专利名称：动态管理装置电源的结构及其方法
技术领域：
本发明涉及一种动态管理装置电源的结构及其方法，其可周期性判断一活跃程序使用某一特定装置机率为零或一非活跃程序闲置该装置的平均闲置时间大于装置损益平衡时间(device break-even time)的一第一条件或一第二条件成立时，实时改变该装置的电源状态，以达到节省电源消耗的功用。
背景技术：
计算机是工业革命之后影响人类最深广的科技，时至今日，我们可以说，没有计算机，就没有现代的新文明。因特网这四年来发展惊人，人类历史更可能进入继农业、工业时代之后的网络时代，计算机与网络，是人类下阶段文明建设的基础。而微软，正是「决定」计算机与网络发展最庞大的单一力量。
微软是目前计算机世界共同语言的建构者，从早期的DOS操作系统开始，微软统一了计算机发展初期百花齐放的局面，使个人计算机的操作系统在一致的标准下，猛爆性进展，随着硬件效率的加倍提升，个人计算机终于取代大型计算机，开始成为许多家庭的必备电器，之后WINDOWS时代来临，方便使用的操作接口，使用计算机不必依靠天书般的程序语言，个人计算机和微软再进一步成为更多家庭与个人不可或缺的工具，因其深入、广泛进入人类生活的程度，使我们不得不重视计算机装置的电源管理。
先进电源管理接口(Advanced Power Management；APM)，是Intel与Microsoft在92年所定义的节电管理接口，其使计算机利用APM做周边电源控制与管理，该方法即通过BIOS来控制；支持APM的BIOS也负责将自己的各种周边装置，如屏幕、硬盘、软盘及主机板系统本身等的子程序，以16bit/32bit protected Mode提供出来，并建立适当的呼叫表格，让其它操作系统(如Windows)可以直接呼叫控制硬件的电源状态。
但是APM电源管理的主导权乃交由BIOS控管，因APM定义的功能较局限，能做到顶多是设定几分钟之后(通常是一个装置的损益平衡时间值)将某装置关机，并且做简单的监控，电源节省的效率并不是很高。因实际开机后真正主导、掌控整台计算机的是操作系统，实际接触周边装置的调度，也因此电源管理的操作重心，必须要由BIOS转移到OS才能真正完全发挥到最高的电源管理效率，针对OS节电需要重新定义新一代电源/组态控制接口(Advanced Configuration and Power Interface；ACPI)。
ACPI是由Intel，Microsoft，Toshiba所共同制定为了在操作系统和硬件之间有一个共同的电源管理接口，以改进以前在电源管理上由各别的厂商所制定的不统一接口。其由Win98及WNT5.0开始支持，把电源管理的功能整合到操作系统中，藉由统一的接口来控制所有硬件的电源操作，从笔记本计算机到桌上型计算机和服务器均包含在此规格内。
在ACPI运作方法中，操作系统利用AML语言解译程序，通过ACPI驱动程序对符合APCI规范设计的周边装置做开启、关闭等操作，或是设定若干时间后自动关闭、开启装置等等。其控制的方法有两种，一种是通过SCI(Svstem Control Interrupt)中断讯号，另外一种则是通过极为复杂的表格结构，直接周边对周边，周边对CPU以及CPU对周边的沟通。
其中，ACPI所定义的电源控制模式图，所有的状态可分为G(Global)、D(Device)、S(Sleeping)及C(CPU)。其中Global是指所有系统，又可分为一、G0-Working工作状态，使用者程序可正常的执行，但是设备可以有它们自己的状态，在没有用到此设备时，此设备可进入其它非工作状态；二、G1-Sleeping此状态下系统消耗较小的电源，没有任何使用者的程序在执行，系统看起来就像在关机状态，因为此时显示屏幕是被关闭的，只要有任何叫醒启动的讯息传达进耒系统即很快回复到工作状态；三、G2/S5-SoftOff此状态下，系统只保留非常少的电源，没有任何使用者和操作系统的程序在执行，这个状态下需要较长的时间来回复到工作状态；四、G3-Mechanical Off整个系统的电源均关闭，没有任何电流通过系统，系统只能重新打开电源供应器的开关来启动，此状态下电源的消耗为零。Device是指一些装置，如调制解调器、硬盘机、光驱等，又可分为一、D0-Fully-On正常工作下；二、D1可省较少的电源；三、D2某些功能被关闭，可省较多的电源；四、D3-Off此状态下设备的电源完全被移出，所以下次电源再一次被供应时需要操作系统重新再对这个设备作一次设定。Sleeping是指在G1下系统进入睡眠状态，又可分为一、S1-Sleeping在此状态下可很快的回复系统的运作，系统的内容均没有遗失；二、S2-Sleeping类似S1但是CPU和Cache的内容巳遗失，系统回复后操作系统需要维护CPU和Cache的内容；三、S3-Sleeping除了存储器的数据外其余CPU、Cache及Chipset的内容均遗失，存储器的内容由硬件维护；四、S4-Sleeping此状态有最低的电源销耗，最长的回复时间，所有的设备均被关闭；五、S5-Soft Off即是Global G2的状态，和S4类似，但操作系统不维护任何内容。CPU又可分为一、C0CPU执行指令；二、C1在最低的回复时间下，软件完全不受影响；三、C2较C1好；四、C3较C2好。ACPI定义五种电源切换模式，有效利用操作系统达电源控管的特性。
当系统进入节电模式时，一但有任何周边装置被触发，此时系统会产生一个SMI的硬件中断讯号通知并唤醒CPU，CPU时钟恢复运转，并且通过BIOS、OS取回先前储存的相关信息后，以RSM指令回复到原先暂停的工作状态。
虽然ACPI提供强大的电源管理接口，但是WINDOWS系统以时间限定的方式(Time Out)来判断一装置的闲置时间，此方法虽可达到电源节省的特性，但却造成了另一个浪费电源的问题，如使用Time Out的方式需浪费电源来供应此装置闲置时间的电力，且无法有效地实时关闭该闲置装置。
因此，如何针对上述问题而提出一种装置的动态电源管理方法，不仅可改善传统的缺点，又可更有效地节省电源，长久以来一直是使用者殷切盼望的，为此，本发明人基于多年从事于电源管理的相关产品的研究、开发、销售实务经验及其个人的专业知识，经多方研究设计、专题探讨，终于研究出一种装置的动态电源管理方法，可解决上述的问题。
发明内容
本发明的主要目的，在于提供一种动态管理装置电源的结构及其方法，其可周期性判定一活跃程序(active application)使用一装置机率为零或一非活跃程序闲置该装置的平均闲置时间大于装置损益平衡时间(devicebreak-even time)的一第一条件或一第二条件成立时，改变该装置为一关闭状态。
本发明的另一目的，在于提供一实时化处理的功能，其可周期性判断一活跃程序使用一装置机率为零或一非活跃程序闲置该装置的平均闲置时间大于装置损益平衡时间(device break-even time)的一第一条件或一第二条件成立时，实时改变该装置的电源状态。
本发明的又一目的，在于提供一种动态管理装置电源的结构及其方法，利用一装置的闲置时间历史纪录文件计算所得的一平均统计数据，公正表达该装置的平均闲置时间，精准度量该装置的电源节省状态，以达到节省电源消耗的用途。
本发明披露了一种装置，用以接收一第一信号后，改变该装置的供电状态；一电源管理单元，用以发出该第一信号；以及一存储单元，包含一常驻程序及一数据表，该数据表纪录一执行程序使用该装置的一第一条件及一第二条件。其中，该第一条件周期性判断一活跃程序使用该装置机率是否为零；该第二条件判断一非活跃程序闲置该装置的平均闲置时间是否大于装置损益平衡时间(device break-even time)。当该第一条件或该第二条件成立时，发出一第二信号予该电源管理单元发出该第一信号予该装置，实时地动态改变该装置为一关闭状态，用以节省电源的消耗。
图1为本发明的一较佳实施例的动态管理装置电源的结构及其方法的系统结构图；图2A为本发明的一较佳实施例存储单元的详细示意图；图2B为本发明的一较佳实施例的一节电条件数据表的字段示意图；及图3为本发明的一较佳实施例的动态管理装置电源的系统流程图。
附图标号说明10存储单元101常驻程序102节电条件数据表20电源管理单元30装置40文件库50使用者
具体实施例方式
为对本发明的结构特征及所实现的功效有更进一步的了解与认识，现结合附图对本发明的较佳实施例详细说明。
一般已知的管理装置电源结构是利用一计算器计算一装置于预定的一段闲置时间后将该装置加以关闭，但是此方法常造成必须额外供应计算器及装置的电源以供计算操作执行，无法有效衡量在何种时间及何种情况下有效管理该装置的电源状态，本发明披露了一种动态管理装置电源的结构及其方法，以方便一使用者有效节省电源的消耗。
请参阅图1，其为本发明的一较佳实施例的动态管理装置电源的结构及其方法的系统结构图；该结构主要包含一存储单元l0，用以执行节省电源的一第一条件或一第二条件的判断及纪录该第一条件及该第二条件的判断结果；一电源管理单元20，用以发出该第一信号；以及至少一装置30，用以接收一第一信号后，改变该装置的供电状态。
其中，装置30的平均闲置时间是利用装置30的闲置时间历史纪录文件库40计算所得的一平均统计数据，公正表达该装置的平均闲置时间，精准度量该装置的电源节省状态，以达到节省电源消耗的用途。并且装置30可为一输入/输出装置，如一网络卡；若为一数据储存装置，如一硬盘机。
该第一条件判断一活跃程序(active application)使用该装置的机率是否为零；以及该第二条件判断一非活跃程序(inactive application)闲置该装置的平均闲置时间是否大于装置损益平衡时间(device break-eventime)。
当一使用者50开启一计算机后，利用该存储单元10执行节省电源的一第一条件及一第二条件的判断及纪录该第一条件及该第二条件的判断结果，一旦该第一或第二条件成立，即发出一第二信号予该电源管理单元20，该电源管理单元20接收一第二信号后发出该第一信号予该装置30。
请参阅图2A，其为本发明的一较佳实施例存储单元的详细示意图，如图所示，披露了一常驻程序101及一节电条件数据表102，其中该常驻程序101用以判断一第一条件及一第二条件是否成立；该节电条件数据表102用以纪录该第一条件及该第二条件的判断结果。
请参阅图2B，其为本发明的一较佳实施例的一节电条件数据表的字段示意图，如图所示，披露了一节电条件数据表102的字段，其中该第一条件为一常驻程序101判断一活跃程序使用该装置的机率为零的结果；该第二条件为判断一常驻程序101判断一非活跃程序闲置该装置的平均闲置时间是否大于装置损益平衡时间(device break-even time)的结果。
当一使用者50开启一计算机后，该常驻程序101周期性判定一活跃程序使用该装置的该第一条件或该第二条件成立时，依据该节电条件数据表102的结果，发出一第二信号予该电源管理单元20，发出一第一信号予该装置30。
请参阅图3，其为本发明的一较佳实施例的一种动态管理装置电源方法，其主要步骤系包括步骤S101开启一常驻程序。
步骤S102进行电源节省的一第一条件判断一活跃程序使用该装置的机率是否为零。
步骤S103填入第一条件的判断结果于一节电数据表内。
步骤S104判断一第二条件是否成立，其中该装置的平均闲置时间是利用一装置的闲置时间历史纪录文件库40计算所得的一平均统计数据。
步骤S105填入第二条件的判断结果于一节电数据表内。
步骤S106若第一或第二条件成立，则实现节电条件发送一第二信号至一电源管理单元。
藉由上述本发明的结构及方法，是利用一存储单元的一常驻程序判断该电源节省条件及一数据表纪录一执行程序使用该装置的一第一条件及一第二条件。其中，该第一条件周期性判断一活跃程序使用一装置机率是否为零；该第二条件判断一非活跃程序使用该装置的闲置时间大于装置损益平衡时间(device break-even time)。当该第一条件或该第二条件成立时，发出一第二信号予该电源管理单元再由电源管理单元发出该第一信号予该装置，实时地动态改变该装置的供电状态，用以节省电源的消耗。
如上所述，仅为本发明的一较佳实施例而已，并非用来限定本发明实施的范围，凡依本发明的权利要求所述的形状、构造、特征及精神所做的均等变化与修饰，均应包括在本发明的权利要求的范围内。
权利要求
1.一种动态管理装置电源的结构，该结构包含一装置，用以接收一第一信号后，改变该装置的供电状态；一电源管理单元，用以发出该第一信号；以及一存储单元，包含一常驻程序及一数据表，该常驻程序用以周期性判断一活跃程序与该装置的电源供应之间的关系是否符合一第一条件及一非活跃程序与该装置的电源供应之间的关系是否符合一第二条件，并且于该第一条件或第二条件成立时发出一第二信号予该电源管理单元使其发出该第一信号予该装置以关闭该装置的电源供应，并且其中该数据表纪录一执行程序使用该装置的一第一条件及一第二条件。
2.如权利要求1所述的动态管理装置电源的结构，其中该第一条件判断该活跃程序使用该装置的机率是否为零。
3.如权利要求1所述的动态管理装置电源的结构，其中该第二条件判断该非活跃程序闲置该装置的平均闲置时间大于装置损益平衡时间。
4.如权利要求1所述的动态管理装置电源的结构，其中，该装置为一输入/输出装置。
5.如权利要求4所述的动态管理装置电源的结构，其中，该输入输出装置为一网络卡。
6.如权利要求1所述的动态管理装置电源的结构，其中，该装置为一数据储存装置。
7.如权利要求1所述的动态管理装置电源的结构，其中，该装置为一硬盘机。
8.一种动态管理装置电源方法，该步骤包含周期性判定一活跃程序与一装置的电源供应之间的关系是否符合一第一条件及一非活跃程序与该装置的电源供应之间的关系是否符合一第二条件；及当该第一条件或第二条件成立时，发出一第二信号予一电源管理单元使其发出一第一信号予该装置，用以改变该装置的一供电状态。
9.如权利要求8所述的动态管理装置电源方法，其中该第一条件为判断该活跃程序使用该装置的机率是否为零。
10.如权利要求8所述的动态管理装置电源方法，其中该第二条件为判断该非活跃程序闲置该装置的平均闲置时间大于装置损益平衡时间。
11.如权利要求10所述的动态电源管理方法，其中，该装置平均闲置时间是利用该装置的闲置时间历史纪录文件所得的一平均统计数据。
12.如权利要求8所述的动态管理装置电源方法，其中，该装置为一输入/输出装置。
13.如权利要求12所述的动态管理装置电源方法，其中，该输入输出装置为一网络卡。
14.如权利要求8所述的动态管理装置电源方法，其中，该装置为一数据储存装置。
15.如权利要求14所述的动态管理装置电源方法，其中，该装置为一硬盘机。
全文摘要
本发明披露了一种装置，用以接收一第一信号后，改变该装置的供电状态；一电源管理单元，用以发出该第一信号；以及一存储单元，包含一常驻程序及一数据表，该数据表纪录一执行程序使用该装置的一第一条件及一第二条件，其中，该第一条件藉由该常驻程序周期性判断一活跃程序使用一装置机率为零，且该第二条件判断一非活跃程序闲置该装置的平均闲置时间大于装置损益平衡时间，当该第一或第二条件成立时，发出一第二信号予该电源管理单元再由电源管理单元发出该第一信号予该装置，实时地动态改变该装置为一关闭状态，用以节省电源的消耗，以实现节电的用途。
文档编号G06F1/32GK1624626SQ20031012030
公开日2005年6月8日 申请日期2003年12月5日 优先权日2003年12月5日
发明者卢德祯 申请人:宏碁股份有限公司