专利名称：可切换工作频率的计算机系统及其切换方法
技术领域：
本发明有关于一种计算机系统，特别是关于一种利用桌上型装置芯片组及微处理器，控制便携式装置中央处理器内部工作频率切换的计算机系统；并公开其切换方式。
背景技术：
目前，笔记型计算机的使用率日益增加，为节省笔记型计算机的耗电量，Intel所采用的节省耗电术称为SpeedStep(以下简称SS)；Intel在600MHz以上的便携式装置中央处理器(Mobile CPU)，设计了两组PLL时钟输入线路，可以支援两种不同核心电压/时钟的组合配对。
一种是1.6V核心电压/最大效能模式(100％)；另一种是核心电压1.35V/电池最佳化模式，此时，CPU的时钟通常只有80％左右；而且这两种操作模式的切换时间只需两千分之一秒的时间。
以Intel的数据表示，工作频率降低20％，再配合核心电压的降低，理论上耗电量可以降低到原先操作模式的50-60％之间；以600MHz的笔记型计算机为例，使用者外出使用笔记型计算机时，通常无法使用交流电源(ACPower)，此时，笔记型计算机只能消耗电池的电源，此时，CPU会自动切到1.35V/500MHz的低压/低速模式，耗电量大幅降低。而电池的供电时间也得以延长，又当笔记型计算机移到可以接AC Power的地方时，系统便自动切回1.6V/600MHz的高压/高速模式。
图1显示公知(1)切换工作频率的系统示意图。如图所示，包括一便携式装置芯片组(Mobile Chip Set)11及一便携式中央处理器(Mobile CPU)12；便携式中央处理器12的DPSLP#接脚(DPSLP是deep sleep之意)可受便携式装置芯片组11控制，故便携式中央处理器12具有切换工作频率的功能，但由于便携式装置芯片组11及便携式中央处理器12，均为Intel芯片，虽可达到工作频率的切换，但其制造成本高昂。
为了能够配合其它的芯片组(Chipset)，如桌上型装置芯片组(DesktopChipset)，故提出另一种配合方式，如图2所示；为简化起见，图示中相同装置使用相同的符号说明。
图2显示公知(2)切换工作频率的系统示意图。如图所示，利用桌上型装置芯片组21与便携式中央处理器(Mobile CPU)12配合。但由于桌上型装置芯片组21无法控制便携式中央处理器12的DPSLP#接脚，故无法使便携式中央处理器12内部频率提升至全速，而影响整个系统的效能。
发明内容
综此，本发明主要目的是提供一种计算机系统，其利用一可控制装置为中介，以完成切换工作频率功能的要求。
为达到上述目的，本发明提出一种计算机系统，包括便携式装置中央处理器(Mobile CPU)，可随计算机系统工作在不同负载下而切换其内部工作频率；例如Intel的便携式装置中央处理器；控制装置；以及，桌上型装置芯片组(Desktop Chip Set)，依据计算机系统的负载变化、并配合控制装置而驱动便携式装置中央处理器进行一频率切换程序，以控制便携式装置中央处理器的内部工作频率；其中，配合上述计算机系统所使用的频率切换程序包括(a)桌上型装置芯片组依据计算机系统的负载变化而输出一通知信号到控制装置，告知将驱动便携式装置中央处理器进行频率切换；(b)桌上型装置芯片组送出一设定信号到便携式装置中央处理器，用以将便携式装置中央处理器的内部工作频率设定为一特定模式；(c)桌上型装置芯片组送出一停止信号到便携式装置中央处理器，使便携式装置中央处理器暂停一切工作而进入一第一电源状态；(d)桌上型装置芯片组送出停止信号到控制装置，使控制装置将由桌上型装置芯片组送出至便携式装置中央处理器的一休眠信号予以致能，使便携式装置中央处理器进入一第二电源状态；(e)控制装置送出一深眠信号到便携式装置中央处理器，使便携式装置中央处理器将内部工作频率切换换至特定模式；以及(f)待便携式装置中央处理器完成频率切换后，控制装置送出一完成信号到桌上型装置芯片组，使桌上型装置芯片组结束切换频率的控制。
为让本发明的上述和其他目的、特征、和优点能更明显易懂，下支特举出较佳实施例，并配合附图，详细说明如下
图1显示公知(1)切换工作频率的系统示意图。
图2显示公知(2)切换工作频率的系统示意图。
图3显示本发明的计算机系统示意图。
图4显示本发明的操作时序图。
图5显示本发明的切换工作频率流程图。
符号说明11～便携式装置芯片组；12～便携式装置中央处理器；21～桌上型装置芯片组；30～计算机系统；31～控制装置；R～电阻装置； Q～NMOS晶体管；32a、32b、32c～电压转换装置。
具体实施例方式
图3显示本发明的计算机系统的示意图。如图所示，包括一便携式装置中央处理器(Mobile CPU)12，可随计算机系统30工作在不同负载下而切换其内部工作频率；一控制装置31；以及一桌上型装置芯片组(Desktop ChipSet)21，依据计算机系统30的负载变化、并配合控制装置31而驱动便携式装置中央处理器12进行一频率切换程序，以控制便携式装置中央处理器12的内部工作频率。
其中，本发明还包括一基本输入输出系统(BIOS)装置(并未图示)，用以将所检测到的外部负载状况，传送至桌上型装置芯片组21，使其设定便携式装置中央处理器12的内部工作频率将切换为高速或低速状态。
本发明可适用于与Intel相容的便携式装置中央处理器，而本实施例的便携式装置中央处理器12以Intel芯片为例；本发明的频率切换程序为(1)桌上型装置芯片组21依据计算机系统30的负载变化而输出一通知信号SS(Speed Step；简称SS)到控制装置31，告知将驱动便携式装置中央处理器12进行频率切换。
(2)桌上型装置芯片组21送出一设定信号FORM_G#到便携式装置中央处理器12的GHI#接脚，用以将便携式装置中央处理器12的内部工作频率设定为一特定模式。
其中，当外部负载较大时，则桌上型装置芯片组21所送出的设定信号FORM_G#为低电平；当外部负载变小时，则桌上型装置芯片组21所送出的设定信号FORM_G#为高电平。
(3)桌上型装置芯片组21送出一停止信号STPCLK#到便携式装置中央处理器12的STPCLK#接脚，使便携式装置中央处理器12暂停一切工作而进入一第一电源状态C2。
其中，C2状态(C2 State)为Intel便携式装置中央处理器于一同意停止周期(Stop-Grant cycle)期间，停止指令流(instruction stream)直到停止信号STPCLK#禁能(disable)；亦即当便携式装置中央处理器12进入第一电源状态C2后，便携式装置中央处理器12停止内部频率。
(4)桌上型装置芯片组21通过电压转换装置32b，将停止信号STPCLK#电压电平由3V转换为5V的STPCLK#_5送到控制装置31。
(5)桌上型装置芯片组21送出一休眠信号CPU_SLP#到便携式装置中央处理器12。
(6)控制装置31将由桌上型装置芯片组21送出至便携式装置中央处理器12的SLP#接脚的休眠信号CPU_SLP#予以致能，使便携式装置中央处理器12进入一第二电源状态C3。
其中，当便携式装置中央处理器12进入第二电源状态后，外部的频率产生器(未图示)会停止传送频率到便携式装置中央处理器12；由于控制装置31与桌上型装置芯片组21的电压电平不同，故需一电压转换装置32b做电压的转换；休眠信号CPU_SLP#通过提升(pull-hi)电阻R，使其初始值为高电平，而休眠信号CPU_SLP#的致能方式是利用一开关装置，例如一NMOS晶体管Q，当控制装置31接收到来自电压转换装置32的STPCLK#_5信号时，则输出下拉信号FORM_F#到NMOS晶体管Q，使其导通，且将休眠信号CPU_SLP#下拉(pull low)。
(7)控制装置31再送出一深眠信号FOMR_D#到便携式装置中央处理器12的DPSLP#接脚，使便携式装置中央处理器12将内部工作频率切换至特定模式。
其中，当桌上型装置芯片组21所送出的设定信号FOMR_G#为高电平时，便携式装置中央处理器12将内部工作频率设定为低速状态；当桌上型装置芯片组21所送出的设定信号FOMR_G#为低电平时，便携式装置中央处理器12将内部工作频率设定为高速状态。
(8)待便携式装置中央处理器12完成频率切换后，控制装置31送出一完成信号W_SS_5。
(9)通过电压转换装置32b转换为W_SS到桌上型装置芯片组21，使桌上型装置芯片组21结束切换频率的控制。
另外，设定信号FORM_G#通过电压转换装置32c，将FOMR_G#_5信号送入控制装置31，使得控制装置31得以判断设定信号是否稳定。
图4显示本发明的操作时序图。为简化起见，以下所述，L代表低电位、H代表高电位、L-＞H代表由低电位转换为高电位、以及H-＞L代表由高电位转换为低电位。
如图所示，本发明的计算机系统操作顺序如下所述其中，BCLK为总线频率；(1)当通知信号SS由L-＞H时，表示开始频率转换；(2)设定信号FORM_G#视计算机系统30的负载而定，其状态可能为H或L；若为H，表示欲转换为高速状态；若为L，则表示将转换为低速状态；(3)将停止信号STPCLK#由H-＞L，使得便携式装置中央处理器12暂停工作，进入C2状态；(4)当停止信号STPCLK#为L时，通过电压转换器送入控制装置31，使下拉信号FORM_F#为H，让NMOS晶体管Q导通；(5)NMOS晶体管Q导通，休眠信号CPU_SLP#为L，使得便携式装置中央处理器12进入C3状态；(6)接着，深眠信号FORM_D#由H-＞L，表示开始进行频率转换功能；若设定信号FORM_G#为H，表示将频率转换为高速状态；若设定信号FORM_G#为L，表示将频率转换为低速状态；(7)当休眠信号CPU_SLP#由L-＞H时，控制装置31在经过一转换时间T后，将使完成信号W-SS由L-＞H，结束频率转换；其中，本发明的转换时间T为384μs。
图5显示本发明切换工作频率的流程图。配合图3的计算机系统，包括下列步骤步骤110桌上型装置芯片组21依据计算机系统30的负载变化而输出一通知信号SS到控制装置31，用以告知将驱动便携式装置中央处理器12进行频率切换，然后执行步骤120。
其中，计算机系统30的负载变化是由一基本输入输出系统(BIOS)装置所检测。
步骤120桌上型装置芯片组21送出一设定信号FORM_G#到便携式装置中央处理器12，用以将便携式装置中央处理器12的内部工作频率设定为一特定模式，然后执行步骤130。
其中，当负载变大时，则桌上型装置芯片组21送出的设定信号FORM_G#为高电平；当负载变小时，则桌上型装置芯片组21送出的设定信号FORM_G#为低电平。
步骤130桌上型装置芯片组21送出一停止信号STPCLK#到便携式装置中央处理器12及控制装置31，使便携式装置中央处理器12暂停一切工作而进入一第一电源状态C2，然后执行步骤140。
步骤140控制装置31接收到停止信号STPCLK#后，使桌上型装置芯片组21送出至便携式装置中央处理器12的一休眠信号CPU_SLP#予以致能(enable)，使便携式装置中央处理器12进入一第二电源状态C3，然后执行步骤150。
步骤150控制装置31再送出一深眠信号FORM_D#到便携式装置中央处理器12，使便携式装置中央处理器12依据设定信号FORM_G#的电平，将内部工作频率切换至特定模式，然后执行步骤160。
其中，设定信号FORM_G#为高电平时，则便携式装置中央处理器12将内部工作频率切换至低速状态；当设定信号FORM_G#为低电平时，则便携式装置中央处理器12将内部工作频率切换至高速状态。
步骤160待一特定时间T后，便携式装置中央处理器12完成频率切换后，控制装置31送出一完成信号W_SS到桌上型装置芯片组21，使桌上型装置芯片组21结束切换频率的控制。
综上所述，本发明具有以下优点一、降低线路的复杂性在本发明中，便携式装置中央处理器可通过微处理器与桌上型装置芯片组配合，而不必再拘泥于特定的便携式装置芯片组。
二、易于控制时序利用微处理器(Micro-processor)为中介，更加容易控制便携式装置中央处理器动作的时序，进而达到精确地控制其转换时间。
三、降低成本仅需一微处理器与桌上型装置芯片组，亦可达到便携式装置芯片组所能达到的功能；可大大地降低制造成本，亦增加线路的灵活性。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可进行更动与修改，因此本发明的保护范围以所提出的权利要求限定的范围为准。
权利要求
1.一种计算机系统，包括一便携式装置中央处理器，可随上述计算机系统工作在不同负载下而切换其内部工作频率；一控制装置；以及一桌上型装置芯片组，依据上述计算机系统的负载变化、并配合上述控制装置而驱动上述便携式装置中央处理器进行一频率切换程序，以控制上述便携式装置中央处理器的内部工作频率；其中，上述频率切换程序包括上述桌上型装置芯片组依据上述计算机系统的负载变化而输出一通知信号到上述控制装置，告知将驱动上述便携式装置中央处理器进行频率切换；上述桌上型装置芯片组送出一设定信号到上述便携式装置中央处理器，用以将上述便携式装置中央处理器的内部工作频率设定为一特定模式；上述桌上型装置芯片组送出一停止信号到上述便携式装置中央处理器，使上述便携式装置中央处理器暂停一切工作而进入一第一电源状态；上述桌上型装置芯片组送出上述停止信号到上述控制装置，使上述控制装置将由上述桌上型装置芯片组送出至上述便携式装置中央处理器的一休眠信号予以致能，使上述便携式装置中央处理器进入一第二电源状态；上述控制装置送出一深眠信号到上述便携式装置中央处理器，使上述便携式装置中央处理器将内部工作频率切换至上述特定模式的工作频率；以及待上述便携式装置中央处理器完成频率切换后，上述控制装置送出一完成信号到上述桌上型装置芯片组，使上述桌上型装置芯片组结束切换频率的控制。
2.如权利要求1所述的计算机系统，其中，上述便携式装置中央处理器为Intel相容的便携式装置中央处理器。
3.如权利要求2所述的计算机系统，其中，上述设定信号耦接于Intel相容的便携式装置中央处理器的CHI#接脚。
4.如权利要求2所述的计算机系统，其中，上述停止信号耦接于Intel相容的便携式装置中央处理器的STPCLK#接脚。
5.如权利要求2所述的计算机系统，其中，上述休眠信号耦接于Intel相容的便携式装置中央处理器的SLP#接脚。
6.如权利要求2所述的计算机系统，其中，上述深眠信号耦接于Intel相容的便携式装置中央处理器的DPSLP#接脚。
7.如权利要求2所述的计算机系统，其中，上述第一电源状态为Intel的C2状态。
8.如权利要求2所述的计算机系统，其中，上述第二电源状态为Intel的C3状态。
9.如权利要求2所述的计算机系统，其中，上述计算机系统还包括一提升电阻，耦接于一电压源与上述Intel相容的便携式装置中央处理器的SLP#接脚，用以设定其初始状态；以及一开关装置，当上述控制装置接收到上述桌上型装置芯片组所送出的上述停止信号时，则上述开关装置导通，将上述休眠信号下拉。
10.如权利要求2所述的计算机系统，其中，上述计算机系统还包括一基本输入输出系统，用以检测外部负载状态，送入上述桌上型装置芯片组，使上述计算机系统在不同负载下切换内部工作频率。
11.一种切换计算机系统工作频率的方法，上述计算机系统包括一便携式装置中央处理器；一控制装置；以及一桌上型装置芯片组，依据上述计算机系统的负载变化、并配合上述控制装置而驱动上述便携式装置中央处理器进行一频率切换程序；上述切换计算机系统工作频率的方法，包括下列步骤上述桌上型装置芯片组依据上述计算机系统的负载变化而输出一通知信号到上述控制装置，告知将驱动上述便携式装置中央处理器进行频率切换；上述桌上型装置芯片组送出一设定信号到上述便携式装置中央处理器，用以将上述便携式装置中央处理器的内部工作频率设定为一特定模式；上述桌上型装置芯片组送出一停止信号到上述便携式装置中央处理器，使上述便携式装置中央处理器暂停一切工作而进入一第一电源状态；上述桌上型装置芯片组送出上述停止信号到上述控制装置，使上述控制装置将由上述桌上型装置芯片组送出至上述便携式装置中央处理器的一体眠信号予以致能，使上述便携式装置中央处理器进入一第二电源状态；上述控制装置送出一深眠信号到上述便携式装置中央处理器，使上述便携式装置中央处理器将内部工作频率切换换至上述特定模式；以及待上述便携式装置中央处理器完成频率切换后，上述控制装置送出一完成信号到上述桌上型装置芯片组，使上述桌上型装置芯片组结束切换频率的控制。
12.如权利要求11所述的切换计算机系统工作频率的方法，还包括上述桌上型装置芯片组送出上述设定信号到上述控制装置，用以判断上述设定信号是否稳定。
全文摘要
一种计算机系统，配合工作频率切换的方法，使得桌上型装置芯片组配合一控制装置，得以控制便携式装置中央处理器，使其达到切换工作频率的功能。
文档编号G06F1/04GK1515974SQ0310092
公开日2004年7月28日 申请日期2003年1月7日 优先权日2003年1月7日
发明者赖世勤, 李佳铭, 陈胜如 申请人:纬创资通股份有限公司