專利名稱：北橋電源管理裝置及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于電源狀態(tài)管理方法，且特別有關(guān)于北橋電源狀態(tài)管理方法。
背景技術(shù)：
電源管理是計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)上的一動(dòng)要課題，特別是移動(dòng)式的計(jì)算裝置。設(shè)計(jì)上所期望的長(zhǎng)電池壽命需要積極的電源管理。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中有些在高時(shí)鐘頻率的單元，例如中央處理器(central processing unit，簡(jiǎn)稱CPU)、主存儲(chǔ)器(random access memory，簡(jiǎn)稱RAM)、以及芯片組等，通常比其它單元耗電。這些高時(shí)鐘操作單元使得其中的電源管理扮演相當(dāng)關(guān)鍵角色。
高級(jí)配置與電源接口(Advanced Configuration and Power Interface，簡(jiǎn)稱ACPI)規(guī)格2.0提出許多方法通過(guò)操作系統(tǒng)主導(dǎo)配置及電源管理(operating system-directed configuration and power management，簡(jiǎn)稱OSPM)以變換計(jì)算機(jī)裝置的電源狀態(tài)，操作系統(tǒng)及南橋(south bridge)能藉以將計(jì)算機(jī)裝置在S0，S1，S2，S3，S4，S5狀態(tài)間作切換，并且將處理器在C0，C1，C2，C3，C4及其它狀態(tài)間切換。
以下介紹ACPI定義的處理器電源狀態(tài)C0～C3以及系統(tǒng)狀態(tài)S0～S5。
C0處理器電源狀態(tài)處理器在此狀態(tài)中可以執(zhí)行指令。
C1處理器電源狀態(tài)具有最短的延遲。處理器可以保留系統(tǒng)高速存儲(chǔ)器的目前狀況(context)。
C2處理器電源狀態(tài)此狀態(tài)比C1狀態(tài)更省電。預(yù)設(shè)一處理器可以在此狀態(tài)中保持其高速存儲(chǔ)器的一致性并且能夠監(jiān)聽(tīng)對(duì)主存儲(chǔ)器的存取操作。
C3處理器電源狀態(tài)此狀態(tài)比C1及C2狀態(tài)更省電。處理器的高速存儲(chǔ)器維持其狀態(tài)，但是該處理器未被要求監(jiān)聽(tīng)主存儲(chǔ)器的存取操作。操作系統(tǒng)電源管理(Operating System Power Management，OSPM)確定高速存儲(chǔ)器維持一致性。
S0系統(tǒng)狀態(tài)S0是系統(tǒng)工作狀態(tài)。因此處理器在C0，C1，C2，或C3狀態(tài)。處理器等設(shè)備維持其目前狀況(context)，并以如同這些處理器狀態(tài)所定義的方式執(zhí)行指令。處理器保留并讀寫動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(Dynamic RAM)的目前狀況。
S1休眠狀態(tài)S1狀態(tài)是回復(fù)延遲較短的睡眠狀態(tài)。處理器等設(shè)備維持其目前狀況(context)，但是不執(zhí)行指令。動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)的目前狀況被保留。
S2休眠狀態(tài)S2狀態(tài)是回復(fù)時(shí)間延遲較短休眠狀態(tài)。S2比S1狀態(tài)省電。處理器等設(shè)備不維持其目前狀況(context)，也不執(zhí)行指令。動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的目前狀況被保留。S2休眠狀態(tài)除了遺失處理器等設(shè)備的目前狀況以外(操作系統(tǒng)保留高速存儲(chǔ)器及CPU的目前狀況)，其余與S1休眠狀態(tài)相似。
S3休眠狀態(tài)S3休眠狀態(tài)是回復(fù)時(shí)間延遲較短D休眠狀態(tài)。S3比S2狀態(tài)省電。處理器等設(shè)備不維持其目前狀況(context)，也不執(zhí)行指令。動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的目前狀況被保留。
S4休眠狀態(tài)S4休眠狀態(tài)是ACPI所支持的最省電，但回復(fù)時(shí)間延遲最長(zhǎng)的休眠狀態(tài)。S4比S3狀態(tài)省電。在S4休眠狀態(tài)，處理器不執(zhí)行指令。不保留動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器以及處理器等設(shè)備目前狀況。
S5軟關(guān)機(jī)狀態(tài)S5狀態(tài)除了OSPM不儲(chǔ)存任何目前狀態(tài)以外，與S4狀態(tài)相似。在S5狀態(tài)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在回復(fù)時(shí)，需要完整的開(kāi)機(jī)程序。
處理器電源狀態(tài)和系統(tǒng)狀態(tài)一樣都會(huì)影響主存儲(chǔ)器及芯片組的作業(yè)。然而在傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中主存儲(chǔ)器及芯片組的電源消耗并未隨著處理器電源狀態(tài)作妥善管理，同時(shí)也未在ACPI中作定義。
典型上，電源狀態(tài)機(jī)被建在南橋內(nèi)，然而，傳統(tǒng)介于CPU及主存儲(chǔ)器之間的北橋不能管理其電源狀態(tài)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種北橋電源管理方法。
基于上述目的，本發(fā)明的一種北橋電源管理方法包含監(jiān)測(cè)指導(dǎo)上述處理器的電源狀態(tài)變換的電源狀態(tài)控制信號(hào)；根據(jù)上述電源狀態(tài)控制信號(hào)以決定上述處理器將被變換至多個(gè)電源狀態(tài)中的哪一者；以及根據(jù)被決定的上述電源狀態(tài)以調(diào)整上述處理器及一主存儲(chǔ)器的對(duì)應(yīng)工作時(shí)鐘及工作電壓。
另外，本發(fā)明也提供具有電源狀態(tài)管理能力的北橋。上述北橋包含流量監(jiān)測(cè)器監(jiān)測(cè)上述處理器的電源狀態(tài)控制信號(hào)；電源狀態(tài)機(jī)根據(jù)上述電源狀態(tài)控制信號(hào)以決定上述處理器將被變換至多個(gè)電源狀態(tài)中的哪一者；以及電源管理控制單元根據(jù)被決定的上述電源狀態(tài)以調(diào)整上述處理器及一主存儲(chǔ)器的對(duì)應(yīng)工作時(shí)鐘及工作電壓。


圖1顯示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的計(jì)算機(jī)裝置的結(jié)構(gòu)方塊圖；圖2A顯示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一北橋示范的內(nèi)建狀態(tài)機(jī)中各狀態(tài)及其中變換的示意圖；圖2B顯示圖2A的狀態(tài)機(jī)中C0，C0t，C1，C2，C3狀態(tài)及其中變換的示意圖；圖3顯示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的北橋所執(zhí)行的電源管理流程圖；以及圖4顯示一電源管理操作表格。
1～處理器；2～主存儲(chǔ)器；3～北橋；4～南橋；5～時(shí)鐘產(chǎn)生器；6～電壓調(diào)節(jié)器；7～電壓調(diào)節(jié)器；8～繪圖引擎；30～電源管理控制單元；35～時(shí)鐘源；36～電源狀態(tài)機(jī)；37～ACPI命令解碼器；38～繪圖引擎；39～流量監(jiān)測(cè)器；41～電源狀態(tài)機(jī)。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提出一種北橋的電源狀態(tài)管理方法。
圖1顯示本發(fā)明的具有北橋電源狀態(tài)管理功能的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)10。
計(jì)算機(jī)系統(tǒng)10包含處理器1、主存儲(chǔ)器2、連接于處理器1及主存儲(chǔ)器2之間的北橋(north bridge，簡(jiǎn)稱NB)3、以及連接北橋3的南橋(southbridge，簡(jiǎn)稱SB)4、連接在南橋4與主存儲(chǔ)器2之間的電壓調(diào)節(jié)器(voltageregulator)7、以及連接在處理器1及南橋4之間的時(shí)鐘產(chǎn)生器5及另一電壓調(diào)節(jié)器6。本領(lǐng)域技術(shù)人員已知計(jì)算機(jī)系統(tǒng)10可以包含其它更多處理器。
在本發(fā)明中，具有電源狀態(tài)管理能力的北橋3包含流量監(jiān)測(cè)器39根據(jù)電源狀態(tài)控制信號(hào)以監(jiān)測(cè)上述處理器的電源狀態(tài)變換；ACPI命令解碼器37用以將上述電源狀態(tài)控制信號(hào)解碼；電源狀態(tài)機(jī)36根據(jù)上述電源狀態(tài)控制信號(hào)以決定上述處理器將被變換至多個(gè)電源狀態(tài)中的哪一者；以及電源管理控制單元30根據(jù)被決定的上述電源狀態(tài)以調(diào)整處理器1及主存儲(chǔ)器2的工作時(shí)鐘及工作電壓。
在本發(fā)明中，南橋4也具有電源狀態(tài)機(jī)41，電源狀態(tài)機(jī)41中具有電源狀態(tài)機(jī)36中全部或部分的ACPI系統(tǒng)狀態(tài)(system state)及處理器狀態(tài)(processor state)。
圖2A為本發(fā)明電源狀態(tài)機(jī)36及41中處理器電源狀態(tài)圖。其中，C0為處理器工作狀態(tài)(processor running state)；C1為暫停命令狀態(tài)(haltcommand state)；C2為處理器第二級(jí)狀態(tài)(processor level 2 state)；C3為處理器第三級(jí)狀態(tài)(processor level 3 state)；C0t為C0減速(throttle)狀態(tài)，在此狀態(tài)中，處理器的工作時(shí)鐘及工作電壓被降低；以及C3d是繪圖引擎關(guān)閉時(shí)的C3狀態(tài)。
圖2B是在北橋的處理器/系統(tǒng)電源狀態(tài)圖。C0為處理器工作狀態(tài)；Cx為圖2A中的處理器狀態(tài)；S1為開(kāi)電源開(kāi)啟暫停于主存儲(chǔ)器狀態(tài)(power-onsuspend-to-RAM state)；S3為電源關(guān)閉暫停于磁盤狀態(tài)(power-offsuspend-to-disk state)；S5為電源關(guān)閉狀態(tài)(power-off state)。
在圖2A及圖2B中的箭頭代表計(jì)算機(jī)系統(tǒng)10可能的狀態(tài)變換。
圖3是本發(fā)明的北橋3的電源管理流程圖。
首先，流量監(jiān)測(cè)器39監(jiān)測(cè)處理器1的電源管理控制信號(hào)(步驟S100)。接著，ACPI命令解碼器37將上述電源管理控制信號(hào)解碼(步驟S200)。電源狀態(tài)機(jī)36根據(jù)上述被解碼的電源管理控制信號(hào)決定處理器1將變換至多個(gè)狀態(tài)的哪一者(步驟S300)。最后，電源管理控制單元30根據(jù)上述電源狀態(tài)機(jī)36及被決定的上述電源狀態(tài)以調(diào)整處理器1及主存儲(chǔ)器2的工作時(shí)鐘及工作電壓(步驟S400)。
在本發(fā)明中，處理器1的工作時(shí)鐘及工作電壓分別以時(shí)鐘產(chǎn)生器5及電壓調(diào)節(jié)器6調(diào)整。主存儲(chǔ)器2的工作時(shí)鐘及工作電壓別以時(shí)鐘源35及電壓調(diào)節(jié)器7調(diào)整。
圖4顯示本發(fā)明提出的電源管理操作表格。須要了解的是此表格中的功能可以依據(jù)使用者的喜好來(lái)啟動(dòng)或禁能。根據(jù)上述表格，處理器1及主存儲(chǔ)器2的工作時(shí)鐘及工作電壓皆隨著變換所至的狀態(tài)來(lái)調(diào)整。上述表格總結(jié)北橋3的電源狀態(tài)管理。某些這整個(gè)表格的功能可以依據(jù)使用者的喜好來(lái)啟動(dòng)或禁能。
在C3狀態(tài)中，依據(jù)ACPI的標(biāo)準(zhǔn)，處理器1拒絕監(jiān)聽(tīng)并忽略中斷。如果北橋3中沒(méi)有未處理的狀態(tài)變換，繪圖引擎維持顯示作業(yè)并存取主存儲(chǔ)器2，并命令主存儲(chǔ)器2進(jìn)入自我更新模式(self-refresh mode)。北橋3及主存儲(chǔ)器2皆進(jìn)入最省電狀態(tài)。
在C3d狀態(tài)中，如果北橋3中沒(méi)有未處理的狀態(tài)變換，繪圖引擎停止顯示作業(yè)，進(jìn)入D3狀態(tài)(如ACPI規(guī)格所定義)，并命令主存儲(chǔ)器2進(jìn)入自我更新模式(self-refresh mode)。在C3d狀態(tài)，北橋3關(guān)閉(shutdown)，并且禁能其中的鎖相回路(Phase-locked loop，簡(jiǎn)稱PLL)。
本發(fā)明提出一種北橋的電源狀態(tài)管理方法。動(dòng)態(tài)調(diào)整工作時(shí)鐘及工作電壓可以根據(jù)在北橋的流量監(jiān)測(cè)器獲得較佳的效能及較好的電源耗損管理。相較于沒(méi)有電源狀態(tài)信息的北橋，經(jīng)由利用上述內(nèi)建的電源狀態(tài)機(jī)，北橋可以更積極地管理北橋及存儲(chǔ)器的電源。
雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的更動(dòng)與潤(rùn)飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視所附的權(quán)利要求范圍所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種北橋電源管理方法，執(zhí)行于北橋，用以管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中處理器及主存儲(chǔ)器的電源狀態(tài)，包含監(jiān)測(cè)上述處理器的電源狀態(tài)變換；以及利用電源狀態(tài)機(jī)，根據(jù)上述監(jiān)測(cè)以調(diào)整上述處理器及上述主存儲(chǔ)器的工作時(shí)鐘及工作電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的北橋電源管理方法，其中，監(jiān)測(cè)電源狀態(tài)變換的上述步驟還包含監(jiān)測(cè)上述處理器的電源狀態(tài)控制信號(hào)；將上述電源狀態(tài)控制信號(hào)解碼以決定上述處理器將被變換至多個(gè)電源狀態(tài)中的哪一者；以及根據(jù)在上述北橋內(nèi)的上述電源狀態(tài)機(jī)以決定上述處理器及上述主存儲(chǔ)器的對(duì)應(yīng)工作時(shí)鐘及工作電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的北橋電源管理方法，其中，上述多個(gè)電源狀態(tài)包含C0t狀態(tài)、C1狀態(tài)、C2狀態(tài)、C3狀態(tài)與S1狀態(tài)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的北橋電源管理方法，其中，當(dāng)上述處理器在上述C0t狀態(tài)(減速狀態(tài))時(shí)，上述方法還包含降低上述處理器及上述主存儲(chǔ)器的工作時(shí)鐘及工作電壓；以及如未檢測(cè)出任何存儲(chǔ)器存取操作，將上述主存儲(chǔ)器中的多個(gè)開(kāi)啟頁(yè)預(yù)先充電。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的北橋電源管理方法，其中，當(dāng)上述處理器在上述S1狀態(tài)時(shí)，上述方法還包含停止上述處理器的工作時(shí)鐘，并降低上述處理器的工作電壓；命令上述主存儲(chǔ)器進(jìn)入自我更新模式；以及將上述北橋的鎖相回路禁能。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的北橋電源管理方法，其中，上述C3狀態(tài)還包含C3d狀態(tài)，在上述C3d狀態(tài)中繪圖引擎關(guān)閉。
7.一種存儲(chǔ)器橋接器，用以管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的電源狀態(tài)，其中上述計(jì)算機(jī)裝置還包含處理器及主存儲(chǔ)器，包含流量監(jiān)測(cè)器，用以監(jiān)測(cè)上述處理器的電源狀態(tài)變換；電源狀態(tài)機(jī)，用以根據(jù)上述監(jiān)測(cè)以決定上述處理器將被變換至哪一電源狀態(tài)；以及電源管理控制單元，用以根據(jù)上述電源狀態(tài)機(jī)及上述被決定的電源狀態(tài)，調(diào)整上述處理器及上述主存儲(chǔ)器的工作時(shí)鐘及工作電壓。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的存儲(chǔ)器橋接器，還包含高級(jí)配置電源接口解碼器，用以將指示上述處理器的電源狀態(tài)變換的電源狀態(tài)控制信號(hào)解碼。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的存儲(chǔ)器橋接器，其中，上述電源狀態(tài)機(jī)包含C0t狀態(tài)、C1狀態(tài)、C2狀態(tài)、C3狀態(tài)與S1狀態(tài)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的存儲(chǔ)器橋接器，其中，當(dāng)上述處理器在上述C0t狀態(tài)(減速狀態(tài))時(shí)，上述電源管理控制單元分別降低上述處理器及上述主存儲(chǔ)器的工作時(shí)鐘及工作電壓，并且上述主存儲(chǔ)器處于非分頁(yè)模式。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的存儲(chǔ)器橋接器，其中，當(dāng)上述處理器在上述C1或C2狀態(tài)時(shí)，上述電源管理控制單元分別降低上述處理器及上述主存儲(chǔ)器的工作時(shí)鐘及工作電壓，并且上述主存儲(chǔ)器處于非分頁(yè)模式。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的存儲(chǔ)器橋接器，其中，當(dāng)上述處理器處于上述S1狀態(tài)時(shí)，上述電源管理控制單元停止上述處理器的工作時(shí)鐘，上述第一電壓調(diào)節(jié)器降低上述處理器的工作電壓，上述主存儲(chǔ)器處于自我更新模式，并且上述存儲(chǔ)器橋接器的鎖相回路被禁能。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的存儲(chǔ)器橋接器，其中，上述C3狀態(tài)還包含C3d狀態(tài)，繪圖引擎在上述C3d狀態(tài)中關(guān)閉。
14.根據(jù)權(quán)利要求7所述的存儲(chǔ)器橋接器，其中，上述存儲(chǔ)器橋接器為北橋。
全文摘要
一種北橋電源管理裝置及方法。上述北橋監(jiān)測(cè)處理器的電源狀態(tài)變換，接著根據(jù)被決定的電源狀態(tài)調(diào)整上述處理器及主存儲(chǔ)器的工作時(shí)鐘及工作電壓，藉以節(jié)省電源損耗。
文檔編號(hào)G06F1/32GK1811663SQ200610007128
公開(kāi)日2006年8月2日 申請(qǐng)日期2006年2月9日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月30日
發(fā)明者林瑞霖, 賴瑾, 郭宏益 申請(qǐng)人:威盛電子股份有限公司