(例 如，增量和減量信號都保持為HI),在每個定時器周期之后，處理器 14的功率狀態逐次遞增，直到達到PO為止。因此，如果AVG—OCP信號 保持在Vu隨和Vl。觀閾值之間(例如，增量信號為HI而減量信號為L0 ), 處理器14的功率狀態保持不變。
在圖l和2所示的實施例中，描述了單個處理器的功率狀態的減速 和調節。然而，應當理解的是，可在多個處理平臺上使用上述系統10 和方法。例如，可以在圖形存儲器處理器、圖形引擎處理器，或其它處 理平臺中一起或獨立地執行減速和功率狀態轉換。另外，在圖2所示的 實施例中，電路30被配置為輸出兩個信號(即，增量和減量信號)。可以用別的方式配置電路30 (例如，輸出用于遞 增或遞減處理器功率狀態的單個信號)。另外，應當理解的是，電路30 的功能可以全部或至少部分地由軟件/固件來執行。
圖4是示出計算機設備功率管理方法的實施例的流程圖。該方法在 檢查定時器34的塊4GG處開始。在判定塊4Q2處，確定定時器34是否 已到期。如果定時器34已到期，方法前進至判定塊404，其中確定增量 和減量信號是否都為HI。如果增量和減量信號都為HI，方法前進至判 定塊406，其中確定處理器14的功率狀態是否在其最高的可用等級(例 如，PO)。如果處理器14的功率狀態還不在其最高等級，方法前進至 塊408,其中處理器14的功率狀態遞增一個狀態或等級(例如，從P2 到P1)。方法前進至塊41G，其中初始化和/或啟動定時器34。如果在 判定塊406處確定處理器14的功率狀態在其最高等級，不在處理器l4 上執行功率狀態調節，并且方法前進至塊400,其中重新檢查和/或監控 定時器34。
如果在判定塊404處確定增量和減量信號不都為HI,方法前進至判 定塊412,其中確定增量和減量信號是否都為LO。如果增量和減量信號 并非都為LO,不在處理器14上執行功率狀態調節，并且方法前進至塊 400，其中重新檢查和/或監控定時器34。如果在塊412處確定增量和減 量信號都為LO,方法前進至判定塊414,其中確定處理器14是否在其 最低的可用功率狀態。如果處理器14在其最低的可用功率狀態，不在 處理器14上執行功率狀態調節，并且方法前進至塊400，其中重新檢查 和/或監控定時器34。如果在判定塊414處確定處理器14還未在其最低 的可用功率狀態，方法前進至塊416,其中處理器14的功率狀態遞減一 個狀態或等級(例如，從Pl到P2)。方法前進至塊410,其中初始化 和/或以其它方式啟動定時器34。
因此，在操作中，基于如平均OCP信號所表明(也如比較器74和 76輸出的增量和減量信號的HI或LO條件所表明)的處理器14的減速 等級，處理器14的功率狀態遞增或遞減一個或多個等級以控制計算機 設備12的功率消耗。因此，系統10的實施例提供利用減速和功率狀態 調節來控制從適配器20和/或電池22吸取的功率的可變的處理器控制。 應當理解的是，在上述方法中，可能省略了以不同于圖4所示的順序的 順序來完成的，或者同時執行的特定功能。并且，應當理解的是，可以改變圖4所示的方法，以涵蓋在本說明書中的其它部分中描述的本發明 的任何其它特征或方面。另外，實施例可在軟件中實施，并且可適合于 在不同的平臺和操作系統上運行。
權利要求
1.一種計算機設備功率管理系統(10)，包括控制器(30，70)，配置為對與為計算機設備(12)供電的電源(20，22)相關的過流條件響應而將計算機設備(12)的處理器(14)減速，該控制器(30，70)配置為基于減速的等級將處理器(14)的功率狀態調節到多個預定功率狀態中的至少一個預定功率狀態。
2. 如權利要求l所述的系統(10),其中控制器(30, 70 )配置為如果減速的等級增加到超過預定閾值，將處理器(14)遞減到所述多個預定功率狀態中的至少一個預定功率狀態。
3. 如權利要求l所述的系統(10),其中控制器(30, 70 )配置為限制處理器(14)在預定時間周期內的功率狀態轉變的數量。
4. 如權利要求l所述的系統(10),其中控制器(30, 70 )配置為生成表明減速等級的平均過流保護信號。
5. 如權利要求1所述的系統(10),其中控制器(30, 70 )配置為在定時器(34)到期之后調節功率狀態。
6. —種計算機設備功率管理方法，包括對與為計算機設備(12)供電的電源(20， 22)相關的過流條件響應，將計算機設備(12)的處理器減速；以及基于減速等級將處理器(14)的功率狀態調節到多個預定功率狀態中的至少 一個預定功率狀態。
7. 如權利要求6所述的方法，其進一步包括生成表明減速的等級的平均過流保護信號。
8. 如權利要求6所述的方法，其中調節包括如果減速的等級增加到超過預定閾值，將處理器(14)遞減到所述多個預定功率狀態中的至少一個預定功率狀態。
9. 如權利要求6所述的方法，進一步包括限制處理器(14)在預定時間周期內的功率狀態轉變的數量。
10. 如權利要求6所述的方法，其中調節包括在定時器(34)到期之后調節處理器(14)的功率狀態。
全文摘要
一種計算機設備功率管理系統(10)，包括控制器(30，70)，配置為對與為計算機設備(12)供電的電源(20，22)相關的過流條件響應而將計算機設備(12)的處理器(14)減速，該控制器(30，70)配置為基于減速的等級將處理器(14)的功率狀態調節到多個預定功率狀態中的至少一個預定功率狀態。
文檔編號G06F1/32GK101529361SQ200780040043
公開日2009年9月9日 申請日期2007年10月11日 優先權日2006年10月27日
發明者D·M·巴洛, T·P·索耶斯 申請人:惠普開發有限公司