CN1297867C - 以网页网址为基础的电源管理方法及其网页浏览装置 - Google Patents

以网页网址为基础的电源管理方法及其网页浏览装置 Download PDF

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Abstract

一种网页浏览装置：包含有一CPU，具有多种频率或电压设定；一储存装置，储存一预测表，该预测表列了网页预测的CPU频率或电压设定；及一电源管理器，当开启一网页时，该电源管理器即对该CPU的频率或电压进行设定。若该网页的网址存在于该预测表，该电源管理器会将该CPU的频率或电压设定为该预测的频率或电压设定；否则电源管理器会将CPU的频率或电压设定为一初始默认值。在处理该网页的期间，该电源管理器对该CPU的工作负载进行追踪；以该网页的工作负载为基础，计算出该CPU的最佳的频率或电压设定；更新该预测表以反映该CPU最佳的频率或电压设定。

Description

以网页网址为基础的电源管理方法 及其网页浏览装置
技术领域
本发明涉及一种管理一网页浏览装置的电源消耗的方法，特别是涉及一种以网页网址(uniform/universal resource locator，简称URL)为基础，对一便携式装置的电源消耗进行管理的方法。
背景技术
因特网(the Internet)包含了大量信息，这些信息通常以网页的形式储存在各种不同的网站上。各种不同的网站包含了几乎是任何方面的信息，而且这些信息可从任一连结至全球因特网的计算机进行存取(access)。为了可以浏览(browsing)网站，则必须使用一网页浏览装置。一般的网页浏览装置包含有：桌上型计算机、笔记本计算机、个人数字助理(personaldigital assistant，简称为PDA)，甚至也包括移动电话。
在当今信息导向的社会里，人们对于从任何地点存取信息的需求大增，因此，便携式的电子装置大受欢迎。虽然，电池方面的科技研发变得更为进步，且现在电池的使用时间已比以前更持久，然而便携式电子装置的仍然受到有限的使用时间所局限，在电池电量耗尽之前需要充电或是换成另一个电量充足的电池。为此，当设计一个便携式电子装置的时候，电源效能(powerefficiency)是一个非常重要的考虑。
中央处理器(central processing unit，简称为CPU)是一便携式电子装置内的一个主要的电源消耗组件。一晶体管的电源消耗是直接正比于该晶体管的运转频率与电压，一般而言，CPU包含数以千万计的在高达数十亿赫兹频率运转下的晶体管。在设计便携式电子仪器时，通常必须在效能好坏与电源节约之间做出取舍。通常越高的CPU频率意谓着会有更好的效能，但因为增加了电源消耗，所以花费成本会更高。如此的电源消耗表示该装置的电池的电力无法持续更久，而需要更频繁的充电或是换成另一个电量充足的电池，这对使用者会造成极大的不方便。
为了解决这个问题，CPU制造商已经在各种不同的微处理器芯片组中设计了省电的模式，特别是为了使用于便携式装置的CPU所做的设计。动态电压换算(Dynamic Voltage Scaling，简称为DVS)是一种常见的节约电源技术，其允许软件动态地改变CPU的运转频率与电压。每一种运转电压皆对应至一不同的频率范围。当核心电压愈高，该CPU的最大核心频率值愈高。英特尔公司所推出的移动奔腾处理器(Intel mobile Pentiumprocessor)则是在微处理器中实作DVS技术的典型例子。
图1显示对于使用英特尔的动态速度转换技术(Intel SpeedStepTechnology)的第三代移动奔腾处理器(Mobile PentiumIII Processor)的电压与频率的表格100。该第三代移动奔腾处理器III的电源消耗的范围从最低效能的4.5瓦特，到最高效能的34.0瓦特。换言之，在最高效能设定时会有相对于最低效能设定而言7.5倍的电源消耗。故若想要在不对使用者造成负面影响的情形下减少电源的消耗，则通常就必须对使用了DVS技术的微处理器的频率或电压设定进行正确的控制。
由于拥有可变的CPU频率与电压，故该装置在闲置状态(during idle)或是低工作负载期间时可为电池节约状态，而当需要高的运算要求时，则亦可以实时的提高工作效能。当该装置在闲置状态或是在执行具有非常低的运算需求的应用程序时，通常对一个使用DVS技术的电子装置的电源消耗进行管理的方法是去减少该CPU的电源消耗(通常是减低电压以及频率)。以下的这些应用程序通常都是具有较低的运算需求的应用程序，例如文字处理器(word processors)、电子表格、电子邮件程序，以及数据库程序。这些多半都是以文字为基础(text-based)的程序，而数据多半都是以一个一个字母的方式循序输入其中。在运作这类的应用程序时，若是降低该微处理器的速度，则使用者可以在不注意到任何在效能降低的情形下，而得到更长的使用时间。相反地，需要高度运算的程序，例如多媒体播放程序，在每秒钟的每个片段都需要进行大量的计算。当执行这样的程序时，若降低CPU的频率，则使用者将注意到很明显的效能减损，而对于某些程序，若CPU的频率极度的低，则程序还有可能会面临无法达到时间要求(timing requirements)的情形，而无法正确运作。故为了能提供处理时所要求的电源，当处理这些需要高度运算的应用程序时，CPU的电压与频率必须要提高。
在已知技术中，以应用程序为基础的电源管理技术已被广泛的实用，其会根据所执行应用程序的类型，来决定对一电子装置的电源消耗进行管理的方法。然而，随着现在对于因特网(world wide web，简称WWW)日渐频繁的使用，以及便携式时代的来临，人们使用便携式无线装置以存取因特网上的资源与浏览网页的需求与日俱增，而存取因特网上的资源与浏览网页皆具有各种不同的运算需求。综上所述，无法在浏览网页时，动态调整便携式装置的电源消耗是已知技术所面临的一个主要的问题。
发明内容
因此，本发明的主要目的是提供一种管理一网页浏览装置的电源消耗的方法与装置，该方法与装置利用一网页的URL，用以管理一网页浏览装置的电源消耗，以解决上述已知技术所面临的问题。
本发明所披露的一种管理一网页浏览装置于存取一网页时的功率消耗的方法，该网页浏览装置包含有一CPU，该CPU具有多种频率或电压设定，该方法包含有：(a)提供一预测表，对于多个网页，该预测表表列了对该CPU所预测的频率或电压设定；(b)确定该网页的内容是否可以被该网页浏览装置处理，若不可以，则启动以应用程序为基础的电源管理；若可以，则执行以下步骤：(c)储存该CPU之前以应用程序为基础的频率或电压设定；(d)如果该网页的网址存在于该预测表上，则依照该预测表上列出对该网页预测的频率或电压，对该CPU进行设定，否则，将该CPU的频率或电压设定为一初始默认值；(e)在处理该网页时，追踪该CPU的工作负载；(f)在处理该网页时，以该CPU的工作负载为基础，计算出一个对该CPU最佳的频率或电压设定；(g)更新该预测表以反映出对于该网页最佳的频率或电压设定；以及(h)在CPU处理完该网页之后，将该CPU的频率或电压设定成所述之前以应用程序为基础的频率或电压设定。
另外，本发明还披露了一种网页浏览装置，包含有：一CPU，其包含有多种频率或电压设定；一储存装置，用来储存一预测表，该预测表列了多个网页的预测频率或电压设定；以及一电源管理器，用来确定该网页的内容是否可以被该网页浏览装置处理，若不可以，则启动以应用程序为基础的电源管理；若可以，则：
储存该CPU之前以应用程序为基础的频率或电压设定；若该网页的网址存在于该预测表中，则该电源管理器会将该CPU的频率或电压设定为该预测的频率或电压设定，而若该网页的网址不存在于该预测表中，则该电源管理器会将该CPU的频率或电压设定为一初始默认值；以被设定为该预测的频率或电压的该CPU对该网页进行处理；之后该电源管理器再将该CPU的频率或电压设定为之前以应用程序为基础的频率或电压设定；
其中该电源管理器在处理该网页的期间，追踪该CPU的工作负载；并以该CPU的工作负载为基础，计算出该CPU最佳的频率或电压设定；以及更新该预测表以反映对于该网页，该CPU最佳的频率或电压设定。
附图说明
图1为已知技术中对于使用英特尔的动态速度转换技术的第三代移动奔腾处理器的电压与频率的一表格。
图2为本发明方法的一流程图，其描述一种以URL为基础的电源管理方法，该方法用来在开启一网页时，对一网页浏览装置的电源消耗进行管理。
图3为本发明的一网页浏览装置的方块图。
图4示出了对于图3的网页浏览装置的第一软件架构。
图5示出了对于图3的网页浏览装置的第二软件架构。
附图符号说明
300          网页浏览装置                302            CPU
304          电源管理器                  306            储存装置
308          预测表                      400            第一软件架构
402 502      浏览器                      404、504       URL电源管理器
405 505      预测表                      406、506       应用程序电源管理
                                                        器
408 508      CPU电压/频率                500            第二软件架构
具体实施方式
图2示出了本发明方法的实施例流程图200，其描述一种以URL为基础的电源管理方法，该方法用来在开启一网页时，对一网页浏览装置的电源消耗进行管理。本发明的方法主要是根据两个原则，首先，由于使用的习惯与兴趣，使用者通常会倾向重复浏览同一群网页；其次，一特定的网页通常都具有固定不变的计算复杂度，虽然该网页的内容可能会改变，然而其架构与计算复杂度在正常情况而言是不会被影响太大的。该网页浏览装置包含有一CPU，其有多种频率或电压设定，一个例子则是可以提供不同的DVS核心频率与电压的微处理器。该网页浏览装置亦包含有一预测表，对于多个最近刚被浏览过的网页，其表列了预测的CPU的频率或电压设定。列于该预测表内的该预测的频率或电压设定是依据网页URL的网址被列出。如图2所示，依据一特定网页的计算复杂度以调整该CPU的频率或电压包含有下列步骤：
步骤202：该网页浏览装置是否正在开启一网页？若是，则进行至步骤204，否则就继续留在步骤202。
步骤204：该网页的内容是否可以被该网页浏览器处理？在本发明的较佳实施例中，该CPU的频率或电压设定只会在一将被存取的网页的内容是可被该网页浏览装置的网页浏览器处理时调整。至于可被网页浏览器处理的数据内容的例子则包含有：超文件标示语言(hyper text markup language，简称HTML)、可延伸性标示语言(extensible markup language，简称XML)、数字影像信息、便携式文件格式(portable document format，简称PDF)，或是可被该网页浏览器接受的视讯影像数据串流(video bit streams)。对于其它无法被该网页浏览器处理的其它类型的网页内容，像是word文件，则必须启用另外的应用程序以处理该网页，此时则可使用已知技术中以应用程序为基础的电源管理方式对该CPU的频率或电压进行设定。若该网页内容可被该网页浏览器处理，则进行步骤208，否则进行至步骤206。
步骤206：启动以应用程序为基础的电源管理。若需要的话，可将一个讯息送至该应用程序电源管理器，以告知该应用程序电源管理器将处理的内容的类型。因为在已知技术中，以应用程序为基础的电源管理器为大家所熟知，所以在此省略对于其运作的更进一步的叙述。返回步骤202以等待下一个被开启的网页。
步骤208：记录该原先的CPU的频率或电压设定，此设定为之前以应用程序为基础的电源管理器的设定，然后进行至步骤210。
步骤210：是否浏览过该URL网址？若该URL网址存在于该预测表，则进行至步骤212，否则进行至步骤214。
步骤212：依据该预测表上所列出的登录，设定该CPU频率或电压至预测的频率或电压设定，然后进行至步骤216。
步骤214：将该CPU频率或电压设定为一初始默认值。为了要将电源作最大程度的节约，将该CPU频率或电压设定为一最低值。或者，为了得到最好的效能，将该CPU频率或电压设定为一最高值。进行至步骤216。
步骤216：开始计算该CPU的工作负载。举例来说，可以藉由计算处理完该网页所需的CPU指令个数来决定当处理该网页时的CPU工作负载，接下来进行至步骤218。
步骤218：处理该网页。处理完该网页后，进行至步骤220。
步骤220：计算出对于该网页的最佳的频率或电压设定。对于该网页给予一个使用者定义的时间长度，该时间长度定义了可容许的最长处理时间。决定出的最低CPU频率或电压设定必需符合该使用者定义时间值。这个最低CPU的频率或电压设定是该能够使用最少电源的CPU最佳频率或电压设定，在能充分达成使用者的要求的情况下，完全处理完该网页。之后进行至步骤222。
步骤222：更新该预测表以反映在步骤220中计算出的该CPU最佳的频率或电压设定。因为该网页的内容可能只有些微的改变，所以可使用一加权公式将列于该预测表的该预测的CPU的频率或电压设定，与在步骤220计算出的该CPU最佳的频率或电压设定合并计算。
步骤224：将该CPU重设为储存在步骤208的该原先的频率或电压设定，然后进行至步骤202，以等待该网页浏览装置开启下一个网页。
为了进一步解释步骤220，此处请考虑一使用者定义的时间长度为100毫秒(ms)的情况，一使用者定义的时间长度为100毫秒是表示应该于100毫秒内必须处理完整个网页。请注意，100毫秒是本例子选用的网页处理时间值，因为测试结果显示使用者在使用交互式应用程序的情况下，可以容忍一100毫秒的延迟。然而，这特定的时间长度值亦可任意改变，而不被局限只能是100毫秒。假设每一指令于单一时钟周期内被执行，以计算该CPU最佳的频率或电压设定，则首先以该使用者定义的时间长度为基础，使用下列的公式以计算出该CPU的最佳频率：
Freq.OPT＝(此网页的指令个数)/(使用者定义的时间长度)
在此例子中，假设处理完该网页需要总共四千七百万个指令。使用上述公式与一使用者定义的时间长度为100毫秒，即可得到一最佳的频率为Freq.OPT＝470MHz。
当要在步骤222中对预测表进行更新时，该加权后的频率反映出在步骤220计算出的该最佳的频率，以及储存在预测表内的该预测的频率或电压设定所得的该预测的频率皆将被使用。使用下述的加权公式以计算出该加权后的频率：
Freq.WEIGHTED＝α×Freq.TABLE+(1-α)×Freq.OPTIMAL
在上述公式中，α表示相对于该最佳值，该预测表历程的重要程度，该重要程度是以百分比表示。继续使用上述例子，假设该预测表已经储存一对于目前处理的网页为700MHz的预测频率，且使用一为80％的α值。利用这些数值可得出一加权后的频率为Freq.WEIGHTED＝654MHz，然后再将该加权后的频率储存于该预测表。
请注意当在步骤212中设定该CPU频率或电压时，其或许无法直接设定该CPU的频率为储存于该预测表的频率。举例而言，假使该CPU使用与图1中所列出的DVS核心频率与电压，若储存在该预测表内的该CPU的预测频率设定为654MHz，则该CPU的最低电源相关设定则为700MHz的频率与1.35V的电压，上述的设定仍可实现该使用者定义的时间长度的要求。或者，若储存在该预测表的该预测的频率设定为644MHz，则该CPU的最低电源相关设定则为650MHz的频率与1.35V的电压，使用该设定仍可实现在该使用者定义的时间长度内处理完该网页。
图3显示了本发明的一网页浏览装置300的方块图。网页浏览装置300包含有一CPU302、一电源管理器304、一储存装置306，以及储存于储存装置306的一预测表308。CPU302支持多种使用DVS技术的频率或电压设定，而预测表308则包含对应于多个以该网页URL网址为索引的网页的预测的DVS频率或电压设定。
遵循图2的流程图，网页浏览装置300的运作方式可简单的叙述如下。当网页浏览装置被导向一拥有可被该网页浏览器处理的内容的网页时，例如内容为HTML，电源管理器304记录该CPU302原先的频率或电压设定，然后将该CPU302的频率或电压设定调整为对存在于该预测表内的网页的该CPU302的预测频率或电压设定。如上所述，若储存于该预测表的该预测的频率或电压设定不在CPU302可选择的DVS范围内，该电源管理器会将该预测的频率或电压设定改变成下一个CPU302可选择的DVS值。此外，若该网页URL的网址不存在于该预测表，该电源管理器会将该CPU的频率或电压设定为一初始默认值。依据使用者不同的要求，该初始预设层可为最佳效能、最佳电源节约，或是一介于最佳效能与最佳电源节约间的适当取舍。当处理该网页时，从开始到结束处理网页的的时段中，电源管理器计算该CPU指令的个数。该CPU指令的总个数可用来决定该CPU最佳的频率或电压设定，该CPU最佳的频率或电压设定则允许该CPU于一使用者定义的时间长度内处理完该网页，且更新该预测表以反映该CPU的最佳频率与电压设定。最后，该CPU被设回原先的频率电压，此设定为之前以应用程序为基础的电源管理器的设定。
电源管理器304可使用一硬件组件或是一软件组件进行实施。若以软件实施，可使用的软件架构有两种，第一种是该电源管理器是以一独立的应用程序的方式来执行，第二种则是将该电源管理器并入操作***当中。
图4显示对于图3的网页浏览装置300的第一软件架构400。第一软件架构400包含有二软件层，分别为应用程序层与操作***(operatingsystem，简称OS)层。应用程序层包含有一浏览器应用程序402、一以URL为基础的电源管理器404，以及一以应用程序为基础的电源管理器406。以应用程序为基础的电源管理器406依照将执行的该应用程序软件的类型来调整该CPU的频率或电压设定。当开启一新网页时，浏览器402将该网页的URL送至该URL电源管理器404。若该网页浏览器可处理该网页的内容，例如是HTML内容的网页，该URL电源管理器使用该预测表405以决定对网页的该预测的CPU的频率或电压设定。应用程序接口(application interface，简称为API)用以指示该操作***如何改变CPU与电压频率408。若该网页包含有无法被该网页浏览器处理的内容，URL电源管理器404将电源管理的控制权移转至以应用程序为基础的电源管理器406。
图5显示对于图3的网页浏览装置300的第二软件架构500。第二软件架构500亦包含有该应用程序层与该OS层，然而该电源管理的功能则并入该操作***中。在图5中，该应用程序层包含有一浏览器应用程序502，该操作***层包含有一以URL为基础的电源管理器函数504、一以应用程序为基础的电源管理器函数506。当浏览器502开启一网页时，通过从浏览器502发出的一个API功能呼叫(function call)，URL电源管理器函数504即可接收该网页的URL。若网页浏览器502可处理该网页的内容，例如是HTML的内容的网页，URL电源管理器504即使用预测表505以决定对该网页的该预测的CPU的频率或电压设定，而直接改变CPU电压与频率508。若该网页包含有网页浏览器502无法处理的内容，URL电源管理器函数504则允许应用程序电源管理器函数506去控制该CPU的频率或电压设定。
虽然于上述的较佳实施例中，详述了包含依照储存于一预测表的预测的频率或电压设定以决定该CPU频率或电压，该预测的频率或电压设定是以散布于因特网的网页的URL地址作为索引，然而仍可以有其它的实施例，例如，其它种类的地址，像是IP地址，亦可以用来作为该预测表的索引。此外，不一定是分布在网络上的各种不同类型的网页可以被存取与处理。另外的实施例的例子为一便携式装置存取与处理储存于一本地(local)硬盘内的文件，且使用该目录名与文件名作为该文件于该预测表内的地址。储存于该预测表内的该预测的频率或电压设定明确记录了可能的最低的CPU频率或电压，其允许在该使用者定义的时间长度内可完全处理完每一个文件。
与已知技术相比，本发明管理一网页浏览装置的电源消耗，更精准地说是针对一便携式装置，使用一网页的网址以作为一预测表的索引，该预测表列出了对应于多个网页的预测的CPU频率或电压设定。藉由追踪处理完该网页所需要的CPU工作负载，可计算出最佳的频率或电压设定，且可更新该预测表以反映出该最佳的频率或电压设定。如此，可将该便携式装置的电源消耗减少至一最小值，该最低的频率或电压设定足够让该CPU于一使用者定义的时间长度内处理完该网页。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明的权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。

Claims (12)

1.一种管理一网页浏览装置于存取一网页时的功率消耗的方法，该网页浏览装置包含有一CPU，该CPU具有多种频率或电压设定，该方法包含有：
(a)提供一预测表，对于多个网页，该预测表表列了对该CPU所预测的频率或电压设定；
(b)确定该网页的内容是否可以被该网页浏览装置处理，若不可以，则启动以应用程序为基础的电源管理；若可以，则执行以下步骤：
(c)储存该CPU之前以应用程序为基础的频率或电压设定；
(d)如果该网页的网址存在于该预测表上，则依照该预测表上列出对该网页预测的频率或电压，对该CPU进行设定，否则，将该CPU的频率或电压设定为一初始默认值；
(e)在处理该网页时，追踪该CPU的工作负载；
(f)在处理该网页时，以该CPU的工作负载为基础，计算出一个对该CPU最佳的频率或电压设定；
(g)更新该预测表以反映出对于该网页最佳的频率或电压设定；以及
(h)在CPU处理完该网页之后，将该CPU的频率或电压设定成所述之前以应用程序为基础的频率或电压设定。
2.如权利要求1所述的方法，其中步骤(e)包含有从开始到结束处理网页的时段中，计算该CPU指令的个数。
3.如权利要求1所述的方法，其中步骤(f)包含有计算出一最低的频率或电压设定，该最低的频率或电压设定足够让该CPU在一初始预设时间长度内完全处理完该网页。
4.如权利要求1所述的方法，其中步骤(g)是使用一加权公式将列于该预测表的该预测的频率或电压设定，以及该最佳的频率或电压设定合并计算，以进行对该预测表的更新，至于该预测的频率或电压设定中则考虑到了对该网页的频率或电压设定的历程记录。
5.如权利要求1所述的方法，其中对该CPU的频率或电压进行设定包含有改变该CPU的核心电压与频率。
6.如权利要求1所述的方法，其中该网页浏览装置为一便携式装置，而该网页可包含有超文件标示语言、数字影像数据、可延伸性标示语言、便携式文件格式，或是一视讯影像数据串流，该网页可被该网页浏览装置的一网页浏览器直接处理。
7.一种网页浏览装置，包含有：
一CPU，其包含有多种频率或电压设定；
一储存装置，用来储存一预测表，该预测表列了多个网页的预测频率或电压设定；以及
一电源管理器，用来确定该网页的内容是否可以被该网页浏览装置处理，若不可以，则启动以应用程序为基础的电源管理；若可以，则：
储存该CPU之前以应用程序为基础的频率或电压设定；若该网页的网址存在于该预测表中，则该电源管理器会将该CPU的频率或电压设定为该预测的频率或电压设定，而若该网页的网址不存在于该预测表中，则该电源管理器会将该CPU的频率或电压设定为一初始默认值；以被设定频率或电压的该CPU对该网页进行处理；之后该电源管理器再将该CPU的频率或电压设定为之前以应用程序为基础的频率或电压设定；
其中该电源管理器在处理该网页的期间，追踪该CPU的工作负载；并以该CPU的工作负载为基础，计算出该CPU最佳的频率或电压设定；以及更新该预测表以反映对于该网页，该CPU最佳的频率或电压设定。
8.如权利要求7所述的网页浏览装置，其中当在处理该网页的期间内追踪该CPU工作负载时，该电源管理器可从开始处理网页到结束的这段期间内对该CPU指令的个数进行计算。
9.如权利要求7所述的网页浏览装置，其中当对该CPU最佳的频率或电压设定进行计算时，该电源管理器可计算出一最低的频率或电压设定，该最低的频率或电压设定则足够让该CPU在一初始预设时间长度内完全处理完网页。
10.如权利要求7所述的网页浏览装置，其中该电源管理器使用一加权公式将列于该预测表的该预测的频率或电压设定，以及该最佳的频率或电压设定合并计算，以进行对该预测表的更新，至于该预测的频率或电压设定中则考虑到了对该网页的频率或电压设定的历程记录。
11.如权利要求7所述的网页浏览装置，其中所述CPU的频率或电压设定包含有多种该CPU的核心电压与频率设定。
12.如权利要求7所述的网页浏览装置，其中该网页浏览装置为一便携式装置，而该网页可包含有超文件标示语言、数字影像数据、可延伸性标示语言、便携式文件格式，或是一视讯影像数据串流，该网页可被该网页浏览装置的网页浏览器直接处理。
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