專利名稱：具有省電功能的計算機系統(tǒng)及其省電模式實現(xiàn)方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種具有省電功能的計算機系統(tǒng)及計算機系統(tǒng)的省電模式實現(xiàn)方法，尤其涉及一種按照計算機系統(tǒng)的CPU電源管理模式來調節(jié)CPU的速度，從而可減少電力消耗的具有省電功能的這種計算機系統(tǒng)及計算機系統(tǒng)的省電模式實現(xiàn)方法。
背景技術：
計算機系統(tǒng)尤其是便攜式計算機系統(tǒng)，因其良好的便攜性和移動性而得到廣泛應用。預計隨著移動互聯(lián)網、數字多媒體廣播(DMBDigital MultimediaBroadcasting)服務等移動中可利用的新型服務的推廣，便攜式計算機的利用率將呈現(xiàn)急劇增加的趨勢。因此，通過便攜式計算機，可利用的服務類型將呈現(xiàn)多種多樣化，娛樂內容(entertainment content)也將急劇增加，從而使便攜式計算機的使用次數和使用時間也隨之增加。由于便攜式計算機的這種電力消耗呈現(xiàn)增加的趨勢，所以人們正在想方設法開發(fā)一種技術，以便減少便攜式計算機的電力消耗。
在這種現(xiàn)有技術條件下，用于減少計算機電力消耗的一種方法是指其主板內部設置有多個裝置(device)的計算機系統(tǒng)，按照用戶的選擇來關閉不使用裝置的電源，以便最大限度減少電力消耗的方法。
用于減少計算機電力消耗的另一方法是指檢查系統(tǒng)的活動性(Activity)，如果在一定時間里沒有系統(tǒng)活動的話，則暫時中斷處理器(proces sor)，如果有用戶要求的話，則重新運行已經中斷的處理器的方法。
作為低耗電的處理器相關技術，目前有英特爾公司的節(jié)電技術(SpeedStep)。SpeedStep節(jié)電技術的省電功能是指CPU支持4種模式，能夠使用戶根據自己的環(huán)境進行選擇，并按照各個模式來動態(tài)調節(jié)處理器電壓和核心頻率(corefrequency)，以此來減少電源消耗的技術。
支持節(jié)電技術的CPU具有如下特殊的寄存器(Register)，其中一個寄存器(IA32_PERT_STS)是指儲存有當前CPU的電壓、總線比率(Bus Ratio)的狀態(tài)以及最大可支持的值、最小可支持的值的寄存器；另一個寄存器(IA32_PERF_CTL)是指設定有當前CPU電壓和總線比率的寄存器。操作系統(tǒng)(OS)可變更這種寄存器的設定，從而可根據用戶的設定來主動調整CPU的速度，實現(xiàn)節(jié)電效果。
當用戶變更CPU模式時，操作系統(tǒng)(OSOperating System)通過上述寄存器，按照CPU的負載(load)來有效調節(jié)CPU的速度。例如，當用戶設定CPU的最佳電池模式或最大電池模式時，Dothan CPU則將CPU的最大速度固定為800Mhz，并且通過上述寄存器，根據系統(tǒng)的狀態(tài)來進一步放慢CPU的速度。
內部CPU不提供節(jié)電硬件省電功能的計算機也支持多種CPU電源管理模式，但是這種CPU即使選擇CPU的最佳電池模式或最大電池模式等省電模式，CPU的速度也沒有任何變化，而僅僅是調節(jié)向計算機的CPU、硬盤、LCD等提供的電力。
不支持上述寄存器的低價型CPU不支持省電功能，所以即使用戶將CPU的模式設定成最佳電池模式或最大電池模式等省電模式，CPU的速度也不會降低，從而無法取得實質性的節(jié)電效果。

發(fā)明內容
本發(fā)明正是為解決上述問題而提出的，其目之一在于提供CPU省電模式根據系統(tǒng)的溫度來調節(jié)CPU的運行速度，從而可最大限度地減少計算機系統(tǒng)電力消耗的一種具有省電功能的計算機系統(tǒng)及其省電模式實現(xiàn)方法。
本發(fā)明的目的之二在于提供不支持省電功能的CPU在用戶將CPU電源管理模式選擇成最佳電池模式或最大電池模式等省電模式時，通過將CPU的速度減少到一半以下，來實現(xiàn)低速省電模式的一種具有省電功能的計算機系統(tǒng)及其省電模式實現(xiàn)方法。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明之一，涉及一種具有省電功能的計算機系統(tǒng)，其特征在于內部CPU設置有溫度傳感電路，從計算機系統(tǒng)的操作系統(tǒng)獲取當前的CPU省電模式信息，當CPU的電源管理模式是省電模式時，將這種省電模式換算成溫度的值與溫度傳感電路感知的當前系統(tǒng)溫度比較，根據其中較高溫度來進行CPU調節(jié)。
本發(fā)明的特征在于上述計算機系統(tǒng)在CPU的電源管理模式是最佳電池模式或最大電池模式時進行CPU調節(jié)。
上述計算機系統(tǒng)在CPU的電源管理模式不是省電模式時不進行CPU調節(jié)。
另外，為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明之二涉及一種計算機系統(tǒng)的省電模式實現(xiàn)方法，其特征在于它包括以下幾個步驟第1步驟，判斷CPU的電源管理模式是否是省電模式；第2步驟，當CPU的電源管理模式是省電模式時，將省電模式轉換成溫度；第3步驟，當CPU的電源管理模式是省電模式時，通過內部CPU設置的溫度傳感電路測量當前系統(tǒng)溫度；第4步驟，根據換算CPU的省電模式所求出的溫度值和當前系統(tǒng)溫度中較高溫度來進行CPU調節(jié)。
本發(fā)明的效果綜上所述，本發(fā)明的具有省電功能的計算機系統(tǒng)及其省電模式實現(xiàn)方法的效果在于當CPU電源管理模式是省電模式時，調節(jié)系統(tǒng)芯片集的調節(jié)率，來降低CPU速度，減少電力消耗。因此，本發(fā)明尤其能夠使便攜式計算機延長電池使用時間。
另外，本發(fā)明具有省電功能的計算機系統(tǒng)及其省電模式實現(xiàn)方法的效果在于不支持按照CPU電源管理模式降低CPU速度、減少電力消耗這一功能的低價型CPU，在用戶選擇CPU省電模式時也能夠降低CPU的速度，提供省電功能。
為進一步說明本發(fā)明的上述目的、結構特點和效果，以下將結合附圖對本發(fā)明進行詳細的描述。


圖1是本發(fā)明第1實施例的具有省電功能的計算機系統(tǒng)的功能方塊圖；圖2是本發(fā)明第1實施例的具有省電功能的計算機系統(tǒng)中與電力控制功能相關的具體構成圖；圖3是本發(fā)明第1實施例的計算機系統(tǒng)的省電模式實現(xiàn)方法的流程圖；圖4是按照適用本發(fā)明方法的CPU省電模式來調節(jié)系統(tǒng)芯片調節(jié)率的過程流程圖。
附圖中主要部分的符號說明100CPU 101視頻控制器102北橋103主存儲器104I/O控制器 105南橋
106硬盤 107鍵盤控制器150電力控制部 170微處理器210操作系統(tǒng)(OS) 220應用程序230CPU240系統(tǒng)芯片250微處理器具體實施方式
下面參照附圖對本發(fā)明的具有省電功能的計算機系統(tǒng)及其省電模式實現(xiàn)方法的實施例進行詳細說明。
在本發(fā)明中，所謂″省電模式″是指CPU速度為可運行的最大速度的一半以下的電源管理模式。各模式的名稱可隨著處理器制造商的不同而不同，但可以定為最大電池模式或最佳電池模式。
在本發(fā)明中，所謂″CPU調節(jié)″是指根據系統(tǒng)的溫度范圍來調整CPU的時鐘頻率和操作電壓的過程，即指當系統(tǒng)的溫度超過規(guī)定的臨界范圍時，降低CPU的頻率和操作電壓，減慢CPU運行速度的過程。
本發(fā)明的具有省電功能的計算機系統(tǒng)在不需要最大性能時，具有降低CPU速度的功能。本發(fā)明的計算機系統(tǒng)的特征在于它還包含為了按照CPU的電源管理模式來調節(jié)CPU的速度，可對系統(tǒng)芯片進行調節(jié)的微處理器。
即使CPU的運行速度降低，有必要延長便攜式計算機等的電池使用時間的省電模式(例如最大電池模式或最佳電池模式)也將按照系統(tǒng)溫度來對系統(tǒng)芯片進行調節(jié)，放慢CPU的速度，減少電力消耗。
圖1是本發(fā)明第1實施例的具有省電功能的計算機系統(tǒng)的功能方塊圖。如圖1所示，本發(fā)明第1實施例的計算機系統(tǒng)包括CPU100、視頻控制器(VideoController)101、主存儲器(Main Memory)103、負責控制主存儲器103的北橋(NorthBridge)102、輸入/輸出控制器(I/O Controller)104、負責管理周圍裝置輸入/輸出功能的寄存器集合(aggregate)---南橋(South bridge)105、硬盤(HDD)106、鍵盤控制器(Keyboard Controller)107及微處理器170。
CPU100負責控制管理整個計算機系統(tǒng)，并執(zhí)行資料的運算和邏輯操作。為此，CPU100內的硬件有算術邏輯單元(ALU)、控制單元(control unit)、寄存器(register)、記憶裝置接口等。
視頻控制器101負責控制數據輸出到陰極射線管(CRT)或液晶顯示屏(LCD)等顯示裝置上。視頻控制器101和北橋102可由圖形加速端口(AGPAcceleratedGraphic Port)連接。
北橋(North Bridge)102負責控制CPU、主存儲器、視頻控制器等速度較快的設備。北橋102作為直接控制的裝置，有存儲器控制器、主橋、AGP控制器等。北橋102和南橋105用PCI(周邊元件擴展接口)總線連接。
南橋(South Bridge)105是一種管理周圍裝置輸入/輸出功能的寄存器集合，負責控制硬盤、鍵盤、鼠標等緩慢設備。
南橋105或者控制周邊元件擴展接口(PCI)、集成電路設備(IDE)和通用串行總線架構(USB)等周圍裝置的數據流動，或者負責電源管理。
輸入/輸出控制器(I/O Controller)104負責控制計算機與周圍設備之間的數據的輸入/輸出。主存儲器103形成作業(yè)空間，用于順利驅動各種程序。
硬盤106儲存有包括操作系統(tǒng)(OSOperating System)在內的多種程序，而操作系統(tǒng)之類的系統(tǒng)程序及各種應用程序也可儲存在被稱為只讀存儲器(ROM)的額外存儲器上。同時，存儲在上述硬盤106內的操作系統(tǒng)通過系統(tǒng)引導操作，上傳(Up Load)到上述存儲器的隨機存取存儲器(RAM)內。
在本發(fā)明中，電力控制部150與計算機系統(tǒng)的操作系統(tǒng)、CPU、系統(tǒng)芯片(具體指南橋)及微處理器170連接在一起進行操作，電力控制部150在微處理器170的控制下，按照CPU的電源管理模式來調整系統(tǒng)芯片的調節(jié)率(throttling duty)，以此調節(jié)CPU的速度。
圖2是本發(fā)明第1實施例圍繞具有省電功能的計算機系統(tǒng)微處理器的提供省電模式的構成要素詳細示意圖。圖2雖然額外圖示了應用程序，但這種應用程序220是指儲存在微處理器250內的程序。應用程序220從計算機系統(tǒng)的操作系統(tǒng)(OS)210中獲取被設定的CPU電源管理模式(Power Mangagement Mode)是否是省電模式的信息。應用程序220在CPU的電源管理模式是省電模式時，通知微處理器250經常進行CPU調節(jié)；反之不是省電模式時，則通知沒有必要經常進行CPU調節(jié)。
CPU230的內部設置有可感知系統(tǒng)溫度的溫度傳感電路，負責測量溫度，這一已被測量的溫度數據被傳遞給微處理器250，微處理器250在通過應用程序220接收到當前CPU的省電模式信息之后，將這種省電模式信息換算成溫度。針對CPU的每個電源管理模式都相應儲存有一定范圍的溫度范圍(thermal zone)，可將溫度范圍如10℃至20℃的范圍確定為一個范圍，將21℃至30℃的范圍確定為另一個范圍。
儲存在微處理器250內的應用程序220用于判斷CPU230種類，識別CPU230是否是按照CPU模式來提供調節(jié)CPU速度的節(jié)電技術等省電功能的CPU。當判斷為計算機內部CPU不提供CPU速度減慢功能時，應用程序220從操作系統(tǒng)210中接收有關CPU電源管理模式的信息。
有關CPU電源管理模式的信息可通過計算機系統(tǒng)的用戶接口由用戶來選擇及儲存。例如，當用戶在無法將筆記本電腦連接在AC電源上的情況下使用時，為了延長電池的使用時間，可選擇省電模式(例如最佳電池模式或最大電池模式)。
應用程序在用戶變更CPU的模式時，當作是窗口事件(event)進行接收。通常CPU的電源管理模式支持最大性能模式、自動模式、最佳電池模式及最大電池模式等4種模式。這種電源管理模式并非絕對的，可隨著計算機制造商的不同而不同。
在最佳電池模式下，CPU按最大速度的一半以下速度運行，而最大電池模式是指在要求運行最低標準的CPU處理器的操作過程中或者為了節(jié)省電池電力而需要降低處理速度時可以選擇的模式。在最大電池模式下，CPU根據電池的剩余電量以最大速度的一半以下速度運行。
CPU的電源管理模式可通過計算機系統(tǒng)的電力管理程序進行自動管理，或者由用戶進行手動操作。例如，如果電池電源降低，則對此予以感應，并自動使計算機轉換成省電模式。
當用戶手動設定電源管理模式時，則驅動計算機系統(tǒng)內所設置的窗口的控制面板程序，在從上述控制面板程序中提供的電源管理模式設定菜單(PowerManagement Applet Menu)或BIOS設置菜單(BIOS Set Up Menu)上，選擇指定特定的電源管理模式。上述控制部220將從上述菜單上選定的電源管理模式設定為計算機系統(tǒng)的電源管理模式，因而計算機系統(tǒng)的電源管理模式可被手動設定為電源管理模式。
下面對計算機系統(tǒng)的電源管理模式被自動設定為符合當前系統(tǒng)狀態(tài)的最佳電源管理模式的情況進行說明。如果用戶想自動設定而并不想每天都將計算機系統(tǒng)的電源管理模式手動設定成硬件或軟件時，在上述電源管理模式設定菜單(PowerManagement Applet Menu)或BIOS設置菜單(BIOS Set Up Menu)上，選定電源管理模式自動設置項。
在省電模式下，微處理器250從OS210中獲取當前系統(tǒng)溫度的相關信息，并從應用程序220中獲取有關CPU的省電模式信息，在將CPU的省電模式信息換算成溫度之后，與當前系統(tǒng)溫度的相關信息進行比較，選定高一些的溫度，按照這種溫度來調整系統(tǒng)芯片(南橋)的調節(jié)率，如果系統(tǒng)芯片的調節(jié)率被調整，則CPU的速度也將隨之被調整。
在本發(fā)明中，CPU的調節(jié)率(throttling duty)是指CPU每個單位時間的運行速度，例如，CPU按單位時間的1/8、1/4、3/8...或8/8的速度運行。南橋的芯片集(chipset)將12.5％至87.5％的CPU調節(jié)率以12.5％單位進行支持。
因此，CPU速度如原來最大速度(Full Speed)的調節(jié)率那樣有所減少。新的CPU速度S′如下面數學式1那樣，通過CPU的最大速度乘以(100％-調節(jié)率)來求出。
數學公式1S′＝Smax×(100％-TD)在上述數學式中，Smax是指CPU的最大速度，TD是指調節(jié)率(throttlingduty)。
如上述數學式所述，CPU的調節(jié)率(TD)越高，CPU速度越低。從節(jié)電方面考慮，最好調節(jié)率高些。例如，假定調節(jié)率為50％，1GHz的CPU將運行成0.5GHz；假定調節(jié)率為25％，則運行成0.7GHz。本發(fā)明通過調整系統(tǒng)芯片(最好是南橋)而非CPU寄存器的調節(jié)率，可降低CPU的速度，從而實現(xiàn)省電功能。
CPU速度可分成幾個階段進行調節(jié)，例如，假定分成5個階段進行調節(jié)的話，可調節(jié)成最大速度、87.5％速度、75％速度、67.5％速度、50％速度。
下面對本發(fā)明的計算機系統(tǒng)的省電模式實現(xiàn)方法進行說明。圖3是本發(fā)明第1實施例的計算機系統(tǒng)的省電模式實現(xiàn)方法流程圖。
S301，在按照本發(fā)明的方法來實現(xiàn)計算機系統(tǒng)的省電模式時，首先判斷CPU是否具有按照電源管理模式調節(jié)CPU速度的功能。
S309，如果判斷為CPU可提供節(jié)電技術之類的CPU速度控制功能，則通知微處理器沒有必要進行調節(jié)，則向微處理器告知CPU的電源管理模式不是省電模式。因此，計算機的調節(jié)率維持為0％，CPU按照原來的速度運行。
S303，同時，當計算機系統(tǒng)的CPU是不提供節(jié)電技術之類的CPU速度調節(jié)功能的CPU時，則獲取CPU的電源管理模式信息。電源管理模式信息可從計算機系統(tǒng)的操作系統(tǒng)中獲得。CPU的電源管理模式可自動或者按照用戶的選擇來變更。
S305，以被讀取的CPU電源管理模式信息為基礎，判斷CPU的電源管理模式是否是最佳電池模式或最大電池模式等省電模式。
S307，當是省電模式時，則向微處理器告知CPU是省電模式；反之并非省電模式時，則進入上述步驟S390，向微處理器告知CPU的電源管理模式不是省電模式S309。
當計算機系統(tǒng)的CPU不提供速度調節(jié)功能，且CPU的電源管理模式是省電模式時，則按照系統(tǒng)溫度進行調節(jié)，以此調節(jié)CPU的速度。下面對各個省電模式下進行CPU調節(jié)的具體方法進行說明。
圖4是按照本發(fā)明第1實施例的CPU電源管理模式來調整系統(tǒng)芯片的調節(jié)率的過程流程圖。
S401、S403，當CPU的電源管理模式是省電模式時，從CPU中接收有關當前系統(tǒng)溫度B的數據S401，同時從計算機系統(tǒng)的操作系統(tǒng)中獲取有關CPU電源管理模式的數據，將電源管理模式信息換算成溫度A。
S405，判斷將從上一步驟獲取的當前系統(tǒng)溫度B是否大于CPU的省電模式換算成溫度的值A。
S407，如果獲取的當前系統(tǒng)溫度B是大于CPU的省電模式換算成溫度的值A，將CPU的溫度模式設定成B，則將當前系統(tǒng)溫度B確定為系統(tǒng)的溫度范圍。
S411，按照選擇的溫度模式來進行CPU調節(jié)。
S409，如果如果獲取的當前系統(tǒng)溫度B沒有大于CPU的省電模式換算成溫度的值A，即，CPU的省電模式換算成溫度的值A大于從上一步驟獲取的當前系統(tǒng)溫度B，則將CPU省電模式對應的溫度值A確定為系統(tǒng)的溫度范圍(thermal mode)，隨之進入上述步驟S411進行CPU調節(jié)。
本技術領域中的普通技術人員應當認識到，以上的實施例僅是用來說明本發(fā)明，而并非用作為對本發(fā)明的限定，只要在本發(fā)明的實質精神范圍內，對以上所述實施例的變化、變型都將落在本發(fā)明權利要求書的范圍內。
例如，本發(fā)明這一具有省電功能的計算機系統(tǒng)及這種計算機系統(tǒng)的省電模式實現(xiàn)方法，既能適用于除筆記本電腦等便攜式計算機以外的臺式電腦，也能適用于除計算機以外的其它設置有微處理器的便攜式信息設備。
權利要求
1.一種具有省電功能的計算機系統(tǒng)，其特征在于內部CPU設置有溫度傳感電路，從計算機系統(tǒng)的操作系統(tǒng)獲取當前的CPU省電模式信息，當CPU的電源管理模式是省電模式時，將這種省電模式換算成溫度的值與溫度傳感電路感知的當前系統(tǒng)溫度比較，根據其中較高溫度來進行CPU調節(jié)。
2.如權利要求1所述的具有省電功能的計算機系統(tǒng)，其特征在于上述計算機系統(tǒng)在CPU的電源管理模式是最佳電池模式或最大電池模式時進行CPU調節(jié)。
3.如權利要求1所述的具有省電功能的計算機系統(tǒng)，其特征在于上述計算機系統(tǒng)在CPU的電源管理模式不是省電模式時不進行CPU調節(jié)。
4.一種計算機系統(tǒng)的省電模式實現(xiàn)方法，其特征在于包括以下幾個步驟第1步驟，判斷CPU的電源管理模式是否是省電模式；第2步驟，當CPU的電源管理模式是省電模式時，將省電模式轉換成溫度；第3步驟，當CPU的電源管理模式是省電模式時，通過內部CPU設置的溫度傳感電路測量當前系統(tǒng)溫度；第4步驟，按照換算CPU省電模式求出的溫度值和當前系統(tǒng)溫度中的較高溫度來進行CPU調節(jié)。
5.如權利要求4所述的計算機系統(tǒng)的省電模式實現(xiàn)方法，其特征在于上述第1步驟是指在CPU的電源管理模式是最佳電池模式或最大電池模式時判斷是省電模式的步驟。
6.如權利要求4所述的計算機系統(tǒng)的省電模式實現(xiàn)方法，其特征在于上述第1步驟中如果判定CPU的電源管理模式不是省電模式時不進行CPU調節(jié)。
全文摘要
一種具有省電功能的計算機系統(tǒng)及其省電模式實現(xiàn)方法，是一種按照計算機系統(tǒng)的CPU電源管理模式調節(jié)CPU的速度，減少電力消耗的計算機系統(tǒng)及其省電模式實現(xiàn)方法。在計算機系統(tǒng)內部CPU設置有溫度傳感電路，從計算機系統(tǒng)的操作系統(tǒng)獲取當前的CPU省電模式信息，當CPU的電源管理模式是省電模式時，將這種省電模式換算成溫度的值與溫度傳感電路感知的當前系統(tǒng)溫度比較，根據其中較高溫度來進行CPU調節(jié)。本發(fā)明的CPU的省電模式可放慢CPU的速度，減少電力消耗，尤其是，其內部低價型CPU不提供調節(jié)CPU速度這一功能的便攜式計算機系統(tǒng)，也能在用戶選擇省電模式時，降低CPU的速度，從而減少電池的電力消耗，延長使用時間。
文檔編號G06F1/32GK1873587SQ20061009246
公開日2006年12月6日 申請日期2006年6月1日 優(yōu)先權日2005年6月1日
發(fā)明者金仰熏 申請人:樂金電子(昆山)電腦有限公司