JP2013225297A - 制御装置、制御方法、プログラムおよび半導体装置 - Google Patents

制御装置、制御方法、プログラムおよび半導体装置 Download PDF

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Abstract


【課題】デバイスの動作の途中で電源が喪失してしまうことを防止可能な制御装置、制御方法、プログラムおよび半導体装置を提供する。
【解決手段】実施形態の制御装置は、デバイスの動作を制御する制御装置であって、見積部と出力部とを備える。見積部は、デバイスの動作を要求する動作要求により要求されるデバイスの動作が完了するまでに、デバイスと制御装置とを含むシステム全体で必要な第2電力量を見積もる。出力部は、動作要求を受け付けた時点での、システムに対して電力を供給する電源が供給可能な第1電力量が、第2電力量を上回る場合は、当該動作要求により要求されるデバイスの動作を開始させる制御命令を出力する。
【選択図】図1

Description

本発明の実施形態は、制御装置、制御方法、プログラムおよび半導体装置に関する。
従来、自然エネルギーを電力に変換する発電装置で発電された電力を補助的に利用して動作するシステムが知られている。このようなシステムにおいて、タスク処理に必要な電力量が、発電装置で発電された電力を蓄える補助電源から供給可能である場合にのみ、そのタスク処理を動作させる技術が知られている。
特開2010−259320号公報
しかしながら、従来の技術では、タスク処理が完了するまでの間において、タスク処理に必要な電力以外にシステムで必要とされる電力(例えばメモリ等で消費される電力等)については一切考慮していないので、タスク処理の途中で電源が喪失してしまうおそれもある。
本発明が解決しようとする課題は、デバイスの動作の途中で電源が喪失してしまうことを防止可能な制御装置、制御方法、プログラムおよび半導体装置を提供することである。
実施形態の制御装置は、デバイスの動作を制御する制御装置であって、見積部と出力部とを備える。見積部は、デバイスの動作を要求する動作要求により要求されるデバイスの動作が完了するまでに、デバイスと制御装置とを含むシステム全体で必要な第2電力量を見積もる。出力部は、動作要求を受け付けた時点での、システムに対して電力を供給する電源が供給可能な第1電力量が、第2電力量を上回る場合は、当該動作要求により要求されるデバイスの動作を開始させる制御命令を出力する。
実施形態の制御方法は、見積ステップと制御ステップとを含む。見積ステップは、デバイスの動作を要求する動作要求により要求されるデバイスの動作が完了するまでに、デバイスと制御装置とを含むシステムで必要な第2電力量を見積もる。制御ステップは、動作要求を受け付けた時点での、システムに対して電力を供給する電源が供給可能な第1電力量が、第2電力量を上回る場合は、当該動作要求により要求されるデバイスの動作を開始させる制御命令を出力する。
実施形態のプログラムは、デバイスの動作を制御する制御装置に、見積ステップと制御ステップとを実行させるプログラムである。見積ステップは、デバイスの動作を要求する動作要求により要求されるデバイスの動作が完了するまでに、デバイスと制御装置とを含むシステム全体で必要な第2電力量を見積もる。制御ステップは、動作要求を受け付けた時点での、システムに対して電力を供給する電源が供給可能な第1電力量が、第2電力量を上回る場合は、当該動作要求により要求されるデバイスの動作を開始させる制御命令を出力する。
実施形態の半導体装置は、デバイスの動作を制御する半導体装置であって、見積部と出力部とを備える。見積部は、デバイスの動作を要求する動作要求により要求されるデバイスの動作が完了するまでに、デバイスと半導体装置とを含むシステム全体で必要な第2電力量を見積もる。出力部は、動作要求を受け付けた時点での、システムに対して電力を供給する電源が供給可能な第1電力量が、第2電力量を上回る場合は、当該動作要求により要求されるデバイスの動作を開始させる制御命令を出力する。
第1実施形態のシステムの機能構成例を示すブロック図。 第1実施形態の第1記憶部に記憶されたデータの一例を示す図。 第1実施形態のデバイスアクセス制御部の動作例を示すフローチャート。 第1実施形態の判断処理の例を説明するための概念図。 第2実施形態のデバイスアクセス制御部の動作例を示すフローチャート。 第2実施形態の第2判断処理の例を説明するための概念図。 第3実施形態のデバイスアクセス制御部の動作例を示すフローチャート。 第4実施形態のシステムの機能構成例を示すブロック図。 第4実施形態のデバイスアクセス制御部の動作例を示すフローチャート。 第4実施形態のデバイスアクセス制御部の動作例を示すフローチャート。 変形例のデバイスアクセス制御部の動作例を示すフローチャート。 変形例のシステムの構成例を示すブロック図。 変形例のシステムの構成例を示すブロック図。 変形例の第1電力量の経時的変化を模式的に示す図。
以下、添付図面を参照しながら、本発明に係る制御装置、制御方法、プログラムおよび半導体装置の実施の形態を詳細に説明する。
(第1実施形態)
図1は、第1実施形態のシステム100の機能構成例を示すブロック図である。図1に示すように、システム100は、電源10と、複数のデバイス20と、ユーザープロセス30と、デバイスアクセス制御部40と、第1記憶部50と、複数のデバイス20と1対1に対応する複数のデバイスドライバ60とを備える。なお、1つのデバイスドライバ60が複数のデバイスと対応する構成であってもよい。
電源10は、システム100に対して供給する電力の供給源である。電源10は、エネルギー変換部11と、蓄電部12とを有する。エネルギー変換部11は、電源10の外部から受け付けた電気以外のエネルギーを電気エネルギー(電力)に変換する。エネルギー変換部11は、例えば太陽電池(太陽光パネル)や電磁波を受け付けて発電する無線などを含むがこれには限られない。また、蓄電部12は、エネルギー変換部11で変換された電気エネルギー(電力)を蓄える。蓄電部12は、例えばバッテリやキャパシタなどで構成され得る。本実施形態では、蓄電部12はキャパシタで構成される。
デバイス20は、電源10から電力を供給される装置であり、例えばNAND型フラッシュメモリ、DVD(Digital Versatile Disk)ドライブなどのディスクドライブ、USBメモリなどで構成され得る。デバイス20は、システム100に内蔵されるものであってもよいし、USBメモリなどのようにシステム100に接続(外付け)されるものであってもよい。
ユーザープロセス30は、システム100のCPUが実行中のアプリケーションプログラムであり、デバイスアクセス制御部40に対して各種の処理の実行を依頼する。例えばユーザープロセス30は、デバイス20の動作を要求する動作要求をデバイスアクセス制御部40に送信する。
デバイスアクセス制御部40は、ユーザープロセス30から動作要求を受け付けた場合、所定の条件を満たせば、要求されたデバイスの動作を開始させる制御命令を、当該デバイスに対応するデバイスドライバ60へ出力する。一方、所定の条件を満たさなければ、デバイスの動作を開始することはできない旨を示すエラー通知を、動作要求に対する応答としてユーザープロセス30へ出力する。この詳細な内容については後述する。
図1に示すように、デバイスアクセス制御部40は、検出部41と見積部42と出力部43とを有する。検出部41は、電源10が供給可能な電力量を示す第1電力量を検出する。本実施形態では、検出部41は、蓄電部12に蓄えられた電力量を、第1電力量として検出するが、これに限らず、例えば直近のエネルギー変換部11で変換された電気エネルギー量(電力量)の平均値を加味して第1電力量を検出することもできる。
見積部42は、動作要求により要求されるデバイス20の動作が完了するまでにシステム100全体で必要な電力量を示す第2電力量を見積もる。より具体的には、以下のとおりである。ここでは、第1記憶部50は、デバイス20の動作の種類と、デバイス20の動作に必要な電力量を示す第3電力量と、デバイス20の動作を開始してから完了するまでの動作時間とを対応付けて記憶する。図2の例では、第1記憶部50は、デバイス20を識別するデバイス名と、動作の種別と、第3電力量と、動作時間とを対応付けて記憶する。図2の例では、一例として、NANDの読み出し動作(Read)およびNANDの書き込み動作(Write)の各々に対応する第3電力量と動作時間とが例示されているが、これに限られるものではない。なお、図2のNANDの情報には、NANDデバイスの1ページ分のデータの読み書きに必要な(単位動作に必要な)電力量と時間が記憶されているため、NANDデバイス動作の電力量と時間を求めるためには、動作要求の引数として渡される情報を元に、読み出しまたは書込みのデータ量を計算し、何ページ分に相当するかを求めることにより、実際の電力量が計算される。例えば、1ページが2Kバイトであるとし、デバイス読み出し要求の引数としてデータサイズが8Kバイトであれば、4ページ分の読み出しとなるため、電力量は40nWs、読み出し時間は120nsと見積もればよい。図2の例では、デバイス20の単位動作に必要な電力量を第3電力量とし、デバイス20の単位動作に必要な時間を動作時間としているが、これに限らず、例えばデバイス20の動作に必要な全体の電力量を第3電力量とし、デバイス20の動作を開始してから完了するまでの全体の時間を動作時間とすることもできる。説明の便宜上、以下では、第1記憶部20は、デバイスの動作の種類と、デバイス20の動作に必要な全体の電力量を示す第3電力量と、デバイス20の動作を開始してから完了するまでの全体の時間を示す動作時間とを対応付けて記憶しているものとする。
見積部42は、動作要求により要求されるデバイスの動作に対応する第3電力量と動作時間とを第1記憶部50から読み出し、その読み出した第3電力量と動作時間とを用いて、第2電力量を見積もる。より具体的には、見積部42は、システム100においてデバイス20の動作以外に必要な電力として予め設定された設定電力と、第1記憶部50から読み出した動作時間との乗算により得られる電力量を示す第4電力量と、第1記憶部50から読み出した第3電力量との和から、第2電力量を見積もる。設定電力は、例えばCPU、メモリなどの電力や、待機状態におけるデバイス20で消費される電力などを加味するとともにある程度の余裕を持たせた値に設定することができる。要するに、設定電力は、システム100においてデバイス20の動作以外に必要な電力として想定される電力であればよい。
再び図1に戻って説明を続ける。出力部43は、ユーザープロセス30から動作要求を受け付けた場合、第1電力量が第2電力量を上回れば、その受け付けた動作要求により要求されるデバイス20の動作を開始させる制御命令を、当該デバイス20に対応するデバイスドライバ60へ出力する。本実施形態では、出力部43は、第1電力量が第2電力量を上回れば、受け付けた動作要求をデバイスドライバ60へ出力する。つまり、この例における制御命令は、受け付けた動作要求そのものであるが、これに限らず、制御命令の種類は任意である。そして、制御命令を受信したデバイスドライバ60は、デバイス20の動作を開始する制御を行う。本実施形態では、デバイスドライバ60は、出力部43からの動作要求を受信した場合、対応するデバイス20の動作を開始する制御を行う。一方、第1電力量が第2電力量を下回る場合、出力部43は、受け付けた動作要求により要求されるデバイス20の動作を開始させる制御命令をデバイスドライバ60へ出力することはせずに、その受け付けた動作要求に対する応答として、エラー通知をユーザープロセス30へ出力する。
なお、出力部43が出力する制御命令は、要求されたデバイス20の動作を開始させるものであればよい。例えば出力部43がデバイスドライバ60の機能を有する構成とすることもでき、この場合、出力部43は、要求されたデバイス20の動作を開始させるための電気的信号を制御命令としてデバイス20へ出力する。要するに、出力部43は、動作要求を受け付けた時点での第1電力量が、第2電力量を上回る場合は、当該動作要求により要求されるデバイスの動作を開始させる制御命令を出力するものであればよい。
ここで、本実施形態のシステム100のハードウェア部分には、前述の電源10、デバイス20の他、CPU(Central Processing Unit)、ROM、RAMなどを有するコンピュータ装置が含まれ、前述のユーザープロセス30、検出部41、見積部42、出力部43、および、デバイスドライバ60の各々の機能は、CPUがROMなどに格納されたプログラムをRAM上に展開して実行することにより実現される。つまり、この例では、上述の検出部41、見積部42および出力部43の各々の機能を実現可能なコンピュータ装置(システム100に含まれるコンピュータ装置)が、本発明の「制御装置」に対応すると捉えることもできる。なお、これに限らず、例えば検出部41、見積部42、出力部43、および、デバイスドライバ60の機能のうちの少なくとも一部を個別の回路(ハードウェア)で実現することもできる。例えば検出部41、見積部42、出力部43の各々がハードウェア回路で構成されてもよい。つまり、デバイスアクセス制御部40がハードウェア回路で構成されてもよい。この場合は、ハードウェア回路で構成されたデバイスアクセス制御部(デバイスアクセス制御装置)40が、本発明の「制御装置」に対応すると捉えることもできる。
次に、図3を参照しながら、デバイスアクセス制御部40の動作例を説明する。図3は、デバイスアクセス制御部40の動作例を示すフローチャートである。図3に示すように、ユーザープロセス30からの動作要求を受け付けた場合(ステップS1の結果:YESの場合)、デバイスアクセス制御部40は判断処理を実行する(ステップS2)。以下、図4を参照しながら、判断処理の具体的な内容を説明する。図4は、判断処理を説明するための概念図である。
ユーザープロセス30から動作要求を受け付けた場合(ステップS1の結果:YESの場合)、出力部43は、検出部41に対して第1電力量の検出を依頼する。この依頼を受けた検出部41は、その時点での蓄電部12の蓄電量Ecを第1電力量として検出し、その検出した第1電力量を出力部43へ通知する。説明の便宜上、このとき出力部43へ通知された第1電力量を「第1電力量Ec」と表記する。
また、出力部43は、見積部42に対して、受け付けた動作要求により要求されるデバイス20の動作が開始してから完了するまでにシステム100全体で必要な電力量を示す第2電力量の見積もりを要求する。この例では、出力部43は、要求されたデバイス20の動作を特定する情報(例えば動作要求そのものであってもよい)を渡して第2電力量の見積もりを依頼する。この依頼を受けた見積部42は、動作要求により要求されるデバイス20の動作に対応する第3電力量Edと動作時間Tdとを第1記憶部50から読み出す。そして、見積部42は、予め設定された設定電力Pmと、第1記憶部50から読み出した動作時間Tdとの乗算を行うことにより第4電力量(=Pm×Td)を求め、その求めた第4電力量と第3電力量Edとの和を第2電力量(=Pm×Td+Ed)として見積もり、その見積もった第2電力量を出力部43へ通知する。説明の便宜上、見積部42から出力部43へ通知された第2電力量を「第2電力量E2」と表記する。
出力部43は、検出部41から通知された第1電力量Ecと、見積部42から通知された第2電力量E2(=Pm×Td+Ed)とを比較し、第1電力量Ecが第2電力量E2を上回るか否かを判断する。以上が判断処理の内容である。
再び、図3に戻って説明を続ける。判断処理の結果、第1電力量Ecが第2電力量E2を上回ると判断した場合(ステップS3の結果:YESの場合)、出力部43は、受け付けた動作要求をデバイスドライバ60へ出力する(ステップS4)。一方、第1電力量Ecが第2電力量E2を下回ると判断した場合(ステップS3の結果:NOの場合)、出力部43は、受け付けた動作要求をデバイスドライバ60へ出力することはせずに、その受け付けた動作要求に対する応答として、エラー通知をユーザープロセス30へ出力する(ステップS5)。
以上に説明したように、本実施形態では、ユーザープロセス30からの動作要求を受け付けた場合、出力部43は、その動作要求を受け付けた時点における第1電力量Ecと、その動作要求により要求されるデバイス20の動作が完了するまでにシステム100全体で必要な第2電力量E2とを比較し、第1電力量Ecが第2電力量E2を上回る場合は、デバイスの動作を開始させる制御命令(本実施形態では動作要求そのもの)を出力する一方、第1電力量Ecが第2電力量E2を下回る場合は、デバイスの動作を開始させる制御命令を出力しないので、要求されたデバイスの動作の途中で電源が喪失してしまうことを確実に防止できる。
なお、前述の判断処理の結果、第1電力量Ecと第2電力量E2とが等しいと判断した場合、出力部43は、受け付けた動作要求をデバイスドライバ60へ出力することもできるし、エラー通知をユーザープロセス30へ出力することもできる。何れの構成を採用するかは、設計条件等に応じて任意に変更可能である。
(第2実施形態)
本実施形態では、デバイス20の動作が開始された後の第1のタイミングで、その第1のタイミングからデバイス20が動作を完了するまでにシステム100全体で必要な電力量を示す第5電力量を見積もり、第1のタイミングでの第1電力量と第5電力量とを比較し、その比較結果に応じた制御を行う点で上述の第1実施形態と相違する。以下、具体的に説明する。なお、第1実施形態と重複する部分については、同一の符号を付して適宜に説明を省略する。
図5を参照しながら、デバイスアクセス制御部40の動作例を説明する。図5は、デバイス20の動作が開始された後におけるデバイスアクセス制御部40の動作例を説明するためのフローチャートである。
図5に示すように、第1のタイミングに到達したと判断した場合(ステップS11の結果:YESの場合)、デバイスアクセス制御部40は、第2判断処理を実行する。なお、第1のタイミングの設定方法は任意であり、例えば、タイマーによる計測時間が一定時間に到達するタイミングを第1のタイミングとして設定することもできるし、蓄電部12の蓄電量が予め定められた閾値を下回った時点を第1のタイミングとして設定することもできるし、ユーザープロセス30からの各種の要求がデバイスアクセス制御部40に通知されるなど制御がOSに移った時点を第1のタイミングとして設定することもできる。デバイスアクセス制御部40は、第1のタイミングに到達したか否かを検出する機能を有し、この例では、出力部43が、第1のタイミングに到達したか否かを検出する機能を有しているが、これに限られるものではない。
続いて、図6を参照しながら、第2判断処理の具体的な内容を説明する。図6は、第2判断処理を説明するための概念図である。第1のタイミングに到達したと判断した場合(ステップS11の結果:YESの場合)、出力部43は、検出部41に対して第1電力量の検出を依頼する。この依頼を受けた検出部41は、その時点での蓄電部12の蓄電量Ec2を第1電力量として検出し、その検出した第1電力量を出力部43へ通知する。説明の便宜上、このとき出力部43へ通知された第1電力量を「第1電力量Ec2」と表記する。
また、出力部43は、第1のタイミングからデバイス20が動作を完了するまでにシステム100全体で必要な第5電力量の見積もりを見積部42へ依頼する。この例では、出力部43は、ユーザープロセス30からの動作要求を受け付けた時点から第1のタイミングまでの経過時間tを示す時間情報を見積部42に渡して第5電力量の見積もりを依頼する。この依頼を受けた見積部42は、現在実行中のデバイス20の動作に対応する第3電力量および動作時間Tdと、経過時間tとを用いて第5電力量を見積もる。より具体的には以下のとおりである。
本実施形態では、デバイス20ごとに、そのデバイス20の動作が完了するまでの残り時間と、そのデバイス20の動作に必要な電力量との関係を示すテーブルが不図示のメモリに記憶されている。見積部42は、第1記憶部50から読み出した動作時間Tdから経過時間tを差し引くことで、デバイス20の動作が完了するまでの残り時間(Td−t)を求め、その求めた残り時間に対応する電力量を、当該デバイス20に対応するテーブルから読み出す。この読み出した電力量が、第1のタイミングからデバイス20の動作が完了するまでの間において、デバイス20の動作に必要な残りの電力量Edrとなる。なお、本実施形態では、デバイス20の動作が完了するまでの残り時間と、デバイス20の動作に必要な電力量との関係を示すテーブルが不図示のメモリに記憶されているが、これに限らず、例えばデバイス20の動作が完了するまでの残り時間に対して、デバイス20の動作に必要な残りの電力量Edrを求めるための計算式がメモリに記憶される構成であってもよい。この構成においては、見積部42は、メモリから読み出した計算式を用いて、デバイス20の動作が完了するまでの残り時間(Td−t)に対応する電力量Edrを求めることができる。
また、見積部42は、デバイス20の動作が完了するまでの残り時間(Td−t)と予め設定された設定電力Pmとの乗算を行うことにより、第1のタイミングからデバイス20の動作が完了するまでに、システム100においてデバイス20の動作以外に必要な電力量(=Pm×(Td−t)+Edr)を算出する。そして、見積部42は、その算出した電力量と上述の電力量Edrとの合計を、第5電力量として見積もり、その見積もった第5電力量を出力部43へ通知する。説明の便宜上、見積部42から出力部43へ通知された第5電力量を「第5電力量E5」と表記する。
出力部43は、検出部41から通知された第1電力量Ec2と、見積部42から通知された第5電力量E5(=Pm×(Td−t)+Edr)とを比較し、第1電力量Ec2が第5電力量E5を上回るか否かを判断する。以上が第2判断処理の内容である。
再び、図5に戻って説明を続ける。第2判断処理の結果、第1電力量Ec2が第5電力量E5を上回ると判断した場合(ステップS13の結果:YESの場合)、処理は終了する。つまり、デバイス20の動作はそのまま継続する。一方、第1電力量Ec2が第5電力量E5を下回ると判断した場合(ステップS13の結果:NOの場合)、出力部43は、動作中のデバイス20の動作を継続しつつシステム100の消費電力を低減する制御を行う(ステップS14)。例えば出力部43は、CPUの消費電力を抑える制御を行うこともできる。一例として、出力部43は、DVFSなどを利用してCPUの処理速度を低下させることもできる。また、出力部43は、CPUをアイドル状態(何も処理を実行しない状態)に移行させることもでき、所定期間にわたってアイドル状態が継続するように制御することもできる。さらに、出力部43は、動作が要求されていないデバイス20のうち、電力供給を停止可能なデバイス20(例えば液晶のバックライト等)に対しては、電力の供給を停止する制御を行うこともできる。
以上に説明したように、本実施形態では、デバイス20の動作が開始された後、前述の第1のタイミングに到達するたびに、その第1のタイミングにおける第1電力量Ec2と、その第1のタイミングからデバイス20が動作を完了するまでにシステム100全体で必要な第5電力量E5とを比較し、第1電力量Ec2が第5電力量E5を下回る場合は、動作中のデバイス20の動作を継続しつつシステム100の消費電力を低減する制御を行う。これにより、例えば動作中のデバイス20の動作とは別の処理においてCPUの計算量が突発的に増大し、そのデバイス20の動作が完了するまでにシステム100全体に必要な電力量が、動作要求を受け付けた時点で見積もった値を上回ってしまうような場合でも、そのデバイス20の動作の途中で電源が喪失してしまうことを極力防止できる。
(第3実施形態)
本実施形態では、デバイス20の動作が開始された後、そのデバイス20(「第1デバイス」と呼ぶ)とは異なるデバイス20(「第2デバイス20」と呼ぶ)の動作を要求する動作要求(「第2動作要求」と呼ぶ)を受け付けた場合、第2動作要求を受け付けた時点から第1デバイス20および第2デバイス20が動作を完了するまでにシステム100全体で必要な電力量を示す第6電力量を見積もり、第2動作要求を受け付けた時点での第1電力量と第6電力量とを比較し、その比較結果に応じた制御を行う点で上述の各実施形態と相違する。以下、具体的に説明する。なお、上述の各実施形態と重複する部分については、同一の符号を付して適宜に説明を省略する。
図7を参照しながら、第3実施形態のデバイスアクセス制御部40の動作例を説明する。図7は、第1デバイス20の動作が開始された後におけるデバイスアクセス制御部40の動作例を説明するためのフローチャートである。図7に示すように、ユーザープロセス30からの第2動作要求を受け付けた場合(ステップS21の結果:YESの場合)、デバイスアクセス制御部40は第3判断処理を実行する(ステップS2)。以下、第3判断処理の具体的な内容を説明する。
ユーザープロセス30から第2動作要求を受け付けた場合(ステップS21の結果:YESの場合)、出力部43は、検出部41に対して第1電力量の検出を依頼する。この依頼を受けた検出部41は、その時点での蓄電部12の蓄電量Ec3を第1電力量として検出し、その検出した第1電力量を出力部43へ通知する。説明の便宜上、このとき出力部43へ通知された第1電力量を「第1電力量Ec3」と表記する。
また、出力部43は、見積部42に対して、第2動作要求を受け付けた時点から第1デバイス20および第2デバイス20の各々が動作を完了するまでにシステム100全体で必要な第6電力量の見積もりを依頼する。この例では、出力部43は、第2動作要求により要求されたデバイス20の動作を特定する情報(例えば第2動作要求そのものであってもよい)と、第1デバイス20の動作を要求する動作要求を受け付けた時点から第2動作要求を受け付けた時点までの経過時間t2を示す時間情報を見積部42に渡して、第6電力量の見積もりを依頼する。この依頼を受けた見積部42は、第1デバイス20の動作に対応する第3電力量および動作時間Tdと、経過時間t2と、第2デバイス20の動作に対応する第3電力量および動作時間Tdとを用いて第6電力量を見積もる。より具体的には以下のとおりである。なお、以下では、第1デバイス20の動作に対応する第3電力量をEd1、第1デバイス20の動作に対応する動作時間をTd1、第2デバイス20の動作に対応する第3電力量をEd2、第2デバイス20の動作に対応する動作時間をTd2と表記する。
見積部42は、第2実施形態と同様にして、第1デバイス20の動作が完了するまでの残り時間(Td1−t2)を求め、その求めた残り時間に対応する電力量を、第1デバイス20に対応するテーブルから読み出す。より具体的には、見積部42は、第1デバイス20の動作に対応する動作時間Td1を第1記憶部50から読み出し、その読み出した動作時間Td1から経過時間t2を差し引くことで、第1デバイス20の動作が完了するまでの残り時間(Td1−t2)を求める。そして、見積部42は、その求めた残り時間に対応する電力量を、第1デバイス20に対応するテーブルから読み出す。この読み出した電力量が、第2動作要求を受け付けた時点から第1デバイス20の動作が完了するまでの間において、第1デバイス20の動作に必要な残りの電力量Ed1rとなる。
また、見積部42は、第1実施形態と同様にして、第2デバイス20の動作に対応する第3電力量Ed2と動作時間Td2とを第1記憶部50から読み出す。
さらに、本実施形態では、見積部42は、第1デバイス20の動作が完了するまでの残り時間(Td1−t2)と、第2デバイス20の動作に対応する動作時間Td2とを比較する。Td1−t2>Td2の場合、見積部42は、第1デバイス20の動作が完了するまでの残り時間(Td1−t2)と、予め設定された設定電力Pmとの乗算を行うことにより、システム100においてデバイス20の動作以外に必要な電力量(=Pm×(Td1−t2))を得る。そして、見積部42は、以上のように求めた電力量(=Pm×(Td1−t2))と、第1デバイス20の動作に必要な残りの電力量Ed1rと、第2デバイス20の動作に対応する第3電力量Ed2との合計(=Pm×(Td1−t2)+Ed1r+Ed2)を第6電力量として見積もる。
一方、Td1−t2<Td2の場合、見積部42は、第2デバイス20の動作に対応する動作時間Td2と設定電力Pmとの乗算を行うことにより、システム100においてデバイス20の動作以外に必要な電力量(=Pm×Td2)を得る。そして、見積部42は、以上のように求めた電力量(=Pm×Td2)と、第1デバイス20の動作に必要な残りの電力量Ed1rと、第2デバイス20の動作に対応する第3電力量Ed2との合計(=Pm×Td2+Ed1r+Ed2)を第6電力量として見積もる。
見積部42は、以上のようにして見積もった第6電力量を出力部43へ通知する。説明の便宜上、見積部42から出力部43へ通知された第6電力量を「第6電力量E6」と表記する。
出力部43は、検出部41から通知された第1電力量Ec3と、見積部42から通知された第6電力量E6とを比較し、第1電力量Ec3が第6電力量E6を上回るか否かを判断する。以上が第3判断処理の内容である。
再び、図7に戻って説明を続ける。第3判断処理の結果、第1電力量Ec3が第6電力量E6を上回ると判断した場合(ステップS23の結果:YESの場合)、出力部43は、第2デバイス20の動作を開始させる制御命令(この例では、受け付けた第2動作要求そのもの)を、第2デバイス20に対応するデバイスドライバ60へ出力する(ステップS24)。一方、第1電力量Ec3が第6電力量E6を下回ると判断した場合(ステップS23の結果:NOの場合)、出力部43は、第2デバイス20の動作を開始させる制御命令をデバイスドライバ60へ出力することはせずに、第2動作要求に対する応答として、エラー通知をユーザープロセス30へ出力する(ステップS25)。
以上に説明したように、本実施形態では、第1デバイス20の動作が開始された後、第2デバイス20の動作を要求する第2動作要求を受け付けた場合、第2動作要求を受け付けた時点における第1電力量Ec3と、第2動作要求を受け付けた時点から第1デバイス20および第2デバイス20が動作を完了するまでにシステム100全体で必要な第6電力量E6とを比較し、第1電力量Ec3が第6電力量E6を上回る場合は、第2デバイス20の動作を開始させる第2制御命令(本実施形態では第2動作要求そのもの)を出力する一方、第1電力量Ec3が第6電力量E6を下回る場合は、第2デバイス20に対応するデバイスドライバ60に対して第2制御命令を出力しないので、デバイス20の動作の途中で電源が喪失してしまうことを確実に防止できる。
(第4実施形態)
本実施形態では、デバイスアクセス制御部40は、ユーザープロセス30から受け付けた動作要求により要求されるデバイス20の動作を開始させることができないと判断した場合(例えば第1電力量Ec<第2電力量E2の場合)、その受け付けた動作要求を保留する制御を行う点で上述の各実施形態と相違する。以下、具体的に説明する。以下では、上述の第1実施形態との相違点を中心に説明し、第1実施形態と重複する部分については、同一の符号を付して適宜に説明を省略する。
図8は、第4実施形態のシステム200の機能構成例を示すブロック図である。図8に示すように、システム200は、ユーザープロセス30からの動作要求を記憶可能な第2記憶部70をさらに備える点で上述の第1実施形態と相違する。また、デバイスアクセス制御部400の出力部430は、第1実施形態で説明した機能に加え、所定の場合において、ユーザープロセス30から受け付けた動作要求を第2記憶部70に書き込む制御を行う。
次に、図9を参照しながら、本実施形態のデバイスアクセス制御部400の動作例を説明する。図9は、デバイスアクセス制御部400の動作例を示すフローチャートである。
ステップS1〜ステップS3、ステップS5の内容は図3の例と同様なので詳細な説明は省略する。前述の判断処理の結果、第1電力量Ecが第2電力量E2を下回ると判断した場合(ステップS3の結果:NOの場合)、出力部430は、ユーザープロセス30から受け付けた動作要求を第2記憶部70に書き込む制御を行う(ステップS6)点が、上述の第1実施形態と相違する。
そして、ユーザープロセス30からの動作要求が第2記憶部70に書き込まれた後の第2のタイミングにおいて、デバイスアクセス制御部400は、第2記憶部70に書き込まれた動作要求により要求されるデバイス20の動作が完了するまでにシステム200全体で必要な第2電力量を見積もり、その第2のタイミングにおける第1電力量と第2電力量とを比較し、その比較結果に応じた制御を行う。以下、具体的に説明する。図10は、ユーザープロセス30からの動作要求が第2記憶部70に書き込まれた後におけるデバイスアクセス制御部400の動作例を説明するためのフローチャートである。
図10に示すように、第2のタイミングに到達したと判断した場合(ステップS31の結果:YESの場合)、デバイスアクセス制御部400は、判断処理を実行する(ステップS32)。なお、第2のタイミングの設定方法は任意であり、例えば、タイマーによる計測時間が一定時間に到達するタイミングを第2のタイミングとして設定することもできるし、蓄電部12の蓄電量が閾値を上回った時点を第2のタイミングとして設定することもできるし、割り込みなどのイベントを受け付けた時点を第2のタイミングとして設定することもできる。デバイスアクセス制御部400は、第2のタイミングに到達したか否かを検出する機能を有し、この例では、出力部430が、第2のタイミングに到達したか否かを検出する機能を有しているが、これに限られるものではない。
ステップS32の判断処理の内容は、基本的には第1実施形態の判断処理の内容と同様である。第2のタイミングに到達したと判断した場合(ステップS31の結果:YESの場合)、出力部430は、検出部41に対して第1電力量の検出を依頼する。この依頼を受けた検出部41は、その時点での蓄電部12の蓄電量Ecを第1電力量として検出し、その検出した第1電力量を出力部43へ通知する。説明の便宜上、このとき出力部43へ通知された第1電力量を「第1電力量Ec」と表記する。
また、出力部430は、見積部42に対して、デバイス20の動作が開始してから完了するまでにシステム200全体で必要な電力を示す第2電力量の見積もりを要求する。この例では、出力部43は、第2記憶部70に記憶された動作要求により要求されるデバイス20の動作を特定する情報(例えば動作要求そのものであってもよい)を渡して第2電力量の見積もりを依頼する。この依頼を受けた見積部42は、第2記憶部70に記憶された動作要求により要求されるデバイス20の動作に対応する第3電力量Edと動作時間Tdとを第1記憶部50から読み出す。そして、見積部42は、予め設定された設定電力Pmと、第1記憶部50から読み出した動作時間Tdとの乗算を行うことにより第4電力量(=Pm×Td)を求め、その求めた第4電力量と第3電力量Edとの和を第2電力量(=Pm×Td+Ed)として見積もり、その見積もった第2電力量を出力部43へ通知する。説明の便宜上、見積部42から出力部43へ通知された第2電力量を「第2電力量E2」と表記する。
出力部43は、検出部41から通知された第1電力量Ecと、見積部42から通知された第2電力量E2(=Pm×Td+Ed)とを比較し、第1電力量Ecが第2電力量E2を上回るか否かを判断する。以上がステップS33の判断処理の内容である。
再び、図10に戻って説明を続ける。判断処理の結果、第1電力量Ecが第2電力量E2を上回ると判断した場合(ステップS33の結果:YESの場合)、出力部430は、第2記憶部70に記憶された動作要求をデバイスドライバ60へ出力し(ステップS34)、その動作要求を第2記憶部70から削除する。一方、第1電力量Ecが第2電力量E2を下回ると判断した場合(ステップS33の結果:NOの場合)、出力部430は、動作要求を保留する制御を行う(ステップS35)。より具体的には、出力部430は、第2記憶部70に記憶された動作要求をデバイスドライバ60へ出力することはせずに、そのまま第2記憶部70に保持する制御を行う。
以上に説明したように、本実施形態では、ユーザープロセス30からの動作要求を受け付けた場合、出力部430は、その動作要求を受け付けた時点における第1電力量Ecと、その動作要求により要求されるデバイス20の動作が完了するまでにシステム200全体で必要な第2電力量E2とを比較し、第1電力量Ecが第2電力量E2を下回る場合は、エラー通知をユーザープロセス30へ出力せずに、その受け付けた動作要求を第2記憶部70に書き込む制御を行う。そして、その後の第2のタイミングにおいて、その第2のタイミングにおける第1電力量Ecと、第2記憶部70に書き込まれた動作要求により要求されるデバイス20の動作が完了するまでにシステム200全体で必要な第2電力量E2とを比較し、第1電力量Ecが第2電力量E2を上回る場合は、第2記憶部70に書き込まれた動作要求をデバイスドライバ60へ出力する一方、第1電力量Ecが第2電力量E2を下回る場合は、第2記憶部70に書き込まれた動作要求をデバイスドライバ60へ出力することはせずに保留する。つまり、ユーザープロセス30からの動作要求により要求されるデバイス20の動作を実行できる状態になるまで、その動作要求は保留されるので、ユーザープロセス30が動作要求を出力する回数は1回で済むうえ、デバイス20の動作の途中で電源が喪失してしまうことを確実に防止できる。
(第4実施形態の変形例)
前述の第2のタイミングにおいて、第2記憶部70に書き込まれた動作要求により要求されたデバイス20(説明の便宜上、「第2デバイス20」と呼ぶ)の動作とは別のデバイス20(説明の便宜上、「第1デバイス20」と呼ぶ)の動作が行われていた場合、デバイスアクセス制御部400は、第2タイミングから、第1デバイス20および第2デバイス20が動作を完了するまでにシステム200全体で必要な電力量を見積もり、その見積もった電力量と第2のタイミングでの第1電力量とを比較し、その比較結果に応じた制御を行うこともできる。この例では、第2のタイミングは、第3実施形態における「第2動作要求を受け付けた時点」であると捉えることもできるので、第2のタイミングから、第1デバイス20および第2デバイス20が動作を完了するまでにシステム全体で必要な電力量は、第3実施形態の第6電力量に相当すると捉えることもできる。以下では、第2タイミングから、第1デバイス20および第2デバイス20が動作を完了するまでにシステム全体で必要な電力量を第6電力量と呼ぶ。
図11は、ユーザープロセス30からの動作要求が第2記憶部70に書き込まれた後におけるデバイスアクセス制御部400の動作例を説明するためのフローチャートである。
図11に示すように、第2のタイミングに到達したと判断した場合(ステップS41の結果:YESの場合)、デバイスアクセス制御部400は、第3判断処理を実行する(ステップS42)。ステップS42の第3判断処理の内容は、基本的には第3実施形態の第3判断処理の内容と同様である。
第2のタイミングに到達したと判断した場合(ステップS41の結果:YESの場合)、出力部430は、検出部41に対して第1電力量の検出を依頼する。この依頼を受けた検出部41は、その時点での蓄電部12の蓄電量Ec3を第1電力量として検出し、その検出した第1電力量を出力部43へ通知する。説明の便宜上、このとき出力部43へ通知された第1電力量を「第1電力量Ec3」と表記する。
また、出力部430は、見積部42に対して、第2のタイミングに到達した時点(第2動作要求を受け付けた時点と捉えることもできる)から第1デバイス20および第2デバイス20の各々が動作を完了するまでにシステム200全体で必要な第6電力量の見積もりを依頼する。この例では、出力部430は、第2記憶部70に記憶された動作要求により要求される第2デバイス20の動作を特定する情報(例えば第2記憶部70に記憶された動作要求そのものであってもよい)と、第1デバイス20の動作を要求する動作要求を受け付けた時点から第2のタイミングまでの経過時間t2を示す時間情報とを見積部42に渡して、第6電力量の見積もりを依頼する。
出力部430からの依頼を受けた見積部42は、第1デバイス20の動作に対応する第3電力量および動作時間Tdと、経過時間t2と、第2デバイス20の動作に対応する第3電力量および動作時間Tdとを用いて第6電力量を見積もる。この内容は、上述の第3実施形態と同様であるので、詳細な説明は省略する。そして、見積部42は、見積もった第6電力量を出力部43へ通知する。説明の便宜上、見積部42から出力部43へ通知された第6電力量を「第6電力量E6」と表記する。
出力部430は、検出部41から通知された第1電力量Ec3と、見積部42から通知された第6電力量E6とを比較し、第1電力量Ec3が第6電力量E6を上回るか否かを判断する。以上が第3判断処理の内容である。
再び、図11に戻って説明を続ける。第3判断処理の結果、第1電力量Ec3が第6電力量E6を上回ると判断した場合(ステップS43の結果:YESの場合)、出力部430は、第2記憶部70に記憶された動作要求をデバイスドライバ60へ出力し(ステップS44)、その動作要求を第2記憶部70から削除する。一方、第1電力量Ec3が第6電力量E6を下回ると判断した場合(ステップS43の結果:NOの場合)、出力部430は、動作要求を保留する制御を行う(ステップS45)。より具体的には、出力部430は、第2記憶部70に記憶された動作要求をデバイスドライバ60へ出力することはせずに、そのまま記憶部70に保持する制御を行う。
上述の各実施形態の適用場面の例を以下に記載する。電気以外のエネルギーを変換した電気エネルギーを補助的ではなく、それだけをメインにする場合、発電量よりシステムの消費量が大きくなると電源喪失してしまうおそれがあるため、喪失する前に安定して停止する必要がある。その際、デバイスの動作を伴わない、CPUとメモリだけで動作する計算などの処理タスクは、主記憶が不揮発メモリであれば、電源喪失前に状態を主記憶に保存する処理により、電源喪失する前に安定してシステムを停止することが可能である。しかし、例えばNANDなどのデバイスへの書込み途中に電源を喪失すると、NAND内の状態が破壊されてしまい、復帰できなくなる危険性がある。このような場合に上述の各実施形態にかかる発明は有効である。
以上、本発明の実施形態を説明したが、上述の各実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。また、上述の各実施形態および変形例は適宜に組み合わせることも可能である。
上述の第1実施形態では、デバイスアクセス制御部40は、検出部41を含んでいるが、これに限らず、例えばデバイスアクセス制御部40が検出部41を含まない形態であってもよい。例えば図12に示すように、検出部41は、電源10に含まれる形態であってもよい。また、例えば、検出部41は、電源10やデバイスアクセス制御部40とは別に(独立して)設けられる形態であってもよい。要するに、本発明に係る制御装置は、見積部と出力部とを備える形態であればよい。
また、上述のデバイスアクセス制御部40は、少なくとも、上述の見積部42および出力部43の各々の機能を実現可能な半導体装置で構成されてもよい。ここでいう半導体装置には、例えば半導体集積回路(ICチップ)やFPGA(Field Programmable Gate Array)やマイクロコントローラなどが含まれるが、これらに限られない。マイクロコントローラとは、少なくともCPUコアやメモリを有する半導体チップをいう。要するに、本発明は、半導体装置に対しても適用可能であり、本発明に係る半導体装置は、見積部と出力部とを備える形態であればよい。
また、上述の第1実施形態では、検出部41は、出力部43からの依頼を契機として、第1電力量(蓄電部12の蓄電量Ec)を検出しているが、これに限らず、例えば検出部41は、常時、あるいは、所定の周期で、第1電力量の検出を行う形態であってもよい。この形態では、検出部41は、出力部43からの依頼を受け付けた場合、最新の検出結果を出力部43へ通知する。
さらに、上述の第1実施形態では、電源10は、エネルギー変換部11と、蓄電部12とを有しているが、これに限らず、例えば図13に示すように、電源10は、エネルギー変換部11を含まずに、蓄電部12のみで構成される形態であってもよい。図13の例では、蓄電部12は、蓄電部12と着脱可能に構成されるエネルギー供給部13から供給される電力を蓄えることができる。エネルギー供給部13は、電力を供給する機能を有するものであればよく、例えば太陽電池で構成されてもよいし、無線電力伝送装置で構成されてもよいし、AC電源(商用電源)で構成されてもよく、これらに限られない。
図13の例では、蓄電部12をエネルギー供給部13に接続することにより、蓄電部12の充電が行われる。そして、充電が完了した場合は、蓄電部12をエネルギー供給部13から切り離し、蓄電部12に蓄えられた電力の放電により、システム100を駆動するという使用方法が想定されている。この場合、電源10が供給可能な電力量(第1電力量)は、蓄電部12から取り出すことができる電力量(Wh)である。この場合、蓄電部12の放電に伴い、蓄電部12の蓄電容量は単調減少することになるので、例えば図14に示すように、デバイスが動作する時間の経過とともに、電源10(蓄電部12)が供給可能な電力量(第1電力量)は、単調減少していくことになる。なお、以上の例であっても、デバイスアクセス制御部40が実行可能な判断処理の内容は、図4や図6等を用いて説明した上述の各実施形態における判断処理の内容と同様である。
また、上述の制御装置で実行されるプログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するようにしてもよい。また、上述の制御装置で実行されるプログラムを、インターネット等のネットワーク経由で提供または配布するようにしてもよい。また、上述の制御装置で実行されるプログラムを、ROM等に予め組み込んで提供するようにしてもよい。
10 電源
11 エネルギー変換部
12 蓄電部
20 デバイス
30 ユーザープロセス
40 デバイスアクセス制御部
41 検出部
42 見積部
43 出力部
50 第1記憶部
60 デバイスドライバ
100 システム
200 システム
400 デバイスアクセス制御部
430 出力部

Claims (11)

  1. デバイスの動作を制御する制御装置であって、
    前記デバイスの動作を要求する動作要求により要求される前記デバイスの動作が完了するまでに、前記デバイスと前記制御装置とを含むシステム全体で必要な第2電力量を見積もる見積部と、
    前記動作要求を受け付けた時点での、前記システムに対して電力を供給する電源が供給可能な第1電力量が、前記第2電力量を上回る場合は、当該動作要求により要求される前記デバイスの動作を開始させる制御命令を出力する出力部と、を備える、
    制御装置。
  2. 前記デバイスの動作の種類と、前記デバイスの動作に必要な第3電力量と、前記デバイスの動作を開始してから完了するまでの動作時間とを対応付けて記憶する第1記憶部をさらに備え、
    前記見積部は、前記動作要求により要求される前記デバイスの動作に対応する前記第3電力量と前記動作時間とを前記第1記憶部から読み出し、その読み出した前記第3電力量と前記動作時間とを用いて、前記第2電力量を見積もる、
    請求項1の制御装置。
  3. 前記見積部は、前記デバイスの動作以外に必要な電力として予め設定された設定電力と前記動作時間との乗算により得られる第4電力量と、前記第3電力量との和を、前記第2電力量として見積もる、
    請求項2の制御装置。
  4. 前記デバイスの動作が開始された後の第1のタイミングで、前記見積部は、前記第1のタイミングから前記デバイスが動作を完了するまでに前記システム全体で必要な第5電力量を見積もり、
    前記出力部は、前記第1のタイミングにおける前記第1電力量が前記第5電力量を下回る場合は、前記システムの消費電力を低減する制御を行う、
    請求項1の制御装置。
  5. 前記デバイスの動作が開始された後、当該デバイスを示す第1デバイスとは異なる第2デバイスの動作を要求する第2動作要求を受け付けた場合、前記見積部は、前記第2動作要求を受け付けた時点から前記第1デバイスおよび前記第2デバイスが動作を完了するまでに前記システム全体で必要な第6電力量を見積もり、
    前記出力部は、前記第2動作要求を受け付けた時点での前記第1電力量が前記第6電力量を上回る場合は、前記第2デバイスの動作を開始させる第2制御命令を出力し、前記第2動作要求を受け付けた時点での前記第1電力量が前記第6電力量を下回る場合は、前記第2制御命令を出力しない、
    請求項1の制御装置。
  6. 前記動作要求を記憶可能な第2記憶部をさらに備え、
    前記出力部は、前記第1電力量が前記第2電力量を下回る場合は、受け付けた前記動作要求により要求される前記デバイスの動作を開始させる前記制御命令を出力せずに、その受け付けた前記動作要求を前記第2記憶部に書き込む制御を行う、
    請求項1の制御装置。
  7. 前記動作要求が前記第1記憶部に書き込まれた後の第2のタイミングにおいて、前記見積部は、前記第2記憶部に記憶された前記動作要求により要求される前記デバイスの動作が完了するまでに前記システム全体で必要な前記第2電力量を見積もり、
    前記出力部は、前記第2のタイミングにおける前記第1電力量が、前記第2のタイミングで前記見積部により見積もられた前記第2電力量を上回る場合は、前記第2記憶部に記憶された前記動作要求により要求される前記デバイスの動作を開始させる前記制御命令を出力する一方、前記第2のタイミングにおける前記第1電力量が、前記第2のタイミングで前記見積部により見積もられた前記第2電力量を下回る場合は、前記第2記憶部に記憶された前記動作要求により要求される前記デバイスの動作を開始させる前記制御命令を出力することはせず、当該動作要求を保留する制御を行う、
    請求項6の制御装置。
  8. 前記電源は、電気以外のエネルギーを電気エネルギーに変換するエネルギー変換部と、前記エネルギー変換部で変換された電気エネルギーを蓄える蓄電部とを有する、
    請求項1の制御装置。
  9. デバイスの動作の開始を要求する動作要求により要求される前記デバイスの動作が完了するまでに、前記デバイスと、前記デバイスの動作を制御する制御装置とを含むシステム全体で必要な第2電力量を見積もる見積ステップと、
    前記動作要求を受け付けた時点での、前記システムに対して電力を供給する電源が供給可能な第1電力量が、前記第2電力量を上回る場合は、当該動作要求により要求される前記デバイスの動作を開始させる制御命令を出力する出力ステップと、を含む、
    制御方法。
  10. デバイスの動作を制御する制御装置に、
    前記デバイスの動作の開始を要求する動作要求により要求される前記デバイスの動作が完了するまでに、前記デバイスと前記制御装置とを含むシステム全体で必要な第2電力量を見積もる見積ステップと、
    前記動作要求を受け付けた時点での、前記システムに対して電力を供給する電源が供給可能な第1電力量が、前記第2電力量を上回る場合は、当該動作要求により要求される前記デバイスの動作を開始させる制御命令を出力する出力ステップと、を実行させるためのプログラム。
  11. デバイスの動作を制御する半導体装置であって、
    前記デバイスの動作を要求する動作要求により要求される前記デバイスの動作が完了するまでに、前記デバイスと前記半導体装置とを含むシステム全体で必要な第2電力量を見積もる見積部と、
    前記動作要求を受け付けた時点での、前記システムに対して電力を供給する電源が供給可能な第1電力量が、前記第2電力量を上回る場合は、当該動作要求により要求される前記デバイスの動作を開始させる制御命令を出力する出力部と、を備える、
    半導体装置。
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