CN1894648A

CN1894648A - 频率控制方法和信息处理设备

Info

Publication number: CN1894648A
Application number: CNA2004800378749A
Authority: CN
Inventors: 真田俊孝
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2003-12-19
Filing date: 2004-12-16
Publication date: 2007-01-10
Also published as: US20060230304A1; WO2005062156A1; WO2005062156A8; JP2005182473A

Abstract

一种控制具有用于控制处理操作的控制单元(1)的信息处理设备的控制单元的操作频率的频率控制方法，该方法包括：指定步骤，接受操作频率上限值的指定；计算步骤，根据由控制单元(1)进行的处理操作类型计算操作频率值；比较步骤，比较在计算步骤中计算出的操作频率值和在指定步骤中指定的上限值；以及频率控制步骤，进行控制，以当在计算步骤中计算出的操作频率值小于在指定步骤中指定的上限值时，使控制单元在具有在计算步骤中计算出的值的操作频率下工作，并且进行控制以当在计算步骤中计算出的操作频率值不小于上限值时，使控制单元在具有上限值的操作频率下工作。

Description

频率控制方法和信息处理设备

技术领域

本发明涉及一种用于控制信息处理设备(例如个人计算机)的时钟频率的频率控制方法以及一种信息处理设备。

背景技术

信息处理设备例如笔记本个人计算机(笔记本PC)的驱动功率的消耗量一般与CPU的时钟频率成正比地增大。为了在笔记本PC通过从电池提供的驱动功率工作时抑制笔记本PC的驱动功率的浪费，在例如激活或终止OS(操作***)中的重负载过程中增大CPU的时钟频率，而在轻负载过程中降低时钟频率。在例如日本专利申请KOKAI文献No.2001-5661中披露了这些技术内容。

为了由于笔记本PC的电池快没电而抑制笔记本PC的驱动功率消耗，笔记本PC进行控制以将CPU的时钟频率切换为由用户指定的时钟频率，而与OS的处理操作类型无关。在例如日本专利申请KOKAI文献No.11-73237中披露了这些技术内容。

确定出AC适配器是否与笔记本PC连接，并且在没有连接任何AC适配器时，即笔记本PC只是通过来自电池的驱动功率工作时，笔记本PC在比与AC适配器连接的情况中更低的时钟频率下工作。在例如日本专利申请KOKAI文献No.6-301647中披露了这些技术内容。

根据在日本专利申请KOKAI文献No.11-73237和6-301647中所披露的方法，必要时可以通过降低CPU的时钟频率来降低来自电池的驱动功率消耗。但是，时钟频率与OS的处理操作类型无关地保持恒定。与在日本专利申请KOKAI文献No.2001-5661中所披露的方法不同，时钟频率不会根据OS的处理操作变化。在设定给定的时钟频率并且进行不需要重负载的过程时，时钟频率保持较高以便进行处理操作。在该情况中，来自电池的驱动功率被浪费。

在日本专利申请KOKAI文献No.2001-5661中所披露的方法其效率是高的，因为笔记本PC能够根据必须的处理操作设定必须的时钟频率。但是例如为了进一步抑制在电池驱动中的功率消耗，用户优先考虑长电池寿命，而不是高操作速度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种频率控制方法和一种信息处理设备，它们已经解决了上面的问题并且能够在不过大降低处理速度的情况下高效地抑制驱动功率(driving power)的浪费。

根据本发明的一实施方案，提供了一种控制具有用于控制处理操作的控制单元的信息处理设备的控制单元的操作频率的频率控制方法，该方法包括：指定步骤，接受操作频率上限值的指定；计算步骤，根据由控制单元进行的处理操作类型计算操作频率值；比较步骤，比较在计算步骤中计算出的操作频率值和在指定步骤中指定的上限值；以及频率控制步骤，进行控制，以当作为比较步骤中的比较结果在计算步骤中计算出的操作频率值小于在指定步骤中指定的上限值时，使控制单元在具有在计算步骤中计算出的值的操作频率下工作，并且当在计算步骤中计算出的操作频率值不小于上限值时，使控制单元在具有上限值的操作频率下工作。

附图说明

图1为一方框图，显示出根据本发明实施方案的笔记本PC的内部结构的一实施例；

图2为一示意图，显示出通过具有在图1中所示的结构的笔记本PC来指定CPU1的时钟频率上限值的顺序概要；

图3为一流程图，显示出通过具有在图1中所示的结构的笔记本PC来处理有关节能等级指定的内容的实施例；

图4为一流程图，显示出借助在图2中所示的BIOS的OS接口处理内容的实施例；

图5为一流程图，显示出借助在图2中所示的BIOS内核处理内容的实施例；

图6为一流程图，显示出切换在图1中所示的CPU1的时钟频率的过程的内容的实施例；

图7为一流程图，显示出读出在图1中所示的CPU1的时钟频率的过程的内容的实施例；并且

图8为一流程图，显示出对于由在图1中所示的CPU1进行的时钟频率控制过程的变型。

具体实施方式

下面将参照几个附图对其中将本发明应用于笔记本个人计算机(下面将被称为笔记本PC)的优选实施方案进行说明。

图1为一方框图，显示出根据本发明实施方案的笔记本PC的内部结构的实施例。

图1只是显示出在笔记本PC的内部电路中与本发明相关联的部分的结构。根据本发明实施方案的笔记本PC包括用来控制整个笔记本PC的CPU1。该CPU1与北桥(North Bridge，下面将被称为NB)2连接。NB2与南桥(South Bridge，下面被称为SB)3连接。

NB2为一桥接电路，用来执行在NB2和用作与NB2连接的装置的CPU1之间的过程例如数据过程和地址转换。SB3为一桥接电路，用来执行在借助SB3连接的各个装置之间的数据输入/输出过程。在CPU1工作时，NB2与用作工作存储器的主存储器4连接。NB2也与用作显示装置的LCD(液晶显示器)5连接。

SB3与BIOS-ROM6和HDD(硬盘驱动器)7连接。BIOS-ROM6存储有用于笔记本PC的基本输入/输出控制和CPU1的时钟频率控制的程序。

BIOS-ROM6存储有与下述过程相关的控制处理程序，即：根据由笔记本PC执行的过程类型改变CPU1的时钟频率的过程和根据由节能实用程序(power-saving utility)(将在后面描述)进行的控制来改变CPU1的时钟频率的上限值的过程。BIOS-ROM6存储有与笔记本PC的控制相关的参数。控制参数例如为CPU1的时钟频率值。BIOS-ROM6为可以在CPU1的控制下从中读取各种程序和参数的存储器。

CPU1包括有用来管理CPU1的时钟频率的CPU寄存器1a。该CPU1在由CPU寄存器1a管理的时钟频率下工作。由CPU寄存器1a管理的时钟频率值可以通过BIOS-ROM6在控制下读取/写入。

HDD7为非易失性存储介质，并且即使在笔记本PC关闭时也能够存储数据。HDD7存储有OS(操作***)、应用程序等。在执行这些程序中，它们在存储器4中正确地扩展。OS包括节能实用程序的程序。

节能实用程序为具有根据来自用户的键入指定与CPU1时钟频率的上限值对应的节能等级的功能的程序。节能等级由例如三个等级“高”、“中”和“低”表示。这些节能等级与时钟频率的不同上限值对应。一旦指定了节能等级，CPU1在该节能等级以及等于或小于相应上限值的时钟频率下工作。

从SB3延伸出的总线与嵌入的控制器(下面被称为EC)8连接。EC8与键盘9连接。当按压在键盘9上的按键时，EC8检测到这个按压，并且将与所按压的按键对应的控制信号输出给CPU1。

在选择节能等级中，在笔记本PC打开的同时用键盘9完成预定的操作。CPU1从HDD7读出节能实用程序，并且执行该节能实用程序以在LCD5上显示出节能等级设置窗口。用户通过根据显示在设置窗口中的指令操作键盘9指定节能等级。

EC8与电源电路10连接。该电源电路10通过电源线11与电源插头12连接。电源电路10给每个装置例如CPU1提供必要的驱动功率。电源电路10也与电池13连接。在通过电源插头12不能获得任何外部电源时，电源电路10接收来自电池13的驱动功率，并且给每个装置提供驱动功率。

下面将对根据本发明实施方案的用于笔记本PC的CPU1的时钟频率的控制过程进行说明。

图2为一示意图，显示出通过具有在图1中所示的结构的笔记本PC来指定CPU1的时钟频率上限值的顺序概要的实施例。

在图2中的BIOS为存储在BIOS-ROM6中的程序。BIOS包括用作用于对OS进行访问的程序的OS接口(interface)和用作用于进行各种算术过程的程序的内核(core)。

用户激活OS的节能实用程序，并且根据上述的节能等级指定窗口指定所期望的节能等级。涉及节能等级的过程从通过OS的节能实用程序的功能进行的过程改变为通过BIOS的OS接口的功能进行的过程。

笔记本PC执行BIOS的OS接口的功能，并且识别出由节能实用程序指定的节能等级。由笔记本PC执行的有关节能等级的过程从通过BIOS的OS接口的功能进行的过程改变为通过BIOS内核的功能进行的过程。笔记本PC执行BIOS内核的功能，并且获取与节能等级对应的时钟频率。该时钟频率值由CPU1控制以便与由CPU1的CPU寄存器1a管理的时钟频率值对应。

下面将对从用户通过执行节能实用程序的功能指定节能等级到通过BIOS的执行计算出与所指定的节能等级对应的时钟频率上限值的过程进行说明。

图3为一流程图，显示出由具有在图1中所示的结构的笔记本PC来处理有关节能等级的指定的内容的实施例。图4为一流程图，显示出通过在图2中所示的BIOS的OS接口处理内容的实施例。图5为一流程图，显示出通过在图2中所示的BIOS内核处理内容的实施例。

CPU1根据来自用户的键入激活OS的节能实用程序。在用户根据在显示在LCD5上的节能等级设置窗口中的指令指定节能等级时，CPU1将表示所指定的节能等级的数据存储在存储器4中(步骤A1)。CPU1从BIOS-ROM6中读出与BIOS的OS接口相关的程序，执行该程序，并且通过步骤A1的过程读出存储在存储器4中的节能等级数据(步骤A2)。也就是说，有关节能等级的过程从通过OS的节能实用程序的功能进行的过程改变为由BIOS的OS接口的功能进行的过程。

CPU1具有作为在表面上一次执行多个过程的功能的超线程功能(hyper-threading function)。为了进行应付由CPU1进行的超线程功能的过程，在HDD7中的OS必须是针对超线程功能优化的***。

必要时，用户可通过执行BIOS来切换是使超线程功能有效还是无效。作为过程，在笔记本PC打开的同时用户进行预定的键操作。CPU1从BIOS-ROM6读取BIOS设置程序，并且在LCD5上显示出BIOS设置窗口。

作为下一步的过程，用户设定是否要根据在BIOS设置窗口中显示出的指令通过操作键盘9来使超线程功能有效或无效。表示超线程功能是有效或无效的信息存储在非易失性存储器(未示出)例如CMOS存储器中。

在步骤A2的过程之后，CPU1访问BIOS-ROM6以确定是否将CPU1的超线程功能设定为有效或无效(步骤B1)。

如果CPU1在步骤B1的过程中确定将超线程功能设定为有效(在步骤B1中的“是”)，则CPU1从BIOS-ROM6中读出与BIOS的OS接口相关的程序，并且执行该程序。CPU1确定OS是否应付CPU1的超线程功能的节能功能，即是否OS是在CPU1的超线程功能为有效时实现与节能等级对应的时钟频率上限值的指定的***(步骤B2)。

如果CPU1在步骤B2的过程中确定OS没有解决CPU1的超线程功能的节能功能(在步骤B2中为“是”)，则CPU1从BIOS-ROM6读出与BIOS内核相关的程序，并且执行该程序以便让BIOS能够指定时钟频率的上限值(步骤B3)。也就是说，与节能等级相关的过程从由BIOS的OS接口的功能进行的过程改变为由BIOS内核进行的过程。

如果在步骤B1或步骤B2中的过程为“NO”，则CPU1执行该OS(步骤B4)。也就是说，涉及节能等级的过程从由BIOS的OS接口的功能进行的过程改变为由OS的功能进行的过程。

由于以下原因，CPU1在步骤B2的过程的结果为“NO”时进行步骤B4的过程。当将来将解决了超线程功能的节能功能的OS安装在笔记本PC中时，与其中笔记本PC借助BIOS控制时钟频率的情况相比，在其中笔记本PC不是借助BIOS而是借助OS来控制时钟频率的情况中处理效率将提高。

在步骤B3的过程之后，CPU1根据与BIOS内核相关的程序通过步骤A1的过程读出存储在存储器4中的节能等级数据(步骤C1)。

CPU1计算出与由步骤C1的过程读出的节能等级对应的参数，即CPU1的时钟频率的上限值。对于该计算而言，BIOS-ROM6存储了最高性能值的数据，该数据为用于使CPU1以最高性能工作的时钟频率，并且存储有与节能等级对应的系数。CPU1通过步骤A1的过程获取与存储在存储器4中的节能等级对应的系数。CPU1通过将该系数乘以最高性能值计算出上限值，并且将上限值存储在存储器4中(步骤C2)。

BIOS-ROM6除了时钟频率的上限值之外存储有CPU1的当前时钟频率数据。CPU1从BIOS-ROM6中读出当前时钟频率和通过步骤C2的过程计算出的时钟频率上限值。CPU1确定当前时钟频率是否高于由步骤C2的过程计算出的上限值(步骤C3)。CPU1可以进行根据借助OS进行的过程类型改变CPU1的时钟频率的过程，这将在后面说明。这时，该过程没有执行。

如果在步骤C3的过程中为“是”，则CPU1将用作存储在CPU寄存器1a中的数据的CPU1的时钟频率数据重写到作为由步骤C2的过程计算出的数据的时钟频率上限值数据(步骤C4)。因此，CPU1在具有由步骤C2的过程计算出的上限值的时钟频率下工作。在步骤B4的过程之后，CPU1进行与步骤C1至C4相同的过程。这些过程借助OS执行。

下面将参照图6对根据由笔记本PC借助OS进行的过程类型和通过节能实用程序指定节能等级来改变CPU1的时钟频率的过程进行说明。图6为一流程图，显示出切换在图1中所示的CPU1的时钟频率的过程的内容的实施例。每次借助OS完成过程时，CPU1计算出与过程类型对应的时钟频率，即在不降低处理速度的情况下尽可能低的时钟频率(步骤D1)。更具体地说，为了进行重负载过程，CPU1获取比进行不需要任何待机时间的另一个过程所需的时钟频率更高的时钟频率。

CPU1在借助NB2进行地址转换之后访问CPU寄存器1a。CPU1根据OS的过程类型将存储在CPU寄存器1a中的时钟频率数据重写到通过步骤D1的过程计算出的时钟频率(步骤D2)。

除了步骤D1和D2的过程之外，CPU1根据上述节能等级的指定执行步骤A1、A2、B1至B4、C1和C2的过程。在CPU1通过步骤D1的过程计算出与OS的过程对应的时钟频率时，CPU1根据与BIOS内核相关的程序执行以下过程作为中断过程代替步骤C3和C4的过程，而不用将计算值写入在CPU寄存器1a中。

CPU1访问BIOS-ROM6，并且确定是否已经事先完成步骤C2的过程，即是否已经根据由节能实用程序的功能指定节能等级提前计算出时钟频率的上限值(步骤E1)。如果CPU1确定没有计算出任何时钟频率的上限值(在步骤E1中为NO)，则CPU1进行步骤E5的过程。下面将对步骤E5的过程进行说明。如果CPU1确定已经计算出时钟频率的上限值(在步骤E1中为“是”)，则CPU1从BIOS-ROM6中读出时钟频率的上限值数据，并且将该数据写入在存储器4中而不用进行步骤D2的过程(过程E2)。

CPU1将由步骤D1的过程计算出的时钟频率数据写入在存储器4中(步骤E3)。

CPU1执行与BIOS内核相关的程序，并且确定已经由步骤D1的过程计算出并且写入在存储器4中的时钟频率值是否小于已经由步骤C2的过程计算出并且写入在存储器4中的时钟频率的上限值(步骤E4)。也就是说，在步骤E4的过程中，CPU1确定由OS请求的时钟频率是否低于由节能实用程序指定的时钟频率。

如果在步骤E4的过程中为“是”，则CPU1访问存储器4以读出已经通过步骤E3的过程根据OS的过程类型计算出并且写入在存储器4中的时钟频率数据。CPU1访问CPU寄存器1a以通过步骤E3的过程将由CPU寄存器1a管理的时钟频率数据重写到写入在存储器4中的时钟频率数据(步骤E5)。因此，CPU1以根据OS的过程内容计算出的时钟频率工作。

如果在步骤E4的过程中为“NO”，则CPU1通过步骤E2的过程读出写入在存储器4中的时钟频率的上限值数据。CPU1访问CPU寄存器1a以将由CPU寄存器1a管理的时钟频率数据重写到已经从存储器4读出的时钟频率的上限值数据(步骤E6)。因此，CPU1在由通过节能实用程序根据由用户指定的节能等级计算出的时钟频率下工作。CPU1将由步骤E3的过程计算出的时钟频率值写入在存储器4中。

从步骤E1到步骤E6的过程为到步骤D1和D2的过程的中断过程。在根据OS的过程计算出的时钟频率和根据由用户指定的节能等级计算出的时钟频率中，较低的时钟频率反映为CPU1的新时钟频率。

CPU1的时钟频率根据OS的过程类型变化，并且时钟频率值变得等于或小于根据节能等级计算出的上限值。能够在不过多降低处理速度的情况下更有效地抑制驱动功率的浪费。例如，在笔记本PC不是通过外部电源工作而是通过从电池13提供的驱动功率工作时，即使在进行低负载过程时也能够抑制驱动功率的浪费。

图7为一流程图，显示出读出在图1中所示的CPU1的时钟频率的过程的内容的实施例。

在CPU1重新写入由CPU寄存器1a管理的时钟频率之后，CPU1读出作为存储在BIOS-ROM6中的数据的CPU1的当前时钟频率。CPU1确认读出值与通过步骤D1的过程计算出的时钟频率值是否一致(步骤F1)。通过OS来进行读取过程。在已经通过步骤E6的过程借助BIOS的执行改变了时钟频率值时，存储在BIOS-ROM6中的当前时钟频率不会与根据OS的过程类型计算出的时钟频率一致。在该情况中，CPU1确定出错。

为了防止该错误出现，CPU1在借助OS的执行进行的时钟频率读取过程中执行遵从BIOS内核的程序的中断过程。在该情况中，受到由CPU1读取当前时钟频率的区域为BIOS-ROM6的存取区域6a。该区域6a存储有通过步骤E3的过程写入在CPU寄存器1a中的时钟频率数据。

下面将对中断过程的顺序进行说明。在步骤D1的过程之后，CPU1在通过步骤F1的过程即通过在地址转换之后访问存取区域6a读出当前时钟频率之前，通过步骤E3的过程将存储在区域6a中的时钟频率数据重新写入到存储在存储器4中的时钟频率数据(步骤G1)。

由CPU1从区域6a读出的时钟频率值为通过步骤D1的过程根据OS的过程类型计算出的时钟频率值。因此，即使在通过步骤E6的过程借助BIOS的执行来改变时钟频率值时也能够防止出现上述错误。

在上述实施方案中，用户通过节能实用程序指定节能等级，并且计算出与节能等级对应的参数即时钟频率的上限值。但是，该顺序不限于此。用户可以直接借助在节能实用程序中用键盘9进行输入操作在最高性能值或更小的范围内指定时钟频率的上限值。

下面将对上述时钟频率控制过程的变型进行说明。图8为一流程图，显示出对在图1中所示的由CPU1进行的时钟频率控制过程的变型。

在该变型中，笔记本PC自动地根据是否提供外部电源计算出时钟频率，并且指定该时钟频率作为CPU1的新时钟频率，代替由用户指定节能等级。

外部电源的电源电压与电池13的电源电压不同。EC8检测出施加在电源电路10上的电源电压值，并且确定是否提供了外部电源(步骤H1)。如果确定提供了外部电源(在步骤H1中为“是”)，则在不计算时钟频率的上限值的情况下完成步骤D1和D2的过程。

如果确定没有提供任何外部电源(在步骤H1中为“否”)，则CPU1将与提前针对电池驱动设定的时钟频率对应的节能等级数据写入在存储器4中(步骤H2)。之后，CPU1进行如在步骤B1和随后过程中那些一样的过程。在步骤C2的过程中，计算出用于电池驱动的时钟频率的上限值。为了抑制笔记本PC的驱动功率的消耗，CPU1将比在提供外部电源时所用的时钟频率更低的时钟频率值指定为时钟频率的上限值。

CPU1进行步骤E4的过程，并且确定在根据OS的过程类型计算出的时钟频率和针对电池驱动计算出的时钟频率之中的较低时钟频率。作为确定的结果，根据OS的过程类型计算出的时钟频率通过步骤E5的过程写入在CPU寄存器1a中，或者通过步骤E6的过程将针对电池驱动计算出的时钟频率写入在CPU寄存器1a中。因此，在没有向笔记本PC提供任何外部电源即笔记本PC通过电池13的驱动功率操作时，能够更加有效地抑制驱动功率的浪费，同时在用户没有进行任何特殊设定的情况下根据OS的过程正确改变时钟频率。

本发明不限于上述实施方案，并且可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下按照各种方式改变。另外，可以通过适当地组合上述实施方案的结构部件来实现各种发明。例如，实施方案的一些结构部件可以删除。而且，可以适当地组合不同实施方案的结构部件。

Claims

1.一种控制具有用于控制处理操作的控制单元的信息处理设备的控制单元的操作频率的频率控制方法，该方法包括：

指定步骤，接受操作频率上限值的指定；

计算步骤，根据由控制单元进行的处理操作类型计算操作频率值；

比较步骤，比较在计算步骤中计算出的操作频率值和在指定步骤中指定的上限值；以及

频率控制步骤，进行控制，以当作为比较步骤中的比较结果在计算步骤中计算出的操作频率值小于在指定步骤中指定的上限值时，使控制单元在具有在计算步骤中计算出的值的操作频率下工作，并且进行控制以当在计算步骤中计算出的操作频率值不小于上限值时，使控制单元在具有上限值的操作频率下工作。

2.如权利要求1所述的方法，其中：

信息处理设备包括输入单元，用来接受有关操作频率的上限值的输入操作；并且

在指定步骤中，根据借助输入单元进行的输入操作指定操作频率的上限值。

3.如权利要求1所述的方法，其中信息处理设备包括用来给控制单元提供驱动功率的电源电路，该方法还包括：

电源检测步骤，检测是否给电源电路提供外部电源；以及

第二指定步骤，当在电源检测步骤中检测出没有将外部电源提供给电源电路时，指定操作频率的上限值，其中

在比较步骤中，比较在计算步骤中计算出的操作频率值和在第二指定步骤中指定的操作频率上限值；以及

在控制步骤中，对控制单元进行控制，以当作为比较步骤中的比较结果在计算步骤中计算出的操作频率值小于在第二指定步骤中指定的上限值时，在具有在计算步骤中计算出的值的操作频率下工作，并且对控制单元进行控制，以当在计算步骤中计算出的操作频率值不小于上限值时，在具有上限值的操作频率下工作。

4.如权利要求1所述的方法，其中信息处理设备包括用来存储在控制步骤中控制的操作频率值的存储单元，该方法还包括：

重写步骤，当存储在存储单元中的操作频率值与在计算步骤中计算出的操作频率值不同时，将存储在存储单元中的操作频率值重写到在计算步骤中计算出的操作频率值；以及

读取步骤，读出作为存储在存储单元中的频率并且在重写步骤中重写的操作频率值。

5.一种信息处理设备，该设备包括：

处理单元，用来控制处理操作；

计算单元，用来根据由处理单元进行的处理操作类型计算出操作频率值；

指定单元，用来接受对操作频率上限值的指定；

比较单元，用来比较由计算单元计算出的操作频率值和由指定单元指定的上限值；以及

频率控制单元，用来进行控制，以当作为比较单元中的比较结果在由计算单元计算出的操作频率值小于由指定单元指定的上限值时，使控制单元在具有在由计算单元计算出的值的操作频率下工作，并且进行控制以当在由计算单元计算出的操作频率值不小于上限值时，使控制单元在具有上限值的操作频率下工作。