专利名称：电源状态管理方法及相关的计算机系统的制作方法
技术领域：
本发明为一电源状态管理方法及计算机系统，尤指具有中央处理单元、核心逻辑 单元以及外围设备的计算机系统及应用其上的电源状态管理方法。
背景技术：
随着环保意识的抬头以及全球能源已渐短缺的现象发生，如何强化产品的节能特 性，成为产品设计者与制造商努力的方向。而个人计算机已是家庭、办公室中不可或缺的必 备装置，使得待机时间愈来愈长、关机时间愈来愈少，而随着长时间的开启与运转，消耗的 电力相当可观，因此如何在不减损性能的状态下降低耗电量，亦是各个厂商所想要达成的 目标。请参见图1，其是一个人计算机系统的核心功能方块示意图，其中中央处理单元 (以下简称CPU) 10通过一前端总线(FrontSide Bus，简称FSB) 11连接至一北桥芯片12，而 北桥芯片12再与南桥芯片13、影像芯片14及系统存储器15电连接，进而构成计算机系统 的核心部分。而为能完成妥善的电源管理来达到节能的目的，一种所谓“高级配置和电源管 理接口(AdvancedConfiguration and Power Interface，以下简称ACPI) ”的电源管理规范 便被发展出来，而ACPI是在操作系统(Operating System，简称OS)的层级上来实现电源 管理，其将全机系统的电源状态称为“Global State”，并分成G0、G1、G2、G3等4种状态，其 中Gl特别再衍生出G1S1、G1S2、G1S3、G1S4，因此严格而言有7种状态，即GO、G1S1、G1S2、 G1S3、G1S4、G2、G3，以下是7种状态的内容概述G0，计算机的一般工作状态，包括正在执行操作系统与各种应用程序等；G1，也称睡眠(Slewing)状态，而之前已述Gl分成GlSl G1S4，4种状态的区别 方式主要是以返回到GO状态的速度来定，GlSl返回到GO的速度最快，G1S2次之，G1S3再 次，G1S4则返回最慢，此外Sl S4的细部分别为Sl，CPU内的快取存储器持续供电以维持储存内容，但CPU停止执行指令，CPU及随 机存取存储器都持续有供电，而其他装置则没有特别指示，可以进入省电状态或者不进入。S2，也称深睡眠(De印er Sleep)状态，此时CPU会断电。S3，也称暂停至随机存取存储器(Suspend To RAM，简称STR)状态，其只对随机存 取存储器部分持续供电，包括帧缓冲器(Frame Buffer)与系统主存储器(Main Memory) 等，但其余部分一律断电。S4，也称冬眠(Hibernate)状态，或者也称Suspend To Disk(STD)。S4是将工作 中的数据统统回写到硬盘内，包括图框缓冲器、系统主存储器、硬盘缓冲存储器等，然后全 机断电，若将S4与S3相比较，则S4较S3省电，但S3进入与离开省电模式的速度较S4快；G2，G2已与G3很相近，只持续供电给一些具唤醒功效的装置外，其余部分一律断 电，而具唤醒功效的装置包括键盘、鼠标、网卡、USB端口等；以及G3，也称机械性关机(Mechanical Off)，言下之意就是一切都断电，没有维持任何 电能，一般来说除非是要搬移或拆装计算机，或者是遭遇停电且没有安装不断电系统，否则多半不会进入此一状态。而上述7种状态G0、G1S1、G1S2、G1S3、G1S4、G2、G3的转换主要是通过操作系统来 进行控制，而由中央处理单元10来发动，通过中央处理单元10利用向南桥芯片13进行数 据写入，进而启动电源管理状态G0、G1S1、G1S2、G1S3、G1S4、G2、G3的转换，而当接收到该数 据写入循环后，南桥芯片13便发出一停止时脉信号(STPCLK)该中央处理单元10，而在中央 处理单元10收到该停止时脉信号(STPCLK)后，假如该中央处理单元10已经准备好进入省 电模式时，该中央处理单元10便会再发出一停止许可(STPGNT)的指令并通过北桥芯片12 的转传来通知该南桥芯片13，最后控制整个计算机系统完成电源管理状态的转换。另外，在整个计算机系统的电源状态控制之外，ACPI也有针对CPU本身及外围设 备本身来进行电源状态的控制，其中CPU区分成C0、C1、C2、C3等4种状态，装置也分成DO、 D1、D2、D3等4种状态，其中数字愈小表示愈耗电，反之则愈省电。例如，即使整个系统是受 操作系统的电源管理控制而处于一般工作状态(GO)，CPU仍可根据自己本身硬件的判断而 选择处于C0、C1、C2或C3等4种状态中，其中处在CO时即是一般正常运作状态，处在Cl时 称为暂停(Halt)状态，此时CPU会停止执行。而C2也称停止时脉(Stop-Clock)状态，即 是只针对CPU中软件可见的部分(主要指暂存器)保持供电，其余部分则可停止供电。至 于C3也称睡眠(Sle印)状态，这时CPU不会去维持快取存储器与系统存储器间的数据一致 性。而装置方面的DO D3，D0表示全速运作，D3则全面休停，D1、D2则是不同程度的省电， 其中D2较Dl省电，至于实际的省电程度则可由设备研发人员自行设计、定义。但是于传统手段中，CPU在进行上述C0、C1、C2、C3等电源状态的自我管理时，并不 会与其他的外围设备的电源状态产生互动，因此造成无法更有效达到省能的目的，而如何 改善上述缺失，成为本发明的主要目的。
发明内容
本发明提供一种电源状态管理方法，应用于一计算机系统中，该计算机系统包括 一中央处理单元、电连接于该中央处理单元的一核心逻辑单元以及电连接于该核心逻辑单 元的一外围设备，该电源状态管理方法包括下列步骤该核心逻辑单元响应处于一第一电 源状态的该中央处理单元主动发出的一电源状态切换信号而执行一状态检查程序；以及当 该状态检查程序通过时，该核心逻辑单元发出一同意信号至该中央处理单元以及发出一通 知信号至该外围设备，用以使该中央处理单元进入一第二电源状态，并使该外围设备由一 第三电源状态进入一第四电源状态。本发明还提供一种具有电源状态管理功能的计算机系统，该具有电源状态管理功 能的计算机系统包括一中央处理单元，其于一第一电源状态中主动发出一电源状态切换 信号；一核心逻辑单元，电连接于该中央处理单元，用以接收并响应该电源状态切换信号而 执行一状态检查程序，并当该状态检查程序通过时发出一同意信号以及一通知信号，其中 该同意信号被发送至该中央处理单元而使其进入一第二电源状态；以及一外围设备，电连 接于该核心逻辑单元，用以接收该通知信号而并使该外围设备由一第三电源状态进入一第 四电源状态。根据上述构想，本发明所述的电源状态管理方法以及具有电源状态管理功能的计 算机系统，其中处于该第一电源状态的该中央处理单元根据本身的忙碌程度来选择是否主动发出该电源状态切换信号。根据上述构想，本发明所述的电源状态管理方法以及具有电源状态管理功能的计 算机系统，其中该状态检查程序包括下列步骤检查该中央处理单元与该核心逻辑单元间 的数据处理状态。根据上述构想，本发明所述的电源状态管理方法以及具有电源状态管理功能的计 算机系统，其中检查该中央处理单元与该核心逻辑单元间的数据处理状态可为侦测该核 心逻辑单元与该中央处理单元间的一前端总线上是否有数据传送动作，或是侦测该核心逻 辑单元与一系统存储器间的一存储器总线是否有数据传送动作。根据上述构想，本发明所述的电源状态管理方法以及具有电源状态管理功能的计 算机系统，其中该核心逻辑单元发出的该通知信号中包括代表该第四电源状态的信息。根据上述构想，本发明所述的电源状态管理方法以及具有电源状态管理功能的计 算机系统，其中该核心逻辑单元包括一北桥芯片与一南桥芯片，而该外围设备可为电连接 于该北桥芯片的一影像处理单元或是电连接于该南桥芯片的一元件。根据上述构想，本发明所述的电源状态管理方法以及具有电源状态管理功能的计 算机系统，其中该核心逻辑单元所进行的该状态检查程序包括下列步骤侦测该北桥芯片 与该中央处理单元间的一前端总线上是否有数据传送动作；侦测该北桥芯片与一系统存储 器间的一存储器总线是否有数据传送动作；侦测该北桥芯片与该影像处理单元间的一 AGP 总线是否有数据传送动作；以及侦测该南桥芯片与该元件间的一通用串行总线是否有数据 传送动作。本发明所述的电源状态管理方法及相关的计算机系统具有反应更快速的省电效^ ο
图1，其是一个人计算机系统的核心功能方块示意图。图2，其是本发明为改善常用手段缺失所发展出来具有电源状态管理功能的计算 机系统的功能方块示意图。图3，其是本发明为改善常用手段缺失所发展出来的电源状态管理方法流程图。图4，其是可应用本发明技术手段的一计算机系统较佳实施例示意图。
具体实施例方式请参见图2，其是本发明为改善常用手段缺失所发展出来具有电源状态管理功能 的计算机系统的功能方块示意图，该系统主要包括中央处理单元20、核心逻辑单元21以及 外围设备22，其上并运行着一个操作系统(图中未示出)。而当整个计算机系统受操作系 统中电源管理机制的控制而处于一般工作状态(GO)时，中央处理单元20通常也是处于一 般正常运作状态(CO)，但中央处理单元20仍可根据本身的忙碌程度来选择是否切换至Cl、 C2或C3等其他3种电源状态来进行省电。因此，如图3的电源状态管理方法流程图所示，当处于第一电源状态中的中央处 理单元20根据本身的忙碌程度而决定要从第一电源状态切换至第二电源状态时，其主动 发出一电源状态切换信号给核心逻辑单元21 (步骤30)，而电连接于该中央处理单元20的核心逻辑单元21于接收到该电源状态切换信号后，便可响应该电源状态切换信号的触发 而执行一状态检查程序，用以检查中央处理单元20与核心逻辑单元21间的数据处理状态 是否适合进行电源状态的切换(步骤31)，例如，核心逻辑单元21可以去侦测连接其上的各 式总线(例如与中央处理单元20相接的前端总线210，或是与系统存储器23相接的存储器 总线211等)中是否有数据传送动作(transaction)，若有数据传送动作，则核心逻辑单元 21将不同意中央处理单元20进行自身的电源状态切换(步骤32)。若无数据传送动作，即 认为该状态检查程序通过，此时便向中央处理单元20及外围设备22分别发出一同意信号 以及一通知信号(步骤33)，其中送至该中央处理单元20的该同意信号可使中央处理单元 20切换进入一第二电源状态(步骤34)，而送至该外围设备22的该通知信号中包括代表一 第四电源状态的信息，该外围设备22的该第四电源状态与中央处理单元20的第二电源状 态间具有对应关系，此类对应关可通过于核心逻辑单元21中建立一对照表来来定义。如此 一来，该通知信号便可使该外围设备22由原本的第三电源状态而进入第四电源状态(步骤 35)，例如从DO切换至Dl。如此一来，当中央处理单元20在进行上述C0、C1、C2、C3等电源 状态的自我管理时，本发明的核心逻辑单元21会根据所得到的关于中央处理单元20的电 源状态信息来控制其他的外围设备的电源状态，进而达到更佳的省能效果。再请参见图4，其是可应用本发明技术手段的一计算机系统较佳实施例示意图，其 中主要包括中央处理单元40、组成核心逻辑单元的北桥芯片41与南桥芯片42以及可视为 外围设备的影像处理单元43与其他元件44。同样的，当整个计算机系统处于一般工作状态 (GO)时，处于第一电源状态的中央处理单元40可根据本身的忙碌程度而决定是否要从第 一电源状态切换至第二电源状态。而当中央处理单元40决定要进行电源状态切换时，其主 动发出一电源状态切换信号给核心逻辑单元中的南桥芯片42，而南桥芯片42于接收到该 电源状态切换信号后，便再转传给核心逻辑单元中的北桥芯片41，北桥芯片41便响应该电 源状态切换信号的触发而执行状态检查程序，用以检查中央处理单元40与核心逻辑单元 间的数据处理状态是否适合进行电源状态的切换，例如，北桥芯片41可以侦测连接于核心 逻辑单元上的各式总线(例如北桥芯片41与中央处理单元40相接的前端总线410，或是北 桥芯片41与影像处理单元43相接的图形加速连接端口(AGP)总线411，或是北桥芯片41 与系统存储器45相接的存储器总线412，或是南桥芯片42与其他元件44相接的通用串行 总线413等)中是否有数据传送动作(transaction)，若有数据传送动作，则北桥芯片41将 不同意中央处理单元40进行自身的电源状态切换。若无数据传送动作，即认为该状态检查 程序通过，于是北桥芯片41便向中央处理单元40发出一同意信号。另外，北桥芯片41可 利用增设的多根信号接脚49来向可视为外围设备的影像处理单元43与其他元件44分别 发出一通知信号。其中送至该中央处理单元40的该同意信号可使中央处理单元40切换进 入一第二电源状态(例如C1、C2、C3等)，而送至影像处理单元43与其他元件44的该通知 信号则使影像处理单元43与其他元件44由第三电源状态进入第四电源状态，例如从DO切 换至D1，或是由Dl切换至D2等等。再以影像处理单元43为例进行详细说明，请参见以下表1。表 1
权利要求
一种电源状态管理方法，其特征在于，应用于一计算机系统中，该计算机系统包括一中央处理单元、电连接于该中央处理单元的一核心逻辑单元以及电连接于该核心逻辑单元的一外围设备，该电源状态管理方法包括下列步骤该核心逻辑单元响应处于一第一电源状态的该中央处理单元主动发出的一电源状态切换信号而执行一状态检查程序；以及当该状态检查程序通过时，该核心逻辑单元发出一同意信号至该中央处理单元以及发出一通知信号至该外围设备，用以使该中央处理单元进入一第二电源状态，并使该外围设备由一第三电源状态进入一第四电源状态。
2.根据权利要求1所述的电源状态管理方法，其特征在于，处于该第一电源状态的该 中央处理单元根据本身的忙碌程度来选择是否主动发出该电源状态切换信号。
3.根据权利要求1所述的电源状态管理方法，其特征在于，该状态检查程序包括下列 步骤检查该中央处理单元与该核心逻辑单元间的数据处理状态。
4.根据权利要求3所述的电源状态管理方法，其特征在于，检查该中央处理单元与该 核心逻辑单元间的数据处理状态为侦测该核心逻辑单元与该中央处理单元间的一前端总 线上是否有数据传送动作，或是侦测该核心逻辑单元与一系统存储器间的一存储器总线是 否有数据传送动作。
5.根据权利要求1所述的电源状态管理方法，其特征在于，该核心逻辑单元发出的该 通知信号中包括代表该第四电源状态的信息。
6.一种具有电源状态管理功能的计算机系统，其特征在于，该具有电源状态管理功能 的计算机系统包括一中央处理单元，其于一第一电源状态中主动发出一电源状态切换信号；一核心逻辑单元，电连接于该中央处理单元，用以接收并响应该电源状态切换信号而 执行一状态检查程序，并当该状态检查程序通过时发出一同意信号以及一通知信号，其中 该同意信号被发送至该中央处理单元而使其进入一第二电源状态；以及一外围设备，电连接于该核心逻辑单元，用以接收该通知信号而并使该外围设备由一 第三电源状态进入一第四电源状态。
7.根据权利要求6所述的具有电源状态管理功能的计算机系统，其特征在于，处于该 第一电源状态的该中央处理单元根据本身的忙碌程度来选择是否主动发出该电源状态切 换信号。
8.根据权利要求6所述的具有电源状态管理功能的计算机系统，其特征在于，该核心 逻辑单元所进行的该状态检查程序包括下列步骤检查该中央处理单元与该核心逻辑单元 间的数据处理状态。
9.根据权利要求8所述的具有电源状态管理功能的计算机系统，其特征在于，检查该 中央处理单元与该核心逻辑单元间的数据处理状态为侦测该核心逻辑单元与该中央处理 单元间的一前端总线上是否有数据传送动作，或是侦测该核心逻辑单元与一系统存储器间 的一存储器总线是否有数据传送动作。
10.根据权利要求6所述的具有电源状态管理功能的计算机系统，其特征在于，该核心 逻辑单元通过电连接至该外围设备的多根信号接脚来发出该通知信号，而该通知信号中包 括代 该第四电源状态的信息。
11.根据权利要求6所述的具有电源状态管理功能的计算机系统，其特征在于，该核心 逻辑单元包括一北桥芯片与一南桥芯片，而该外围设备为电连接于该北桥芯片的一影像处 理单元或是电连接于该南桥芯片的一元件。
12.根据权利要求11所述的具有电源状态管理功能的计算机系统，其特征在于，该核 心逻辑单元所进行的该状态检查程序包括下列步骤侦测该北桥芯片与该中央处理单元间的一前端总线上是否有数据传送动作； 侦测该北桥芯片与一系统存储器间的一存储器总线是否有数据传送动作； 侦测该北桥芯片与该影像处理单元间的一图形加速连接端口总线是否有数据传送动 作；以及侦测该南桥芯片与该元件间的一通用串行总线是否有数据传送动作。
全文摘要
一种电源状态管理方法及相关的计算机系统，该电源状态管理方法应用于一计算机系统中，该计算机系统包括一中央处理单元、电连接于该中央处理单元的一核心逻辑单元以及电连接于该核心逻辑单元的一外围设备，该方法包括下列步骤该核心逻辑单元响应处于一第一电源状态的该中央处理单元主动发出的一电源状态切换信号而执行一状态检查程序；以及当该状态检查程序通过时，该核心逻辑单元发出一同意信号至该中央处理单元以及发出一通知信号至该外围设备，用以使该中央处理单元进入一第二电源状态，并使该外围设备由一第三电源状态进入一第四电源状态。本发明所述的电源状态管理方法及相关的计算机系统具有反应更快速的省电效果。
文档编号G06F1/32GK101980103SQ20101053026
公开日2011年2月23日 申请日期2010年10月29日 优先权日2010年10月29日
发明者谢平辉 申请人:威盛电子股份有限公司