省电方法

专利名称：省电方法
技术领域：
本发明与一种省电方法有关，特别是指一种设立省电相关旗标的省电方法。
(2)背景技术电脑与人类的日常生活已经密切的联系在一起并且成为最受欢迎的工具之一，几乎每种职业都要依赖电脑使得工作更有效率且更容易来进行，而当电脑的作用更进一步的成长时，对高效能电脑的需求也会相对的越来越大。近年来单一电脑晶片被建入了越来越多的功能与容量，而中央处理器(CPU)的时钟脉冲速度也从数百万/秒的范围增加到数十亿/秒的范围。不只是电脑硬体的设计变得越趋复杂，电脑软体应用程式的程式码也从数百万行增加到数十亿行，因此达到更多的功能、更快的速度以及更少的耗电量成为了现代电脑设计上的挑战。
在节省电脑的耗电量与维持电脑的效能之间常常会产生冲突，更高的处理速度与更复杂的计算往往代表更多的耗电量，然而不是所有的电脑应用程式一直都需要高处理速度与消耗大量的系统资源来执行。根据电脑应用程式的需求动态调整系统作业时钟脉冲与系统资源，可以在保持高系统效率的同时降低系统的耗电量。以下各段首先是电脑显示的背景知识并举例描述一些常见的电脑系统显示架构，之后为电脑省电机械结构的介绍，以及其所产生的电脑系统显示问题。
由于图形密集的应用程式的需要，高品质的影像数据要能够被正确且准确的显示于显示装置上，并且避免闪烁、抖动、延迟的发生，因此每秒都有数百万位元组的影像数据需要被转储于显示装置，以达到随选视讯(video-on-demand)应用程式的无连续误差需求。这些图形密集的应用程式可能是高阶电脑辅助绘图(CAD)应用程式、多媒体游戏、MPEG视讯播放程式、视讯会议、或是许多其他的即时视讯应用程式之一。一般而言，图形密集的应用程式包含了巨量的影像数据需要被按时显示在显示装置上，每个完整的图形信息的画面，也就是帧(frame)，必须被精确的按时显示出来以避免抖动或是闪烁的发生；因此，图形处理的机械结构需要对影像数据快速的解码，举例来说，以640乘480像素、32位元全彩(true color)、每秒30帧而不进行影像压缩的影像应用程式而言，影像处理器每秒需要处理36.864百万位元组的影像数据才能正确的显示影像，此外，一般的电脑显示器已经从640乘480像素增加到800乘640像素、1024乘768像素、1280乘1024甚至更多，而每个像素的色彩信息也从2位元增加到24位元、32位元甚至更多的程度，因此对影像处理器的处理速度与稳定性的需求也成倍增加。
一般而言要增加影像处理速度，电脑所依赖的是图形处理器，或是独立运作的图形显示卡(GFX，或被称为视讯卡、图形加速卡、或是影像配接器等等)以使图形显示于显示装置上。一张图形显示卡通常包含专为图形产生订做的处理器或是处理器组，以及一组大小为1到2、4、8、16甚至更多百万位元组的存储器，使得每一帧的影像可以储存于显示卡中，因此安装于显示卡上的存储器一般称为画面暂存区(frame buffer)。
为了方便理解起见，实施例图式中相同的元件会以相同的号码加以编号。如图1所示，一张显示卡或是影像处理器可以被建为独立运作的晶片组中，或是如图2所示，被整合在既存的晶片组内。根据图1，电脑系统10包含CPU11、系统晶片组12、数据路径晶片组13、系统存储器14、图形处理器15、画面暂存区16、显示装置17、19、20、以及内建于系统晶片组12内的存储器控制器18。系统晶片组12通常被称为北桥(North Bridge，NB)，而数据路径晶片组13通常被称为南桥(South Bridge，SB)。每个显示装置可能是阴极射线管(Cathode Ray Tube，CRT)、液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)或是任何其他种类的先进显示器。与图1相比，图2中图形处理器15被整合在系统晶片组12中，而CPU11、系统晶片组12、数据路径晶片组13、系统存储器14、存储器控制器18、显示装置17、19、20的布置都如与图1相同。
通常会被显示在显示装置上的图形信息，会先被储存于系统存储器，之后被转送到先进先出(FIFO)的暂存区。FIFO暂存区的显示器机械结构会送出存取系统存储器的要求，然后将图形信息填入其FIFO暂存区。为了容易理解，FIFO暂存区的显示器机械结构与水槽的运作原理类似，以稳定的速率将水从水槽的底部抽出以及偶而将水由上往下填入，同样的FIFO显示器机械结构以固定速率将影像数据送往显示装置，并且偶而从系统存储器得到影像数据。不管是独立图形处理器(如图1所示)或是整合在晶片组的图形处理器(如图2所示)，都可以通过系统晶片组的存储器控制器直接存取系统存储器，换句话说，也就是图形处理器可以直接送出存取系统存储器的要求，而不用通过CPU。
除了如图1及图2所示的电脑系统架构以外，还有其他通用的电脑系统架构，例如图3与图4所示的两种电脑系统架构。在图3中，电脑系统10架构类似于图1的独立图形显示器电脑系统10，除了系统存储器14通过内建存储器控制器18被直接连接到CPU11，同样的在图4与图2中，两个电脑系统架构都有内建图形处理器的系统晶片组，不过在图4中，存储器控制器18位于CPU11内而且系统存储器14通过内建的存储器控制器18直接连接到CPU11。要注意的是，图3与图4所描述的电脑系统架构中，图形处理器送出的存取系统存储器要求，必须要通过系统晶片组以及CPU。
CPU工作量的增加通常也会增加需求的耗电量并且导致电池寿命的折损，耗电量的增加也可能会导致在桌上型电脑或行动电脑上执行的应用程式产生严重问题，因此各类的省电技术被使用在现代电脑的设计中，以下为两种省电技术的叙述。当CPU预计要空闲一段时间时，CPU时钟脉冲速度会减慢而CPU的供电会停止。另外，机械结构也可以每杪进行数次应用程式耗电量程度的探测，并将减少耗电量的电源供应器建入电脑中以取代将CPU关上的作法。在使用省电技术后，电池可以持续较久的时间而电池的容量也可以减少以增进一些效能。
一般来说，省电机械结构需要数微秒到数十微秒的时间来处理，例如探测应用程式的耗电量等级或是调整CPU时钟脉冲频率需要十微秒内的时间。在执行省电机械结构时，CPU会完全停摆并且等待之后来替换的CPU时钟脉冲频率以进行作业，而在CPU停摆的这段时间，如图3、图4所示的电脑系统，其图形卡或图形处理单元就无法通过存储器控制器存取系统存储器内的影像数据，在图形卡无法得到随时得到影像数据而又想要使画面平稳的显示的情况下，增加画面暂存区是一种解决方法，然而画面暂存区的成本较高，这种作法会使产品的市场竞争力较低，本发明因此提出了一种解决方法，让现代电脑中省电与影像、图形数据的连续显示之间的冲突得到突破，并且达到了降低成本的效果。
(3)发明内容综上所述，本发明的目的之一为提供一种省电方法。
本发明之另一目的为在省电的同时不会中断连续画面的显示，特别是在处理器处理不会回应的期间时。
本发明之另一目的为提供一种减少显示器画面FIFO暂存区的大小，而且在使用多个显示器时，显示器画面FIFO暂存区会减少越多。
为达上述目的，本发明的一种在系统内的省电方法，此方法包括发布省电相关讯息，在省电相关旗标没有被设立时放弃省电相关讯息，然后通过省电相关位元设立省电相关旗标，在省电方法被执行时清除省电相关旗标。
(4)


图1为描述传统电脑系统的方块图，其中图形处理器独立于北桥之外。
图2为描述传统电脑系统的方块图，其中图形处理器被建于北桥内部。
图3为描述传统电脑系统的方块图，其中图形处理器独立于北桥之外且存储器控制器被建于中央处理器内。
图4为描述传统电脑系统的方块图，其中图形处理器被建于北桥内部且存储器控制器被建于中央处理器内。
图5为描述本发明的实施例作业流程的流程图。
图6为描述本发明承接图5流程的本发明实施例作业流程的流程图。
图7为描述本发明承接图5流程的本发明实施例作业流程的流程图。
(5)具体实施方式
本发明提供了一种省电方法，以下会详述本发明的实施例，为了帮助理解与阐明本发明的精神，部分的图示中与本发明无关的部份不会出现，然而本发明依以下之详述应可广泛的应用于许多地方，而不应将实施例局限本发明之精神。
本发明提供了一种具有下述特征的省电方法，本发明的实施例可以在省电的同时使显示装置之画面不致于中断，而显示装置属于一个具有由CPU直接存取的存储器且具有利用垂直遮没之显示器的电脑系统，在实作中，电脑系统会有一个受限制的频宽并要同时播送讯号给多个的高解析度显示器，然而在现代电脑的设计中，系统频宽可能要大到足以同时播送讯号给多个的高解析度显示装置，为了满足将来可能的需要或是当代电脑显示器基础结构的复杂度，本发明提供了一种在CPU不会中断影像、图形显示在多个显示器的省电方法，特别是在CPU因为执行省电处理而无法回应期间时，而且不用限制显示装置之解析度或是与电脑系统相连结的显示装置的数量，只要系统频宽够大且应用本发明，使用者可以让所需任何数量的显示装置与电脑系统连结，并且显示画面可以是每个显示装置所能显示之最高解析度画面，而不会在CPU因为执行省电处理而无法回应期间时中断画面的显示。本发明同样对所使用的显示器形式种类不加以限制，例如阴极射线管(Cathode Ray Tube，CRT)、液晶显示器(LiquidCrystal Display，LCD)、电浆类显示器或是任何其他种类的先进显示器，此外个人投影器、办公用投影器甚至剧院级投影器都包含在内。
本发明提供了一种影像、图形数据显示机械结构以连续在多个显示装置上显示画面，特别是在由CPU直接存取系统存储器的电脑系统，CPU由于执行省电处理而无法回应时不会影响显示，举例来说，本发明可以被应用在如图3、图4所示的电脑系统，可以使影像的显示不会因为CPU执行省电处理无法回应的期间而中断。本发明提供的机械结构在如图3的图形处理器位于北桥之外的系统内运作良好，在如图4的图形处理器位于北桥之内的系统也可以得到同样的效果。
图5到图7为本发明实施例的流程图。如图5所示，步骤502代表的是由处理器发布省电相关讯息的步骤，例如电压ID改变讯息(VID)或是频率ID改变讯息(FID)。本实施例中的省电相关讯息被CPU启动并根据CPU的效用情形来省电，省电相关讯息也可能与基本输出输入系统(BIOS)和作业系统(OS)配合，BIOS提供系统的状态而OS根据系统软体和正在执行的应用程式需要来动态的改变状态，在CPU发布省电相关讯息之后为步骤503，代表的是检查省电相关旗标状态的步骤，例如VID/FID搁置旗标。本实施例的省电相关旗标内建于北桥而可以避免省电相关讯息阻挡其他由CPU送出的要求的状况。此外根据设计上的需求，周边元件介面(PCI)的程式设计规则要符合所有在伫列中的要求都符合先进先出(FIFO)的原则，如果伫列中的第一个要求还没解决，则之后的要求也无法被执行。根据FIFO原则，如果省电相关旗标没有被设立，接下来的步骤504代表的是放弃省电相关讯息以避免阻挡其他由CPU送出的要求，并且设立省电相关旗标以记录省电相关讯息已经被发布。
步骤505代表为当省电相关讯息能被执行时的告知步骤，本发明的省电相关讯息会在垂直遮没发生时被执行，要注意的是所使用的显示器种类和数量并不受本发明限制，显示器的显示解析度也一样不受本发明限制，然而显示器的数量与解析度会影响垂直遮没，在本实施例中，所有的显示器可以使用同步时频，实行的方法可以利用在每一个显示器上使用相同的相位闭锁回路(PLL)，通过调整同步时频，显示器上的垂直遮没会在一段固定的期间中发生，如果垂直遮没在所有显示器上都发生，则执行步骤506。
图6为描述图5中之设立省电相关旗标方法的流程图，步骤506到步骤507代表的是CPU如何设定省电相关位元(例如VID/FID搁置位元)的范例，以详细地表示设立省电相关旗标。步骤5061代表的是发布中断线路要求的步骤，例如，北桥通过连接通用输出输入(GPIO)介面的LDTREQ#频道发布要求给南桥。接下来的步骤5062代表的是产生系统管理中断(SMI)请求的步骤，例如，南桥产生系统管理中断(SMI)请求给北桥而北桥将其传往CPU，SMI服务例程会强迫CPU清除其余的省电状态以避免复杂或冲突的情形发生。步骤5063代表的是设定省电相关位元的步骤，例如，在CPU内部设定VID/FID搁置位元，不过本发明不受本实施例限制，其余的实施例可能改变不同的步骤以在不同的元件内部设定省电相关位元，例如在北桥或南桥内部设定VID/FID搁置位元。
在省电相关位元被设定后，接下来是进行步骤507。如图5所示，步骤507将流程回到步骤503并且再度检查省电相关旗标的状态，当省电相关旗标被设立时则进行步骤508。步骤508为清除省电相关旗标的动作。
要注意的是，省电相关旗标可能利用一个或多个搁置位元以代表省电相关旗标的状态。在一个实施例中，省电相关旗标只包括一个位元，而省电相关旗标由这个位元的二元值0或1被视为未设立或已设立。在另一个实施例中，省电相关旗标被多个位元所组成，而省电相关旗标被视为未设立或已设立则视这些位元之值是否超过预设值而定，举例来说，省电相关旗标为4个位元时，当其中超过2位元的值为1时旗标被视为被设立。另外，省电相关旗标可以由记录省电相关讯息的发布次数而成，当省电相关讯息的发布频率超过预定值时，省电相关旗标则被视为已设立。因此许多种设计与检查省电相关旗标的方法都可以利用，而本发明不应受到限制。
图7为描绘一个实施例的流程图，但是省电处理序列不应受此实施例所限，不同的CPU有不同的应用程式处理与沟通其他装置的协定，步骤5091到5100只是本发明的一实施例而已。
步骤5091代表为南桥通过送出STPCLK声明系统管理讯息回应给北桥，而北桥将南桥的STPCLK声明系统管理讯息传给CPU。步骤5092描述了CPU收到STPCLK声明系统管理讯息并回应以广播STOP GRANT系统管理讯息给北桥。步骤5093代表北桥将STOP GRANT系统管理讯息传给南桥。在收到STOP GRANT系统管理讯息后的一段特定的系统时间内，步骤5094与5095分别为南桥声明SB_LDTSTOP#与北桥声明NB_LDTSTOP#，如此，南北桥会进入VID/FID状态并且准备好中断主连结。在一个实施例中，在CPU与北桥之间与在南北桥之间的主连结被称为超传输(HyperTransport、HT)。步骤5096显示主连结已被中断。步骤5097与5098为在特定时间之后，南北桥分别会通过送出SB_LDTSTOP#与NB_LDTSTOP#取消声明讯息以重新连接主连结，然后步骤5099为CPU收到所有的LDTSTOP#取消声明讯息后，主连结会被重新连接。
发布STPCLK取消声明讯息5100代表南桥发布STPCLK取消声明讯息给北桥而北桥传给CPU。最后在CPU收到STPCLK取消声明讯息后CPU会离开VID/FID状态，如此节省耗电。
另外，另一实施例的步骤502为当系统为进阶组态与能源介面(ACPI)系统时，设定北桥内的ACPI暂存器。省电关联旗标被用来避免ACPI存取暂存器阻挡接着从CPU送来的要求。接着的步骤503也会再存取ACPI暂存器后检查省电关联旗标的状态，第一个实施例中的省电关联旗标内建于北桥，在其他的实施例中也可以被内建于不同的元件中，例如南桥或图形处理器。
虽然实施例对本发明加以揭露并详细说明，但这些实施例只是为了使现有技艺习得者能明了本发明的内容，并非用以限定本发明之精神；凡其它未脱离本发明所揭示之精神下所完成之等效改变或修饰，均应包含在本发明之申请专利范围内。
权利要求
1.一种省电方法，其特征在于，该方法包含发布省电相关讯息；检察省电相关旗标；通知中央处理器进入省电模式；如果该省电相关旗标被设立，清除该省电相关旗标；以及执行省电处理。
2.如权利要求1所述的省电方法，其特征在于，上述之方法还包含如果该省电相关旗标没有被设立，放弃该省电相关讯息。
3.如权利要求2所述的省电方法，其特征在于上述通知中央处理器进入省电模式步骤在该放弃该省电相关讯息步骤之后进行。
4.如权利要求1所述的省电方法，其特征在于上述通知中央处理器进入省电模式步骤在多个显示器发生一垂直遮没之后进行。
5.如权利要求1所述的省电方法，其特征在于上述省电相关旗标在被赋之值为一预设值时被视为已被设立。
6.如权利要求1所述的省电方法，其特征在于上述省电相关旗标在当其位元群组的值合计超过一预设值时被视为已被设立。
7.如权利要求1所述的省电方法，其特征在于上述省电相关旗标在当该省电相关讯息被发布的次数超过一预设次数时被视为已被设立。
8.如权利要求1所述的省电方法，其特征在于上述省电相关讯息为一VID/FID改变讯息。
9.如权利要求1所述的省电方法，其特征在于上述省电相关旗标为一VID/FID搁置旗标。
10.如权利要求1所述的省电方法，其特征在于上述通知中央处理器进入省电模式步骤，该步骤还包含放弃该省电相关讯息之后设立该省电相关旗标；以及设定中央处理器内的省电相关位元。
11.如权利要求10所述的省电方法，其特征在于上述省电相关位元为一VID/FID搁置位元。
12.一种使用于一由中央处理器直接存取存储器并且有最少一应用垂直遮没的显示器的系统内用以连续显示画面并且有效节省耗电的方法，该方法包含发布一VID/FID改变讯息；当VID/FID搁置旗标没被设立时，放弃该VID/FID改变讯息；设立该VID/FID搁置旗标；当该显示器或显示器组发生垂直遮没时，设立中央处理器内的一VID/FID搁置位元；当该VID/FID搁置旗标被设立时，清除该VID/FID搁置旗标；以及执行一省电处理。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于上述设立该VID/FID搁置旗标步骤，为在北桥、南桥、或中央处理器内部设立该旗标。
14.如权利要求12所述的方法，其特征在于上述设立该中央处理器内的该VID/FID搁置位元步骤，还包含发布一LDTREQ#讯息给南桥；以及发布一系统管理中断服务例程给中央处理器。
15.如权利要求12所述的方法，其特征在于上述之执行该省电处理步骤，还包含发布一STPCLK声明讯息；发布一STOP GRANT系统管理讯息；声明SB_LDTSTOP#；声明NB_LDTSTOP#；中断主连结；取消声明SB_LDTSTOP#；取消声明NB_LDTSTOP#；连接主连结；以及发布一STPCLK取消声明讯息。
16.一种使用于一由中央处理器直接存取存储器并且有最少一应用垂直遮没的显示器的系统内用以连续显示画面并且有效节省耗电的方法，该方法包含设定北桥内的进阶组态与能源介面暂存器；当VID/FID搁置旗标没被设立时，放弃该进阶组态与能源介面暂存器；设立该VID/FID搁置旗标；当该显示器或显示器组发生垂直遮没时，设立中央处理器内的一VID/FID搁置位元；当该VID/FID搁置旗标被设立时，清除该VID/FID搁置旗标；以及执行一省电处理。
17.如权利要求16所述的方法，其特征在于上述设立该VID/FID搁置旗标，为在北桥、南桥、或中央处理器内部设定一VID/FID搁置位元。
18.如权利要求16所述的方法，其特征在于上述设立该中央处理器内的该VID/FID搁置位元步骤，还包含发布一LDTREQ#讯息给南桥；以及发布一系统管理中断服务例程给中央处理器。
19.如权利要求16所述的方法，其特征在于上述执行该省电处理步骤，还包含发布一STPCLK声明讯息；发布一STOP GRANT系统管理讯息；声明SB_LDTSTOP#；声明NB_LDTSTOP#；中断主连结；取消声明SB_LDTSTOP#；取消声明NB_LDTSTOP#；连接主连结；以及发布一STPCLK取消声明讯息。
全文摘要
一种在系统内的省电方法被本发明所揭露，此方法可以使一组由CPU直接存取存储器，并具有最少一个显示装置的系统连续的显示画面并且节省耗电，此方法包含以下步骤发布省电相关讯息；在省电相关旗标没有被设立时放弃省电相关讯息；设立省电相关旗标；设定CPU内部的VID/FID搁置位元，由此产生(多个)显示器的垂直遮没并清除省电相关旗标；以及进行省电处理。
文档编号G06F1/32GK1904804SQ20061000448
公开日2007年1月31日 申请日期2006年2月14日 优先权日2005年7月29日
发明者平德林 申请人:矽统科技股份有限公司