JP3461237B2 - コンピュータシステム - Google Patents

コンピュータシステム

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JP3461237B2 JP04365696A JP4365696A JP3461237B2 JP 3461237 B2 JP3461237 B2 JP 3461237B2 JP 04365696 A JP04365696 A JP 04365696A JP 4365696 A JP4365696 A JP 4365696A JP 3461237 B2 JP3461237 B2 JP 3461237B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、所定の条件に応じ
てシステムの動作用クロックの周波数を可変する機能を
有するコンピュータシステムに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、ノート型またはパーム(pal
m)トップ型のパーソナルコンピュータは、システムの
動作用電源として充電式バッテリを使用する方式が一般
的である。このような方式では、電力容量に制限のある
バッテリの消費電力を節約するために、各種のパワーマ
ネージメント機能が開発されている。
【0003】このパワーマネージメント機能の一つとし
て、システムの動作用クロックの周波数を低下させて、
結果的にバッテリの消費電力を低下させる方式がある。
この方式では、システム内のクロックを制御する機能を
有するシステムコントローラ(システム内の各要素間の
インターフェース機能を有する制御部)が、ユーザから
キーボードのキー入力により設定された設定値に従っ
て、クロック発振器からのクロックの周波数を分周する
ことにより行なう。これにより、システムコントローラ
からクロックを供給されるCPUや表示コントローラ等
は、低い周波数のクロックにより動作するため、全体と
してバッテリの消費電力を低下させることになる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来のパーソナルコン
ピュータに採用されているパワーマネージメント機能と
して、CPUや表示コントローラ等の動作用クロックの
周波数を低下させる方式がある。しかしながら、従来の
方式では、一旦、動作中のアプリケーションプログラム
を終了させて、外部からキー入力等によりクロック周波
数を設定することが前提であり、一度設定されるとそれ
を解除するまで、設定されたクロック周波数によりシス
テムは動作することになる。
【0005】このため、高い能力(高いクロック周波
数)を必要とするアプリケーションプログラムを動作さ
せるときに、低いクロック周波数が設定されたままで、
円滑な動作ができないような事態が発生する。また、逆
に高いクロック周波数が設定されているときに、アプリ
ケーションプログラムが動作していない場合には、無駄
な電力を消費することになる。
【0006】本発明の目的は、システムの状況に応じ
て、各種のアプリケーションプログラム等が動作中であ
っても、円滑で確実にかつ効率良くクロック周波数を切
換えて消費電力を低減できると共に、通信のアプリケー
ションプログラムの確実な動作を実現して互換性を維持
することができるコンピュータシステムを提供すること
にある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の観点は、システ
ムの動作に必要なクロックを生成して出力するクロック
発振器と、前記クロックに基づいて動作し、アプリケー
ションプログラムを実行するCPUと、前記CPUから
前記クロックを可変する指示を受けたときに、前記CP
Uに対して前記クロックを可変することを示す指示を出
力し、前記CPUをクロック可変許可状態にセットして
前記アプリケーションプログラムの動作を一時的に停止
させて、前記クロックを切換えた後、所定の一定期間後
に当該クロック可変許可状態を解除して、前記アプリケ
ーションプログラムを動作状態にするクロックコントロ
ーラと、前記CPUが実行するアプリケーションプログ
ラムが通信プログラムであるか否かを監視し、当該通信
プログラムが実行中である場合、前記CPUが前記クロ
ックコントローラに対してクロックホールド信号を出力
して、前記クロック切換えを禁止させる手段とを備えた
コンピュータシステムである。
【0008】
【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の実施
の形態を説明する。図1は本実施形態に関係するクロッ
ク制御方式を説明するためのブロック図であり、図2は
本実施形態に関係するパーソナルコンピュータの要部を
示すブロック図であり、図3は本実施形態の動作を説明
するためのフローチャートである。 (システム構成)本実施形態のシステムは、図1に示す
ように、システムの動作に必要なクロックを生成して各
要素に供給するクロックコントローラ1を有し、このク
ロックコントローラ1がシステムの状況に応じてクロッ
クの周波数を可変する機能を有するものである。クロッ
クコントローラ1は、クロック発振器2から供給される
基本クロックCP(例えば75MHzの周波数)を分周
して、異なる周波数のクロックCF,CH,CM,CL
を生成する。さらに、クロックコントローラ1は、シス
テムの状況である具体的条件に応じて、異なる周波数の
クロックCF,CH,CM,CLを生成する(換言すれ
ば、クロック周波数を可変する)。
【0009】具体的には、クロックコントローラは、C
PUの負荷検出部3、バッテリ残容量検出部4、CPU
の発熱検出部5からのSMI(システムマネージメント
割込み)信号をCPU12が受けたことに基づいて、C
PU12からクロックを可変する指示があると、逆にC
PU12に対してクロックを可変することを示す信号S
Iを出力し、CPU12をクロック可変許可状態(スト
ップグラン状態)セットする。このようなセットが
なされると、CPU12はアプリケーションプログラム
の動作を停止する。
【0010】そして、クロックコントローラ1によりク
ロックが切換えられた後、CPU12が周波数切換後の
クロックで安定すると、クロックコントローラ1はスト
ップグラント状態を解除し、通常のアプリケーションプ
ログラム動作状態にする。頻繁に、この制御を繰り返す
ことによって、システムが動作中、即ちアプリケーショ
ンプログラムなどが動作中であっても、円滑で確実にか
つ効率良くクロック周波数を切換えて消費電力を低減す
ることができる。
【0011】本実施形態では、クロックCFをフルパワ
ーモードに対応する最高周波数(75MHz)のクロッ
クとし、クロックCHをハイパワーモードに対応する高
い周波数(48MHz程度とする)のクロックとし、ク
ロックCMをミディアムパワーモードに対応する中間周
波数(37MHz程度とする)のクロックとし、クロッ
クCLをローパワーモードに対応する最低周波数(24
MHz程度とする)のクロックと想定する。
【0012】前記の具体的条件とは、CPUの動作時に
おける負荷状態、システムの動作用電源であるバッテリ
の残容量、CPUの発熱温度(CPUの表面温度)を意
味する。そこで、本実施形態のシステムは、それぞれの
条件を判断するための具体的手段として、CPUの負荷
検出部3、バッテリ残容量検出部4、CPUの発熱検出
部5を有する。
【0013】以下図2を参照して、本実施形態をパーソ
ナルコンピュータに適用した場合のシステム構成を説明
する。前記のクロックコントローラ1は、システムコン
トローラ10の内部に設けられている。システムコント
ローラ10は、システムインターフェース11等の機能
を有する制御部である。システムコントローラ10は、
クロックコントローラ1によりCPU12や表示コント
ローラ14に動作上必要なクロック(CF,CH,C
M,CL)を供給し、または停止する制御を行なう。
【0014】システムコントローラ10は、コンピュー
タの動作用電源である充電式のバッテリ16からの電源
を制御する電源コントローラ(電源マイコン)15と連
絡し、電源コントローラ15からバッテリ16の残容量
を通知される。さらに、システムコントローラ10は、
CPU12の表面温度を検出する温度センサ13から温
度検出値を入力し、CPU12の表面温度が許容温度値
を越えているか否かを監視している。 (クロック制御処理)以下図3のフローチャートを参照
して、本実施形態の動作であるクロック制御処理につい
て説明する。
【0015】まず、電源がオンされると、電源コントロ
ーラ15の制御によりバッテリ16の電力に基づいて、
システムの動作電力が供給される(ステップS1)。シ
ステムコントローラ10では、クロックコントローラ1
は、クロック発振器2からの基本クロックCPに基づい
て、フルパワーモードに対応する最高周波数(75MH
z)のクロックCFをCPU12に供給する(ステップ
S2)。本実施形態では、CPU12に供給するクロッ
ク制御処理についてのみ説明する。
【0016】システムコントローラ10は、システムの
状況であるCPU12の負荷状態、バッテリ残容量、C
PU12の発熱温度を監視しており、その状況に従って
クロックコントローラ1にクロック周波数の可変を指示
する。
【0017】本実施形態では、第1にCPU12の負荷
状態を検出し、その負荷状態に応じてクロック周波数の
可変を指示する(ステップS3)。CPU12の負荷状
態とは、CPU12がアプリケーションプログラムを実
行しているときの動作状態であり、その段階により前述
のフルパワーモード、ハイパワーモード、ミディアムパ
ワーモード、ローパワーモードに対応している。CPU
12の負荷状態は、OSに付属するドライバソフトウエ
アにより、例えばある一定時間でのCPU12のアイド
ル状態の回数から判断される。即ち、システムコントロ
ーラ10は、CPU12がI/Oまたはメモリをアクセ
スする度にビジー状態を示すフラグがセットされるた
め、このフラグのセット回数に基づいてアイドル状態の
回数を認識して、CPU12の負荷状態を検出する。
【0018】システムコントローラ10は、CPU12
の負荷状態がフルパワーモード以外のときに、各モード
に従ってクロック周波数を可変することをクロックコン
トローラ1に指示する(ステップS4のNO,S5)。
例えば、CPU12の負荷状態がハイパワーモードに相
当する場合には、クロックコントローラ1は相対的に高
い周波数(48MHz程度とする)のクロックCHに可
変する。同様に、ミディアムパワーモードの場合には、
中間周波数(37MHz程度とする)のクロックCMに
可変し、ローパワーモードの場合には最低周波数(24
MHz程度とする)のクロックCLに可変する。
【0019】さらに、システムコントローラ10は、バ
ッテリ16の残容量を監視し、その残容量に応じてクロ
ック周波数の可変をクロックコントローラ1に指示する
(ステップS6)。具体的には、電源コントローラ15
は、バッテリ16の電力容量が例えば100%〜75%
(満充電状態)からある程度減少する毎に、SMI(シ
ステムマネージメント割込み)を発生して、システムコ
ントローラ10に通知する。
【0020】システムコントローラ10は、バッテリ1
6の残容量が100%〜75%以外のときに、所定の残
容量に従ってクロック周波数を可変することをクロック
コントローラ1に指示する(ステップS7のNO,S
8)。例えば、バッテリ16の残容量が74%〜50%
程度に減少した場合には、クロックコントローラ1はハ
イパワーモードに相当するクロックCHのクロック周波
数に可変する。同様に、49%〜25%程度に減少した
場合には、ミディアムパワーモードに相当するクロック
CMに可変し、24%以下まで減少した場合にはローパ
ワーモードに相当する最低周波数のクロックCLまで低
下させる。
【0021】また、システムコントローラ10は、動作
中のCPU12の発熱温度を監視し、その発熱温度が許
容温度値を越えている場合にクロック周波数を低下させ
ることをクロックコントローラ1に指示する(ステップ
S9)。具体的には、CPU12の表面に設置された温
度センサ13が、常時CPU12の表面温度を検出し
て、この検出信号を常時電源コントローラ15が監視す
る。そして、CPU12の発熱温度が予め決定された以
下(1)〜(3)の温度になった場合、電源コントロー
ラ15は割り込み信号SMI(system mana
gement inturrupt)を発生し、CPU
12に伝達される。CPU12はシステムコントローラ
10に指示して、クロックコントローラ1にそれに応じ
たクロック制御を実行させる(ステップS10,S1
1)。
【0022】(1)CPUクロックの周波数をダウンさ
せる温度TAを越えた場合、SMI信号を発行し、スト
ップクロック機能を利用してスピードダウンさせて発熱
を減らす。(2)スピードダウンをリセットする温度T
Bより温度が下がったら、SMI信号を発行してスピー
ドダウンを止め手、通常のスピードに戻す。(3)前記
(1)の制御を行なっても、さらに温度上昇が継続し
て、温度TCを越えた場合、SMI信号を発行して強制
的に電源をOFFする。なお、各温度の関係は、「TB
<TA<TC」となっている。
【0023】なお、許容温度値は、システムにより異な
り、その他CPU12の負荷状態、即ちクロック周波数
との関係で決定される。以上のように、CPUクロック
をシステム動作中に、ダイナミックに切換えるために
は、ある程度の時間(0.5〜0.8ms)がかかる。
従って、通信用のアプリケーションプログラムを動作中
の場合には、互換性の問題を生ずる可能性がある。従っ
て、本発明ではアプリケーションプログラムの動作中
に、CPUクロックを切換え可能となっているが、通信
処理中だけはクロックの切換えを許可しないようにす
る。このクロック切換の停止を実現するため、システム
のOSは、現在稼働中のアプリケーションプログラムが
通信プログラムであるか否かを監視する。通信プログラ
ムが稼働中である場合には、CPU12がクロックコン
トローラ1に対して、クロックホールド信号を出力し、
クロック切換えが行なわれないようにする。
【0024】以上のように本実施形態によれば、システ
ムの状況に応じて、CPU12等の動作に必要なクロッ
クの周波数を可変設定することにより、システムを常に
適正な状態に維持することができる。即ち、CPU12
の負荷状態に従って、アプリケーションプログラムの動
作においてフルパワーモードの能力が必要な場合には、
それに見合う最高周波数のクロックCFを供給し、逆に
非動作時には最低周波数のクロックCLを供給すること
ができる。従って、アプリケーションプログラムを円滑
に実行させることができると共に、アプリケーションプ
ログラムの非動作時にはクロック周波数を低下させるこ
とによりバッテリ16の消費電力を節約することができ
る。
【0025】また、バッテリ16の残容量に従ってクロ
ックの周波数を可変設定することにより、結果的にバッ
テリ16の消費電力を節約することができる。特に、許
容範囲の下限値に近い容量(例えば24%以下)まで減
少した場合に、最低のクロック周波数(CL)まで低下
させることにより、バッテリ16の消費電力をできるだ
け節約して、例えばレジューム処理を確実に実行させる
ことができる。これにより、バッテリ16が許容範囲の
下限値以下まで減少して、システムが機能不全となり、
保存の必要なデータが消去するような事態を未然に防止
することができる。
【0026】さらに、CPU12の発熱温度を監視し
て、発熱温度が許容温度値を越えている場合に、強制的
にクロック周波数を低下させることにより、CPU12
の発熱温度を低下させることができる。従って、CPU
12の発熱温度の異常な上昇により、CPU12が破壊
したり、暴走するような事態を未然に防止することがで
きる。
【0027】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、
ステムの状況に応じて、各種のアプリケーションプログ
ラム等が動作中であっても、円滑で確実にかつ効率良く
クロック周波数を切換えて消費電力を低減できると共
に、通信のアプリケーションプログラムの確実な動作を
実現して互換性を維持することができるコンピュータシ
ステムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明において本実施形態に関係するクロック
制御方式を説明するためのブロック図。
【図2】本実施形態に関係するパーソナルコンピュータ
の要部を示すブロック図。
【図3】本実施形態の動作を説明するためのフローチャ
ート。
【符号の説明】
1…クロックコントローラ 2…クロック発振器 3…CPUの負荷検出部 4…バッテリ残容量検出部 5…CPUの発熱検出部 10…システムコントローラ 11…システムインターフェース 12…CPU 13…温度センサ 14…表示コントローラ 15…電源コントローラ 16…充電式バッテリ
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−332562(JP,A) 特開 平5−333976(JP,A) 特開 平5−94228(JP,A) 特開 平2−83720(JP,A) 特開 平6−175946(JP,A) 特開 平1−134616(JP,A) 特開 平6−51863(JP,A) 特開 平3−100710(JP,A) 実開 平1−61730(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G06F 1/06 G06F 1/08

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 システムの動作に必要なクロックを生成
    して出力するクロック発振器と、 前記クロックに基づいて動作し、アプリケーションプロ
    グラムを実行するCPUと、前記CPUから前記クロックを可変する指示を受けたと
    きに、前記CPUに対して前記クロックを可変すること
    を示す指示を出力し、前記CPUをクロック可変許可状
    態にセットして前記アプリケーションプログラムの動作
    を一時的に停止させて、前記クロックを切換えた後、所
    定の一定期間後に当該クロック可変許可状態を解除し
    て、前記アプリケーションプログラムを動作状態にする
    クロックコントローラと、 前記CPUが実行するアプリケーションプログラムが通
    信プログラムであるか否かを監視し、当該通信プログラ
    ムが実行中である場合、前記CPUが前記クロックコン
    トローラに対してクロックホールド信号を出力して、前
    記クロック切換えを禁止させる手段と を具備したことを
    特徴とするコンピュータシステム。
  2. 【請求項2】 前記クロック可変許可状態は、ストップ
    グランド状態であることを特徴とする請求項1に記載の
    コンピュータシステム。
  3. 【請求項3】 前記CPUが、少なくとも負荷検出部、
    バッテリ残容量検出部、CPUの発熱検出部のいずれか
    一つからのシステムマネージメント割り込み信号を受け
    た場合に、 前記クロックコントローラは、当該割り込み信号に従っ
    て前記CPUから前記クロックを可変する指示を受けた
    とき、前記CPUに対して前記クロックを可変すること
    を示す信号を出力して前記CPUをクロック可変許可状
    態にセットすることを特徴とする請求項1に記載のコン
    ピュータシステム。
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