专利名称：北桥电源管理装置及其方法
技术领域：
本发明是有关于电源状态管理方法，且特别有关于北桥电源状态管理方法。
背景技术：
电源管理是计算机设计上的一动要课题，特别是移动式的计算装置。设计上所期望的长电池寿命需要积极的电源管理。计算机系统中有些在高时钟频率的单元，例如中央处理器(central processing unit，简称CPU)、主存储器(random access memory，简称RAM)、以及芯片组等，通常比其它单元耗电。这些高时钟操作单元使得其中的电源管理扮演相当关键角色。
高级配置与电源接口(Advanced Configuration and Power Interface，简称ACPI)规格2.0提出许多方法通过操作系统主导配置及电源管理(operating system-directed configuration and power management，简称OSPM)以变换计算机装置的电源状态，操作系统及南桥(south bridge)能藉以将计算机装置在S0，S1，S2，S3，S4，S5状态间作切换，并且将处理器在C0，C1，C2，C3，C4及其它状态间切换。
以下介绍ACPI定义的处理器电源状态C0～C3以及系统状态S0～S5。
C0处理器电源状态处理器在此状态中可以执行指令。
C1处理器电源状态具有最短的延迟。处理器可以保留系统高速存储器的目前状况(context)。
C2处理器电源状态此状态比C1状态更省电。预设一处理器可以在此状态中保持其高速存储器的一致性并且能够监听对主存储器的存取操作。
C3处理器电源状态此状态比C1及C2状态更省电。处理器的高速存储器维持其状态，但是该处理器未被要求监听主存储器的存取操作。操作系统电源管理(Operating System Power Management，OSPM)确定高速存储器维持一致性。
S0系统状态S0是系统工作状态。因此处理器在C0，C1，C2，或C3状态。处理器等设备维持其目前状况(context)，并以如同这些处理器状态所定义的方式执行指令。处理器保留并读写动态随机存取存储器(Dynamic RAM)的目前状况。
S1休眠状态S1状态是回复延迟较短的睡眠状态。处理器等设备维持其目前状况(context)，但是不执行指令。动态随机存取存储器(RAM)的目前状况被保留。
S2休眠状态S2状态是回复时间延迟较短休眠状态。S2比S1状态省电。处理器等设备不维持其目前状况(context)，也不执行指令。动态随机存取存储器的目前状况被保留。S2休眠状态除了遗失处理器等设备的目前状况以外(操作系统保留高速存储器及CPU的目前状况)，其余与S1休眠状态相似。
S3休眠状态S3休眠状态是回复时间延迟较短D休眠状态。S3比S2状态省电。处理器等设备不维持其目前状况(context)，也不执行指令。动态随机存取存储器的目前状况被保留。
S4休眠状态S4休眠状态是ACPI所支持的最省电，但回复时间延迟最长的休眠状态。S4比S3状态省电。在S4休眠状态，处理器不执行指令。不保留动态随机存取存储器以及处理器等设备目前状况。
S5软关机状态S5状态除了OSPM不储存任何目前状态以外，与S4状态相似。在S5状态的计算机系统在回复时，需要完整的开机程序。
处理器电源状态和系统状态一样都会影响主存储器及芯片组的作业。然而在传统的计算机系统中主存储器及芯片组的电源消耗并未随着处理器电源状态作妥善管理，同时也未在ACPI中作定义。
典型上，电源状态机被建在南桥内，然而，传统介于CPU及主存储器之间的北桥不能管理其电源状态。
发明内容
本发明提供一种北桥电源管理方法。
基于上述目的，本发明的一种北桥电源管理方法包含监测指导上述处理器的电源状态变换的电源状态控制信号；根据上述电源状态控制信号以决定上述处理器将被变换至多个电源状态中的哪一者；以及根据被决定的上述电源状态以调整上述处理器及一主存储器的对应工作时钟及工作电压。
另外，本发明也提供具有电源状态管理能力的北桥。上述北桥包含流量监测器监测上述处理器的电源状态控制信号；电源状态机根据上述电源状态控制信号以决定上述处理器将被变换至多个电源状态中的哪一者；以及电源管理控制单元根据被决定的上述电源状态以调整上述处理器及一主存储器的对应工作时钟及工作电压。
图1显示根据本发明实施例的计算机装置的结构方块图；图2A显示根据本发明实施例的一北桥示范的内建状态机中各状态及其中变换的示意图；图2B显示图2A的状态机中C0，C0t，C1，C2，C3状态及其中变换的示意图；图3显示根据本发明实施例的北桥所执行的电源管理流程图；以及图4显示一电源管理操作表格。
1～处理器；2～主存储器；3～北桥；4～南桥；5～时钟产生器；6～电压调节器；7～电压调节器；8～绘图引擎；30～电源管理控制单元；35～时钟源；36～电源状态机；37～ACPI命令解码器；38～绘图引擎；39～流量监测器；41～电源状态机。
具体实施例方式
本发明提出一种北桥的电源状态管理方法。
图1显示本发明的具有北桥电源状态管理功能的计算机系统10。
计算机系统10包含处理器1、主存储器2、连接于处理器1及主存储器2之间的北桥(north bridge，简称NB)3、以及连接北桥3的南桥(southbridge，简称SB)4、连接在南桥4与主存储器2之间的电压调节器(voltageregulator)7、以及连接在处理器1及南桥4之间的时钟产生器5及另一电压调节器6。本领域技术人员已知计算机系统10可以包含其它更多处理器。
在本发明中，具有电源状态管理能力的北桥3包含流量监测器39根据电源状态控制信号以监测上述处理器的电源状态变换；ACPI命令解码器37用以将上述电源状态控制信号解码；电源状态机36根据上述电源状态控制信号以决定上述处理器将被变换至多个电源状态中的哪一者；以及电源管理控制单元30根据被决定的上述电源状态以调整处理器1及主存储器2的工作时钟及工作电压。
在本发明中，南桥4也具有电源状态机41，电源状态机41中具有电源状态机36中全部或部分的ACPI系统状态(system state)及处理器状态(processor state)。
图2A为本发明电源状态机36及41中处理器电源状态图。其中，C0为处理器工作状态(processor running state)；C1为暂停命令状态(haltcommand state)；C2为处理器第二级状态(processor level 2 state)；C3为处理器第三级状态(processor level 3 state)；C0t为C0减速(throttle)状态，在此状态中，处理器的工作时钟及工作电压被降低；以及C3d是绘图引擎关闭时的C3状态。
图2B是在北桥的处理器/系统电源状态图。C0为处理器工作状态；Cx为图2A中的处理器状态；S1为开电源开启暂停于主存储器状态(power-onsuspend-to-RAM state)；S3为电源关闭暂停于磁盘状态(power-offsuspend-to-disk state)；S5为电源关闭状态(power-off state)。
在图2A及图2B中的箭头代表计算机系统10可能的状态变换。
图3是本发明的北桥3的电源管理流程图。
首先，流量监测器39监测处理器1的电源管理控制信号(步骤S100)。接着，ACPI命令解码器37将上述电源管理控制信号解码(步骤S200)。电源状态机36根据上述被解码的电源管理控制信号决定处理器1将变换至多个状态的哪一者(步骤S300)。最后，电源管理控制单元30根据上述电源状态机36及被决定的上述电源状态以调整处理器1及主存储器2的工作时钟及工作电压(步骤S400)。
在本发明中，处理器1的工作时钟及工作电压分别以时钟产生器5及电压调节器6调整。主存储器2的工作时钟及工作电压别以时钟源35及电压调节器7调整。
图4显示本发明提出的电源管理操作表格。须要了解的是此表格中的功能可以依据使用者的喜好来启动或禁能。根据上述表格，处理器1及主存储器2的工作时钟及工作电压皆随着变换所至的状态来调整。上述表格总结北桥3的电源状态管理。某些这整个表格的功能可以依据使用者的喜好来启动或禁能。
在C3状态中，依据ACPI的标准，处理器1拒绝监听并忽略中断。如果北桥3中没有未处理的状态变换，绘图引擎维持显示作业并存取主存储器2，并命令主存储器2进入自我更新模式(self-refresh mode)。北桥3及主存储器2皆进入最省电状态。
在C3d状态中，如果北桥3中没有未处理的状态变换，绘图引擎停止显示作业，进入D3状态(如ACPI规格所定义)，并命令主存储器2进入自我更新模式(self-refresh mode)。在C3d状态，北桥3关闭(shutdown)，并且禁能其中的锁相回路(Phase-locked loop，简称PLL)。
本发明提出一种北桥的电源状态管理方法。动态调整工作时钟及工作电压可以根据在北桥的流量监测器获得较佳的效能及较好的电源耗损管理。相较于没有电源状态信息的北桥，经由利用上述内建的电源状态机，北桥可以更积极地管理北桥及存储器的电源。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，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内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求范围所界定者为准。
权利要求
1.一种北桥电源管理方法，执行于北桥，用以管理计算机系统中处理器及主存储器的电源状态，包含监测上述处理器的电源状态变换；以及利用电源状态机，根据上述监测以调整上述处理器及上述主存储器的工作时钟及工作电压。
2.根据权利要求1所述的北桥电源管理方法，其中，监测电源状态变换的上述步骤还包含监测上述处理器的电源状态控制信号；将上述电源状态控制信号解码以决定上述处理器将被变换至多个电源状态中的哪一者；以及根据在上述北桥内的上述电源状态机以决定上述处理器及上述主存储器的对应工作时钟及工作电压。
3.根据权利要求1所述的北桥电源管理方法，其中，上述多个电源状态包含C0t状态、C1状态、C2状态、C3状态与S1状态。
4.根据权利要求3所述的北桥电源管理方法，其中，当上述处理器在上述C0t状态(减速状态)时，上述方法还包含降低上述处理器及上述主存储器的工作时钟及工作电压；以及如未检测出任何存储器存取操作，将上述主存储器中的多个开启页预先充电。
5.根据权利要求3所述的北桥电源管理方法，其中，当上述处理器在上述S1状态时，上述方法还包含停止上述处理器的工作时钟，并降低上述处理器的工作电压；命令上述主存储器进入自我更新模式；以及将上述北桥的锁相回路禁能。
6.根据权利要求3所述的北桥电源管理方法，其中，上述C3状态还包含C3d状态，在上述C3d状态中绘图引擎关闭。
7.一种存储器桥接器，用以管理计算机系统的电源状态，其中上述计算机装置还包含处理器及主存储器，包含流量监测器，用以监测上述处理器的电源状态变换；电源状态机，用以根据上述监测以决定上述处理器将被变换至哪一电源状态；以及电源管理控制单元，用以根据上述电源状态机及上述被决定的电源状态，调整上述处理器及上述主存储器的工作时钟及工作电压。
8.根据权利要求7所述的存储器桥接器，还包含高级配置电源接口解码器，用以将指示上述处理器的电源状态变换的电源状态控制信号解码。
9.根据权利要求7所述的存储器桥接器，其中，上述电源状态机包含C0t状态、C1状态、C2状态、C3状态与S1状态。
10.根据权利要求9所述的存储器桥接器，其中，当上述处理器在上述C0t状态(减速状态)时，上述电源管理控制单元分别降低上述处理器及上述主存储器的工作时钟及工作电压，并且上述主存储器处于非分页模式。
11.根据权利要求9所述的存储器桥接器，其中，当上述处理器在上述C1或C2状态时，上述电源管理控制单元分别降低上述处理器及上述主存储器的工作时钟及工作电压，并且上述主存储器处于非分页模式。
12.根据权利要求9所述的存储器桥接器，其中，当上述处理器处于上述S1状态时，上述电源管理控制单元停止上述处理器的工作时钟，上述第一电压调节器降低上述处理器的工作电压，上述主存储器处于自我更新模式，并且上述存储器桥接器的锁相回路被禁能。
13.根据权利要求9所述的存储器桥接器，其中，上述C3状态还包含C3d状态，绘图引擎在上述C3d状态中关闭。
14.根据权利要求7所述的存储器桥接器，其中，上述存储器桥接器为北桥。
全文摘要
一种北桥电源管理装置及方法。上述北桥监测处理器的电源状态变换，接着根据被决定的电源状态调整上述处理器及主存储器的工作时钟及工作电压，藉以节省电源损耗。
文档编号G06F1/32GK1811663SQ200610007128
公开日2006年8月2日 申请日期2006年2月9日 优先权日2005年8月30日
发明者林瑞霖, 赖瑾, 郭宏益 申请人:威盛电子股份有限公司