专利名称：可动态调整负载装置的执行效能的装置及方法
技术领域：
本发明是关于一种可动态调整负载装置的执行效能的装置及方法，尤指一种依据复数组临界值以及反磁滞值以调些负载装置的执行效能的装置及方法。
背景技术：
如图1所示，在一般的电子系统中，电源供应器10是用以输入高电压准位(例如110伏特)的交流电，并输出低电压准位(例如12伏特)的直流电，以供应中央处理器30、显示晶片、南北桥晶片、记忆体或其他电子元件等负载装置所需的电力。由于中央处理器30消耗电力所需的电压准位(例如1.3伏特)较电源供应器10所提供的电压准位为低，故由储能电感24及储能电容26的储能能力，并配合PWM(脉波宽度调变)信号(由PWM控制器12所输出)的工作周期(Duty Cycle)的变化而控制高闸极控制信号Ugate及低闸极控制信号Lgate的工作周期(Duty Cycle)的变化，进行控制晶体管开关器20及晶体管开关器22的开启/闭合状态，使电源供应器10可提供充裕的电力(包括工作电压以及汲取电流)至中央处理器30，而晶体管开关器20所汲取的电力是亦由电源供应器10所提供。当中，PWM控制器12可直接依据中央处理器30所发出的指令而调整PWM信号的工作周期，或依据电压调整器32的指令而调些PWM信号的工作周期，其中，电压调整器32的运作是参考中央处理器30提供的信号而进行后续动作。缓冲装置28将PWM信号的电压准位予以提升以形成高闸极控制信号Ugate及低闸极控制信号Lgate，最后，由高闸极控制信号Ugate及低闸极控制信号Lgate以控制晶体管开关器20及晶体管开关器22的致能/去能的维持时间，以提供中央处理器30无论重负载状态或轻负载状态所需的电力。其中，缓冲装置28最佳是为正向器，较佳是为反向器、缓冲器、或已知可提供类似功能的电子元件。
假设，中央处理器30目前处于正常状态，则负载状态正常；当其执行大量运算处理的应用程序，例如影像处理，则中央处理器30的负载将增加，因而增加其电力的消耗，如果使用者想更进一步缩短执行大量运算处理所需的时间长度，使用者可由调整时脉产生器(未显示)所输出的时脉信号的频率而增加中央处理器30的工作频率，以强化中央处理器30的执行效能。同样地，为了进一步强化中央处理器30的执行效能，使用者亦可由调整电压调整器32所输出的电压值而增加中央处理器30的工作电压，以强化中央处理器30的执行效能，达到缩短执行大量运算处理所需的时间长度的目的。相反地，当系统闲置时，中央处理器30将消耗多余的电力，使用者可利用类似上述的作法而降低中央处理器30的工作频率或工作电压，以降低中央处理器30的电力效耗，这对可携式电子系统而言，此优点将更显重要。
然而，当中央处理器30的工作频率或工作电压提升时，将会衍生一个问题，即完成中央处理器30的工作频率或工作电压的调整后，目前尚无良好的判断机制可使中央处理器30的工作频率或工作电压回复至原本的状态，或此判断机制并非完美，尤其在中央处理器30持续工作于较高工作频率或工作电压时，中央处理器30将消耗过多电力，这对于可携式电子系统而言将是个严重的问题。另外，中央处理器30持续工作于较高工作频率或工作电压时将产生大量的热气，造成可携式电子系统设计者不必要的困扰，相同地，中央处理器30持续工作于较低的工作频率或工作电压亦存在执行效能不彰的问题。
实用新型内容本发明的主要目的是在提供一种可动态调整负载装置的执行政能的方法和装置，是将负载装置的执行效能区分成复数效能阶级，并使每一效能阶级对应至一组临界值以及反磁滞值，当负载装置的负载状态变化时，可依据临界值以及反磁滞值以作为是否进行执行效能调整的依据。
本发明中一种可动态调整负载装置的执行效能的装置，是依据一负载信号而调整该负载装置的一执行效能，且该负载信号对应至该负载装置的负载状态，其特征在于，其包括一侦测装置，是用以输入并量化该负载信号以取得一负载量化值，并依据该负载量化值与一临界值以及一反磁滞值的比对结果而输出一控制信号；以及一效能控制器，是依据该控制信号而调整该负载装置的该执行效能；
其中，该临界值不等于该反磁滞值。
其中该负载装置是为一中央处理器。
其中该负载装置是为一显示晶片。
其中该负载装置是为一南北桥晶片。
其中该侦测装置是为一电流负载侦测电路。
其中该侦测装置是为一电压侦测电路。
其中该侦测装置是为一电流侦测电路。
其中该负载信号是为一工作电压的电压值。
其中该负载信号是为一PWM信号。
其中该负载信号是为一闸极控制信号。
其中该负载信号是为一工作电流的电流值。
其中该负载信号是由一PWM控制器所提供。
其中该效能控制器是为一电压调整器。
其中该效能控制器是为一时脉产生器。
其中该控制信号是为一电压控制信号，并由调整该负载装置的一工作电压而调整该执行效能。
其中该控制信号是为一时脉控制信号，并由调整该负载装置的一工作频率而调整该执行效能。
本发明一种可动态调整负载装置的执行效能的方法，是依据一负载信号而调整该负载装置的一执行效能，且该负载信号对应至该负载装置的负载状态，其特征在于，其包括
(A)将该负载装置的该执行效能区分成复数效能阶级，并设定每一该等效能阶级所对应的一工作参数、一临界值以及一反磁滞值；(B)量化该负载信号以取得一负载量化值；以及(C)比对该负载量化值与该临界值或该反磁滞值，并依据比对的结果以决定是否调整该负载装置的该工作参数；其中，该临界值不等于该反磁滞值。
其中该负载装置是为一中央处理器。
其中该负载装置是为一显示晶片。
其中该负载装置是为一南北桥晶片。
其中该工作参数是为一工作电压。
其中该工作参数是为一工作频率。
其中该工作参数是为一工作电压以及一工作频率。
其中该负载信号是为一PWM信号。
其中该负载信号是为一闸极控制信号。
其中该负载信号是为一工作电压的电压值。
其中该负载信号是为一工作电流的电流值。
为能让审查员能更了解本发明可动态调整负载装置的执行效能的装置，则以中央处理器30作为负载装置的范列，并举三较佳具体实施例并说明如下，其中
图1是电源供应电路以及中央处理器的示意图。
图2是本发明可动态调整负载装置的执行效能的装置的第一实施例的电路方块图。
图3是本发明可动态调整负载装置的执行效能的装置的第一实施例的另一电路方块图。
图4是本发明可动态调整负载装置的执行效能的装置的第一实施例的另一电路方块图。
图5是本发明可动态调整负载装置的执行效能的装置的第二实施例的电路方块图。
图6是本发明可动态调整负载装置的执行效能的装置的第三实施例的电路方块图。
图7是本发明可动态调整负载装置的执行效能的方法的流程图。
图8是负载量化值、临界值以及反磁滞值的示意图。
具体实施例方式
第一实施例如图2所示，在本实施例中，本发明可动态调整中央处理器30的执行效能的装置可依据中央处理器30的负载变化而调整其工作电压，其包括电流负载侦测电路40以及电压调整器32。其中，电流负载侦测电路40以及电压调整器22皆为已知元件，电流负载侦测电路40如中国台湾第94101902号专利申请案，发明名称“电流负载侦测电路及组设电流负载侦测电路的电源供应系统”所示，可输入PWM信号并将PWM信号的高准位维持时间/低准位维持时间(亦称为工作周期)与临界值或反磁滞值进行比对，并依据比对的结果而输出电压控制信号至电压调整器32。电压调笔器32依据电压控制信号而调整中央处理器30的工作电压。
此外，除了可调整中央处理器30的工作电压外，亦可由调整中央处理器30的工作频牢而达到类似的效果。如图2所示，电压调整器32可被时脉产生器36所替代，其中，时脉产生器36亦为已知元件。如此一来，电流负载侦测电路40可输入PWM信号并将PWM信号的高准位维持时间/低准位维持时间(亦称为工作周期)与临界值或反磁滞值进行比对，并依据比对的结果而输出时脉控制信号而非电压控制信号至时脉产生器36，而时脉产生器36可依据时脉控制信号而调整中央处理器30的工作频率(或称外合频率)，以调整中央处理器30的执行效能。
可想而知地，使用者亦可同时调整中央处理器30的工作电压以及工作频率而达到调整中央处理器30的执行效能的目的，如图4所示，使用者仅需令电流负载侦测电路40依据上述比对的结果而分别输出电压控制信号以及时脉控制信号工电压调整器32以及时脉产生器36即可，于实作上并无技术上的困扰。另外，电流负载侦测电路40亦可输入与PWM信号相似的信号，例如高闸极控制信号Ugate或低闸极控制信号Lgate，并进行相似的处理，由于工作原理相似，故不多作说明。
第二实施例如图5所示，在本实施例中，本发明可动态调整中央处理器30的执行效能的装置可依据中央处理器30的负载变化而调整其工作电压，其包括电压侦测电路42以及电压调整器32。其中，电压侦测电路42以及电压调整器32皆为已知元件，电压侦测电路42可量测中央处理器30的工作电压的电压值，并比对工作电压的电压值与临界值或反磁滞值，再依据比对的结果而输出电压控制信号至电压调整器32，电压调整器32可依据电压控制信号而调整中央处理器30的工作电压。如第一实施例所述，使用者亦可以时脉产生器26来替代电压调整器32，或同时存在时脉产生器36以及电压调整器32，由于工作原理相似且无实现上的困难，故不多作说明。
第三实施例如图6所示，在本实施例中，本发明可动态调整负载装置的执行效能的装置是依据中央处理器30所汲取的电流量以及本发明可动态调整负载装置的执行效能的方法所设定的临界值以及反磁滞值以作为是否调整负载装置的工作电压的依据，其包括电流侦测电路44以及电压调整器32。其中，电流侦测电路44以及电压调整器32皆为已知元件，电流侦测电路44可量测中央处理器30的汲取电流的电流值，并比对电流值与临界值或反磁滞值，再依据比对的结果而输出电压控制信号至电压调整器32。电压调整器32依据电压控制信号而调整中央处理器30的工作电压。如第一实施例所述，使用者亦可以时脉产生器36来替代电压调整器32，或同时存在时脉产生器36以及电压调整器32，由于工作原理相似且无实现上的困难，故不多作说明。
在上述中，临界值、反磁滞值以及工作频率(或工作电压)的关系如本发明可动态调整负载装置的执行效能的方法所述。如图7所示，本发明可动态调整中央处理器30的执行效能的方法包括下列步骤步骤S50初始化。
步骤S52将中央处理器30的执行效能区分成复数效能阶级，并设定每一效能阶级所对应的工作频率、临界值以及反磁滞值。如图8所示，较佳是将中央处理器30的执行效能区分成五效能阶级，分别为超高效能I阶、高效能II阶、正常效能III阶(预设值)、低效能IV阶、以及超低效能V阶，且临界值较佳分别为45、35、25以及20，反磁滞值较佳分别为47、37、23以及18，而其工作频率分别为预设频率提升10％、预设频率提升6％、预设频率、预设频率降低6％、以及预设频率降低10％，工作电压分别为1.4、1.35、1.3、1.25、以及1.2伏特。由上述中可知，如果工作频率及工作电压被提升者，则其反磁滞值将大于临界值；相反地，如果工作频率及工作电压被降低者，则其反磁滞值将小于临界值，此乃因为中央处理器30的工作频率及工作电压的改变将造成中央处理器30的执行效能改变，而此执行效能的改变所产生的负载与中央处理器30因运算处理(例如执行大型应用程序)所产生的负载无关，为了使中央处理器30的执行效能的切换及基于相同的比对基础上，故需以反磁滞值以进行相关的比对，使中央处理器30的执行效能的切换更符合现实的状况。可想而知地，使用者可依其需求而将执行效能的效能阶级数予以增加或减少，或改变临界值与反磁滞值的值，或改变每一效能阶级所对应的工作频率及工作电压，并不以上述为限。
步骤S54量化负载信号以取得负载量化值。其中，负载信号可为PWM信号、高闸极控制信号Ugate、低闸极控制信号Lgate、工作电压的电压值、或工作电流的电流值，而量化的过程可由电流负载侦测电路40、电压侦测电路42、或电流侦测电路44所执行，较佳是由电流负载侦测电路40所执行。
步骤S56比对负载量化值与临界值或反磁滞值，并依据比对的结果以决定是否调整中央处理器30的工作电压及工作频率。假设，中央处理器30的执行效能置是为正常效能III阶，当负载量化值增加时，则表示中央处理器30有强化执行效能的需求，故比对负载量化值以及临界值以决定定否由正常效能III阶切换至超高效能I阶或高效能II阶，以及决定是否调高中央处理器30的工作电压及工作频率；当负载量化值减少时，则表示中央处理器30有降低执行效能的需求，故比对负载量化值以及反磁滞值以决定是否由超高效能I阶或高效能II阶切换至正常效能III阶，以及决定是否调降中央处理器30的工作电压及工作频率。假设，负载量化值持续减少时，则表示中央处理器30有降低执行效能的需求，故比对负载量化值以及临界值以决定是否由正常效能III阶切换至低效能IV阶或超低效能V阶，以及决定是否调降中央处理器30的工作电压及工作频率；当负载量化值增加时，则表示中央处理器30有增加执行效能的需求，故比对负载量化值以及反磁滞值以决定是否由低效能1V阶或超低效能V阶提供至正常效能III阶，以及决定是否调高中央处理器30的工作电压及工作频率。
假设，中央处理器30的执行效能置是为正常效能III阶，负载量化值为30。当中央处理器30因执行大型应用程序而使负载量化值增加时，这表示中央处理器30有强化执行效能的需求，当负载量化值增加超越35时(即A点所示)，为了强化中央处理器30的执行效能，则将中央处理器30的工作频率提升6％，工作电压调整至1.35伏特，以使中央处理器30从正常效能III阶提升至高效能II阶；假设负载量化值持续增加工超越45时(即B点所示)，则将中央处理器30的工作频率提升10％，工作电压调整至1.4伏特，以使中央处理器30从高效能II阶提升至超高效能I阶。当大型应用程序已执行完毕而使负载量化值减少时，适表示中央处理器30有降低执行效能的需求，当负载量化值减少低于47时(即C点所示)，为了降低中央处理器30的执行效能，则将中央处理器30的工作频率提升6％，并将工作电压调整至1.35伏特，使中央处理器30从超高效能I阶切换至高效能II阶；假设累加值持续减少低于37时(即D点所示)，则将中央处理器30的工作频率回复成预设频率，并将工作电压调些至1.3伏特，以使中央处理器30从高效能II阶切换至正常效能III阶则。
假设，负载量化值持续减少时，适表示中央处理器30有降低执行效能的需求，当负载量化值减少至低于25时(即E点所示)，为了降低中央处理器30的执行效能，则将中央处理器30的工作频卒降低6％，工作电压调整至1.25伏特，使中央处理器30从正常效能III阶切换至低效能IV阶；假设累加值持续减少至低于20时(即F点所示)，则将中央处理器30的工作频率降低10％，工作电压调整至1.2伏特，让中央处理器30从低效能IV阶切换至超低效能V阶。当中央处理器30开始执行应用程序时，负载量化值将开始增加，这表示中央处理器30有强化执行效能的需求，当负载量化值增加至超越18时(即G点所示)，则将中央处理器30的工作频率降低6％，工作电压调整至1.25伏特，使中央处理器30从超低效能V阶提升至低效能IV阶；假设，负载量化值增加至超越23时(即H点所示)，则回复中央处理器30的预设频率，并将工作电压调整至1.35伏特，让中央处理器30从低效能IV阶提升至正常效能III阶。
步骤S58结束。
在此实施例中，虽然步骤S54是以同时调整工作电压以及工作频率，但并不以同时调整工作电压以及工作频率为限，使用者亦可仅调整工作电压或仅调整工作频率而达到本发明类似的功效，且上述的限制并无实作及技术上的困扰，故不多作说明。
当调坚中央处理器30的工作频率时，可直接今时脉产生器36输出调整后的时脉信号(逐步改变时脉信号的频率)至中央处理器30，并不会造成中央处理器30运作上的困扰，并达到本发明所宣称的效果。而为了调整中央处理器30的工作电压，使用者可由致能中央处理器30的暂停(halt)接脚(pin)，待完成工作电压的调整后，再去能中央处理器30的暂停接脚，如此一来，即可达到调整中央处理器30的工作电压的目的。
上述实施例仅是为了方便说明而举例而已，本发明所主张的权利范围自应以申请专利范围所述为准，而非仅限于上述实施例。
权利要求
1.一种可动态调整负载装置的执行效能的装置，是依据一负载信号而调整该负载装置的一执行效能，且该负载信号对应至该负载装置的负载状态，其特征在于，其包括一侦测装置，是用以输入并量化该负载信号以取得一负载量化值，并依据该负载量化值与一临界值以及一反磁滞值的比对结果而输出一控制信号；以及一效能控制器，是依据该控制信号而调整该负载装置的该执行效能；其中，该临界值不等于该反磁滞值。
2.如权利要求1所述的可动态调整负载装置的执行效能的装置，其特征在于，其中该负载装置是为一中央处理器。
3.如权利要求1所述的可动态调整负载装置的执行效能的装置，其特征在于，其中该负载装置是为一显示晶片。
4.如权利要求1所述的可动态调整负载装置的执行效能的装置，其特征在于，其中该负载装置是为一南北桥晶片。
5.如权利要求1所述的可动态调整负载装置的执行效能的装置，其特征在于，其中该侦测装置是为一电流负载侦测电路。
6.如权利要求1所述的可动态调整负载装置的执行效能的装置，其特征在于，其中该侦测装置是为一电压侦测电路。
7.如权利要求1所述的可动态调整负载装置的执行效能的装置，其特征在于，其中该侦测装置是为一电流侦测电路。
8.如权利要求1所述的可动态调整负载装置的执行效能的装置，其特征在于，其中该负载信号是为一工作电压的电压值。
9.如权利要求1所述的可动态调整负载装置的执行效能的装置，其特征在于，其中该负载信号是为一PWM信号。
10.如权利要求1所述的可动态调整负载装置的执行效能的装置，其特征在于，其中该负载信号是为一闸极控制信号。
11.如权利要求1所述的可动态调整负载装置的执行效能的装置，其特征在于，其中该负载信号是为一工作电流的电流值。
12.如权利要求1所述的可动态调整负载装置的执行效能的装置，其特征在于，其中该负载信号是由一PWM控制器所提供。
13.如权利要求1所述的可动态调整负载装置的执行效能的装置，其特征在于，其中该效能控制器是为一电压调整器。
14.如权利要求1所述的可动态调整负载装置的执行效能的装置，其特征在于，其中该效能控制器是为一时脉产生器。
15.如权利要求1所述的可动态调整负载装置的执行效能的装置，其特征在于，其中该控制信号是为一电压控制信号，并由调整该负载装置的一工作电压而调整该执行效能。
16.如权利要求1所述的可动态调整负载装置的执行效能的装置，其特征在于，其中该控制信号是为一时脉控制信号，并由调整该负载装置的一工作频率而调整该执行效能。
17.一种可动态调整负载装置的执行效能的方法，是依据一负载信号而调整该负载装置的一执行效能，且该负载信号对应至该负载装置的负载状态，其特征在于，其包括(A)将该负载装置的该执行效能区分成复数效能阶级，并设定每一该等效能阶级所对应的一工作参数、一临界值以及一反磁滞值；(B)量化该负载信号以取得一负载量化值；以及(C)比对该负载量化值与该临界值或该反磁滞值，并依据比对的结果以决定是否调整该负载装置的该工作参数；其中，该临界值不等于该反磁滞值。
18.如权利要求17所述的可动态调整负载装置的执行效能的方法，其特征在于，其中该负载装置是为一中央处理器。
19.如权利要求17所述的可动态调整负载装置的执行效能的方法，其特征在于，其中该负载装置是为一显示晶片。
20.如权利要求17所述的可动态调整负载装置的执行效能的方法，其特征在于，其中该负载装置是为一南北桥晶片。
21.如权利要求17项所述的可动态调整负载装置的执行效能的方法，其特征在于，其中该工作参数是为一工作电压。
22.如权利要求17所述的可动态调整负载装置的执行效能的方法，其特征在于，其中该工作参数是为一工作频率。
23.如权利要求17所述的可动态调整负载装置的执行效能的方法，其特征在于，其中该工作参数是为一工作电压以及一工作频率。
24.如权利要求17所述的可动态调整负载装置的执行效能的方法，其特征在于，其中该负载信号是为一PWM信号。
25.如权利要求17所述的可动态调整负载装置的执行效能的方法，其特征在于，其中该负载信号是为一闸极控制信号。
26.如权利要求17所述的可动态调整负载装置的执行效能的方法，其特征在于，其中该负载信号是为一工作电压的电压值。
27.如权利要求17所述的可动态调整负载装置的执行效能的方法，其特征在于，其中该负载信号是为一工作电流的电流值。
全文摘要
本发明是有关于一种可动态调整中央处理器、显示晶片等负载装置的执行效能的装置及方法。本发明的方法是将负载装置的执行效能区分成复数个效能阶级，而每一效能阶级对应至一组临界值以及反磁滞值，再由本发明的装置量测负载装置的负载状态，当负载状态改变时则依据临界值以及反磁滞值以作为定否变换效能阶级的依据，如此一来，可有效且合理地切换于复数个效能阶级中。
文档编号G06F13/10GK1851578SQ20051006694
公开日2006年10月25日 申请日期2005年4月22日 优先权日2005年4月22日
发明者陈赠文, 黄俊淦 申请人:精拓科技股份有限公司