JPH05282082A - コンピュータシステムの節電制御装置 - Google Patents

コンピュータシステムの節電制御装置

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JPH05282082A
JPH05282082A JP4080807A JP8080792A JPH05282082A JP H05282082 A JPH05282082 A JP H05282082A JP 4080807 A JP4080807 A JP 4080807A JP 8080792 A JP8080792 A JP 8080792A JP H05282082 A JPH05282082 A JP H05282082A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 システムバスの信号を監視することで、ＣＰ
Ｕが小ループのプログラム処理を繰返していて実質的な
仕事の起動を待っている状態を検出し、節電モードに移
行する。ＣＰＵが節電モードになっているか通常モード
になっているのかをオペレータに知らせる。 【構成】 ＣＰＵがアクセスしたアドレスの遷移状態を
適当なアドレス分解能で検出し、ＣＰＵがあるアドレス
群のみを反復してアクセスしている状態を検出する。そ
の反復する反復アクセス状態を検出したら切換回路６を
切り換え、ＣＰＵを節電モードにする。節電モードにな
るとＬＥＤランプ１０が点灯し、通常モードではＬＥＤ
ランプ１０は消灯する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、バッテリで動作する
携帯型のパーソナルコンピュータなどに好適なコンピュ
ータシステムの節電制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば特開平２−１７８８１８号公報に
見られるように、コンピュータシステムの各部の動作状
態に応じて、実質的な仕事を行っていない休止状態にな
っている部分への給電を停止することで、システム全体
の消費電力を減らすという技術があり、様々な形態で具
体的に実施されている。特にバッテリー駆動の可搬型パ
ーソナルコンピュータについては、小型・軽量のバッテ
リーでできるだけ長時間動作できるようにするために、
この種の節電技術が盛んに研究されている。
【０００３】従来のある種のパーソナルコンピュータで
はレスト・モードとスリープ・モードと呼ぶ２種類のス
タンバイ機能を備えている。レスト・モードは、一定時
間ＣＰＵが動作しないと、自動的に動作周波数を１６Ｍ
Ｈｚから１ＭＨｚに下げる機能である。さらに一定時間
が経過すると自動的にスリープ・モードに入る。スリー
プ・モードでは電源供給が停止する。どちらのモードで
動作していても、任意のキーを押すことで通常のモード
に復帰する。スタンバイ・モードに入る時間はユーザが
任意に設定することができる。
【０００４】ここで「一定時間ＣＰＵが動作しない」こ
とが節電状態（前記のスタンバイ・モード）に移行する
条件となっている。具体的には、キーボードからの入力
や通信コントローラからの入力など、ＣＰＵの仕事を起
動する外部要因が一定時間以上発生しなかった時に、節
電状態に移行するようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】「ＣＰＵの仕事を起動
する要因が一定時間以上発生しない」ことをもってＣＰ
Ｕが実質休止状態にあると判定して節電モードに移行す
る従来の技術では、一般的なパーソナルコンピュータに
ついては、前記の「一定時間」を数１０秒以上に設定す
る必要があり、充分な節電効果が得られないという問題
がある。
【０００６】例えばワードプロセッサのソフトウェアを
使用している状態を想定する。この場合、キーボードか
らの入力のひとつひとつがＣＰＵの仕事の起動要因とな
り、ＣＰＵが入力信号に応じて、１文字をディスプレイ
に表示する非常に簡単な仕事や、かな漢字変換や文書の
移動といった少し時間のかかる処理や、ファイルの整理
のようにさらに時間のかかる仕事などを実行することに
なる。オペレーターが文書を考えながらキー入力する場
合、キー入力速度よりもＣＰＵの処理速度の方が圧倒的
に速い場合が多く、あるキー入力から次のキー入力まで
の間で数十ミリ秒から数秒程度の実質休止時間を生じる
機会が非常に多い。
【０００７】だからといって前述の従来の節電方法にお
ける「一定時間」を例えば１秒〜数秒程度に設定したの
では、少し時間のかかる文書の移動やファイルの整理な
どの仕事を行っている最中に節電状態に移行してしま
う。そこで充分な安全度を見込んで「一定時間」を充分
に長くして数１０秒〜数分間に設定する必要がある。そ
うすると頻繁に発生している短時間の実質休止状態に対
しては節電機能が働かず、充分な節電効果は得られな
い。
【０００８】この問題の解決手段として、ＣＰＵが実質
休止状態になったとき、ＣＰＵ自身がその都度外部回路
（節電制御回路）に節電可能であることを宣言するよう
に構成することが考えられる。こうするにはＣＰＵが実
行するソフトウェアにその機能を盛り込まなければなら
ない。既存のソフトウェアにこのような機能を付け加え
ることは甚しく面倒なことである。この発明は既存のソ
フトウェアに手を加えないということを一つの条件にし
ており、前記の対策はこの条件に当てはまらない。
【０００９】また、コンピュータシステムがある一つの
ソフトウェアしか実行しないのであれば、そのソフトウ
ェアの内容を予め解析し、ＣＰＵがある特定のアドレス
群しかアクセスしない小ループを繰返している状態を検
知し、ＣＰＵの実質休止状態を適確につかむことができ
る。しかし様々なソフトウェアを対象とした場合、この
手法ですべてのソフトウェアに対応するというのは現実
的に困難である。
【００１０】以上のような技術的背景のもとに本発明者
は、対象とするソフトウェアに手を加えず、また対象ソ
フトウェアを固定せずに、コンピュータシステムのシス
テムバスの信号を外部から監視することで、ＣＰＵが実
質休止状態になったことを高確率で検出することができ
るようにした状態監視方法を先に開発した。また、その
方法に従ってＣＰＵの節電制御を効果的に行うことがで
きるようにした節電制御装置を先に開発した。
【００１１】先に開発したＣＰＵの状態監視方法の要点
は、ＣＰＵがアクセスするアドレスの遷移状況を時間分
解能を適宜に変化させながら適当なアドレス分解能で監
視し、ＣＰＵがあるアドレス群のみを反復してアクセス
している状態を検出するという点にある。この方法によ
り、適宜に設定された時間範囲内で反復する前記反復ア
クセス状態が検出されたとき、ＣＰＵが実質休止状態に
なっている可能性が高いといえる。
【００１２】本発明者は、前記の方法を採用した節電制
御装置を一般的な携帯型パーソナルコンピュータに組み
込み、様々な実験を繰り返し、次のようなことがわかっ
た。
【００１３】本発明者が先に開発した前記節電制御装置
を携帯型パーソナルコンピュータに搭載し、日本語ワー
ドプロセッサ、表計算、ＣＡＤシステムなどの一般的な
各種のアプリケーションを実行させた状態で動作確認を
したところ、通常のオペレーションでは数十ミリ秒〜数
秒程度のごく短い節電時間が頻繁に発生し、大きな節電
効果を得ることができた。当然ながら、アプリケーショ
ン実行中のこのような短時間の節電期間はオペレータに
は認識されず、搭載されている節電制御装置が本当に有
効に機能しているのかどうかユーザーには直接的に伝わ
らない。また、プログラムの実行状態に何らかの不都合
が発生したときに、その不都合の原因が節電制御装置に
あるのではないかという不安をユーザーに与えかねな
い。
【００１４】この発明は以上のような研究成果に基づい
てなされたもので、その目的は、ＣＰＵがあるアドレス
群のみを反復してアクセスしている実質休止状態を検出
してＣＰＵの動作モードを節電モードに移行し、また反
復アクセス状態から脱出したときにはＣＰＵの動作モー
ドを通常モードに復帰させるように構成するとともに、
このモード切換動作の状況がユーザーにも分かるように
したコンピュータの節電制御装置を提供することにあ
る。
【００１５】
【課題を解決するための手段】この発明によるコンピュ
ータシステムの節電制御装置は、ＣＰＵを消費電力の大
きな通常モードで動作させるか消費電力の小さな節電モ
ードで動作させるかを切換える動作モード切換手段と、
前記ＣＰＵがアクセスするアドレスの遷移状況を適当な
アドレス分解能で監視し、前記ＣＰＵが所定の時間範囲
内であるアドレス群のみを反復してアクセスしている状
態を検出する反復アクセス検出手段と、前記ＣＰＵが前
記通常モードで動作している状態において、前記検出手
段により反復アクセス状態が検出された場合に、前記Ｃ
ＰＵの動作モードを前記節電モードに切換える制御手段
と、前記ＣＰＵが前記節電モードで動作している状態に
おいて、前記ＣＰＵが前記反復アクセス状態から脱出し
た場合に、前記ＣＰＵの動作モードを前記通常モードに
切換える制御手段と、前記ＣＰＵが前記節電モードで動
作しているか前記通常モードで動作しているかを表示す
る状態表示手段とを備えたものである。
【００１６】
【作用】ＣＰＵがループ性のプログラムを反復して実行
している場合、そのループを構成する命令群の格納され
ているアドレスは、ほとんどの命令において固有のもの
である。従ってループ性プログラムを実行している状態
では、ＣＰＵはある限られたアドレス群のみを反復して
アクセスすることになる。その反復周期をＴとすると、
前記反復アクセス検出手段において少なくとも（２×Ｔ
＋α）時間だけＣＰＵのアクセスアドレスの遷移状況を
監視することで、前記の反復アクセス状態を検出するこ
とができる。
【００１７】システムがキーボードからの入力を待って
いるような実質休止状態では、ＣＰＵは非常に短い周期
の反復アクセス状態になっている。そこで適宜に設定し
た時間範囲内で反復アクセス状態が検出されたとき、Ｃ
ＰＵの動作モードを通常モードから節電モードに切換え
る。また何らかの有効な仕事が起動されると、ＣＰＵは
前記の反復アクセス状態から抜け出すが、そのとき動作
モードを通常モードに戻す。こうすることでシステムの
オペレーションに全く支障を与えずに、ごく短時間の節
電期間を頻繁に作り出すことができる。しかも前記状態
表示手段によってＣＰＵの動作モードがオペレータに認
識できるように表示されるので、オペーレータはこの節
電制御装置が効果的に機能しているかどうかを確認しな
がら不安なく本装置を働かせることができる。
【００１８】
【実施例】図１はこの発明の一実施例によるコンピュー
タシステムの節電制御装置の概略構成を示している。こ
の実施例では、コンピュータシステム１はＣＰＵとして
インテル社製の８０３８６ＳＸを用いた一般的なノート
型パーソナルコンピュータを想定している。コンピュー
タシステム１のＣＰＵに与えるＣＰＵクロック信号の周
波数変えることで、ＣＰＵを消費電力の大きな通常モー
ド（高速モード）で動作させるか、消費電力の小さな節
電モード（低速モード）で動作させるかを切換えること
ができる。図１において、高速クロック発生回路７は例
えば５０ＭＨｚのクロック信号を出力し、低速クロック
発生回路８は例えば４ＭＨｚのクロック信号を出力す
る。両クロック信号の一方が切換回路６で選択されてＣ
ＰＵに供給される。切換回路６は、状態判定・節電コン
トローラ３からの制御信号によって以下のように切換え
られる。
【００１９】コンピュータシステム１のシステムバス２
には状態判定・節電コントローラ３とアドレス記憶・比
較回路４とアドレス検出回路５が接続され、これらによ
ってコンピュータシステムの動作状態が監視され、節電
制御が行われる。アドレス記憶・比較回路４は状態判定
・節電コントローラ３からの制御信号によってアドレス
記憶モードとアドレス比較モードのいずれかで動作す
る。アドレス記憶モードでは、最初に記憶内容をクリア
し、その後コンピュータシステム１のＣＰＵがアクセス
したアドレスが適宜なアドレス分解能で記憶される（Ｃ
ＰＵがあるアドレスをアクセスすると、回路４における
該当の記憶セルに“１”がセットされる）。このアドレ
ス記憶モードで記憶したアドレス群のことを以下では学
習アドレスと称する。回路４がアドレス比較モードで動
作すると、ＣＰＵがアクセスするアドレスと前述の学習
アドレスとが順次比較され、学習アドレス以外のアドレ
スが新たにアクセスされたとき、不一致信号がコントロ
ーラ３に向けて出力される。
【００２０】また、この実施例のコンピュータシステム
１はオペレーティングシステムとしてＭＳ−ＤＯＳを備
えたものとする。８０３８６ＳＸのリアルモードで動作
するどの様なＭＳ−ＤＯＳアプリケーションプログラム
でも、割り込みベクターテーブルは特定のアドレスに割
り当てられている。この割り込みベクターテーブル中に
は、キーボード入力に応答して入力データを取り込むた
めのソフトウェア割り込み機能や、キーボード入力の有
無をチェックするためのソフトウェア割り込み機能など
が設定されている。図１のアドレス検出回路５は、前記
割り込みベクターテーブル中の前記の２つのソフトウェ
ア割り込みベクターがアクセスされたことを個別に検出
する回路であり、そのアドレス検出信号は以下のように
コントローラ３よって制御に利用される。
【００２１】また、状態判定・節電コントローラ３から
出力される動作モードの切換信号は表示回路９にも入力
される。表示回路９はこの切換信号を受けて、ＣＰＵが
通常モードで動作している時にはＬＥＤランプ１０を消
灯し、ＣＰＵが節電モードで動作している時にＬＥＤラ
ンプ１０を点灯させる。このＬＥＤランプ１０は可搬型
パーソナルコンピュータの電源ランプ、ＲＡＭドライブ
アクセスランプ、ハードディスクアクセスランプなどと
並べて配置されている。
【００２２】状態判定・節電コントローラによるコンピ
ュータシステム１の状態監視と、節電制御の処理手順を
図２のフローチャートに示している。図２に示すよう
に、最初のステップ１００では初期設定として高速クロ
ック発生回路７からの５０ＭＨｚのクロック信号をＣＰ
Ｕに供給し、ＣＰＵを通常モードで動作させる。そして
ステップ１０１では学習時間Ｔｘを下限値１００μｓｅ
ｃに設定する。次のステップ１０２ではアドレス記憶・
比較回路４をクリアした後、学習時間Ｔｘだけアドレス
記憶モードで動作させる。これにより時間Ｔｘ内にＣＰ
Ｕがアクセスしたアドレスブロックがアドレス記憶・比
較回路４に記憶される（これが学習アドレスである）。
【００２３】次のステップ１０３では、学習時間Ｔｘに
応じて設定される監視時間Ｔｙ（Ｔｘより適宜に大きい
値）のタイマをスタートし、アドレス記憶・比較回路４
をアドレス比較モードで動作させる。そして前記Ｔｙタ
イマにより、時間Ｔｙ内にＣＰＵが前記学習アドレス以
外をアクセスするか否かを監視する（ステップ１０３、
１０４）。時間Ｔｙ内に学習アドレス以外がアドレスさ
れると、その時点でステップ１０４→１０５と進み、学
習時間Ｔｘに１００μｓｅｃを加えた値を新たな学習時
間Ｔｘとし、ステップ１０６で学習時間Ｔｘが上限値１
０ｍｓｅｃを超えているか否かをチェックする。Ｔｘが
１０ｍｓｅｃ以内であればステップ１０２に戻って学習
処理を実行し、Ｔｘが１０ｍｓｅｃを超えていればステ
ップ１０１に戻ってＴｘを下限値１００μｓｅｃにして
からステップ１０２に進む。
【００２４】以上のステップ１００〜１０６では、学習
時間Ｔｘと監視時間Ｔｙを下限値から上限値に向けて漸
増させながら、ステップ１０２の学習処理と、ステップ
１０３、１０４、１０５の監視処理を繰り返し、「時間
Ｔｙ内に学習アドレス以外がアクセスされない」という
反復アクセス状態を検出していることになる。
【００２５】「時間Ｔｙ内に学習アドレス以外がアクセ
スされない」という反復アクセス状態が検出されると、
ステップ１０４から１０７に進み、コンピュータシステ
ム１の状態が以下の除外条件に当てはまるかどうかを判
定し、当てはまらなければステップ１０８に進む。ステ
ップ１０８では、切換回路６を切り換えて低速クロック
発生回路８からの４ＭＨｚのクロック信号によりＣＰＵ
を節電モードで動作させる。その後ステップ１０９で、
ＣＰＵが前記の反復アクセス状態から脱出したか否かを
監視し続け、反復アクセス状態から脱出した場合に最初
のステップ１００に戻り、高速クロック発生回路７から
の５０ＭＨｚのクロック信号でＣＰＵを動作させる通常
モードに戻り、以上述べた処理を再び行う。
【００２６】なおステップ１０７での除外条件とは、
キーボード入力取り込みのためのソフトウェア割り込み
ベクターのアドレスが直前の一定時間内にアクセスされ
た場合、キーボード入力をチェックするためのソフト
ウェア割り込みベクターのアドレスが過去一定時間以上
アクセスされていない場合、ビデオメモリ空間として
割り当てられているアドレスがアクセスされている場合
である。
【００２７】またステップ１０９では、具体的に次のよ
うにして反復アクセス状態の脱出を検出する。アドレス
記憶・比較回路４を比較モードで動作させ、ステップ１
０２の実行によって記憶された学習アドレス以外がアク
セスされるか否かを監視し続ける。学習アドレス以外が
アクセスされれば反復アクセス状態から脱出したと判定
する。また学習アドレス以外がアクセスされなくても、
キーボード入力の読み込みのためのソフトウェア割り込
みベクターのアドレスがアクセスされた場合も、ただち
に反復アクセス状態から脱出したと判定する。
【００２８】以上のようにして、ＣＰＵが約２０ｍｓｅ
ｃ以下の時間範囲内であるアドレス群のみを反復してア
クセスしている状態を検出し、そのような反復アクセス
状態を検出している期間中は（前述の除外条件成立の場
合は除く）ＣＰＵを低速の節電モードで動作させる。こ
れによって一般的なＭＳ−ＤＯＳおよびそのアプリケー
ションが動作している状態においても、数１０ミリ秒か
ら数秒程度のごく短い節電期間が頻繁に発生し、システ
ムの処理能力を実質的に低下させることなく不必要な電
力消費を削減することができる。
【００２９】前記のような短時間の節電モードの発生は
システムのオペレータに認識されない場合が多いが、Ｃ
ＰＵが節電モードに入るとＬＥＤランプ１０が点灯する
ので、オペレータは自分の行っているキーボード操作と
ソフトウェアの処理実行状態と本節電制御装置の動作と
の関連性を認識することができる。このことによって、
本節電制御装置はＣＰＵの実質休止状態で節電モードに
なるように機能し、ＣＰＵの処理能力を低下させるもの
ではないことを認知させることができる。
【００３０】なお以上では、ＣＰＵを低消費電力で動作
させるモードとして、ＣＰＵクロックを低速に切換える
制御方式を説明したが、この他にも電源電圧を低くする
とか、適切な間隔でＣＰＵを間欠的に動作させる制御方
式とか、ＣＰＵのアクセスレートを低下させるなどの制
御方式が考えられる。
【００３１】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、この発明よ
れば、コンピュータシステムが実行するソフトウェアに
特別な手を加えるのではなく、またコンピュータシステ
ムが実行するソフトウェアを予め解析しておくのではな
く、コンピュータシステムが何らかの不特定のソフトウ
ェアを実行している実動作中に、ＣＰＵが小ループのプ
ログラム処理を繰返していて実質的な仕事の起動を待っ
ている状態、すなわち実質休止状態になっていることを
検出し、ＣＰＵの動作モードを適切に節電モードに切換
えることができる。
【００３２】特にこの発明では、ＣＰＵが通常モードで
動作しているのか節電モードで動作しているのかをオペ
ーレータに識別できるように表示する手段を付加したの
で、アプリケーション実行時の操作・処理状態と節電制
御の状態変化との関連性がオペレータによく分かる。し
たがって高速処理を必要とする時には通常モード動作
し、実質休止状態の時に節電モードに移行していること
を直感的に認知させることができる。このためユーザー
は安心して本節電制御装置を動作させることができる
し、アプリケーション実行時に何らかのトラブルが生じ
た場合にも、本節電制御装置がその原因なのかどうかを
も前記の状態表示から読み取ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例によるコンピュータシステ
ムの節電制御装置の概略構成図である。
【図２】図１における状態判定・節電コントローラの処
理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ コンピュータシステム ２ システムバス ３ 状態判定節電コントローラ ４ アドレス記憶比較回路 ５ アドレス検出回路 ６ 切換回路 ７ 高速クロック発生回路 ８ 低速クロック発生回路 ９ 表示回路 １０ ＬＥＤランプ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ＣＰＵを消費電力の大きな通常モードで
    動作させるか消費電力の小さな節電モードで動作させる
    かを切換える動作モード切換手段と、 前記ＣＰＵがアクセスするアドレスの遷移状況を適当な
    アドレス分解能で監視し、前記ＣＰＵが所定の時間範囲
    内であるアドレス群のみを反復してアクセスしている状
    態を検出する反復アクセス検出手段と、 前記ＣＰＵが前記通常モードで動作している状態におい
    て、前記検出手段により反復アクセス状態が検出された
    場合に、前記ＣＰＵの動作モードを前記節電モードに切
    換える制御手段と、 前記ＣＰＵが前記節電モードで動作している状態におい
    て、前記ＣＰＵが前記反復アクセス状態から脱出した場
    合に、前記ＣＰＵの動作モードを前記通常モードに切換
    える制御手段と、 前記ＣＰＵが前記節電モードで動作しているか前記通常
    モードで動作しているかを表示する状態表示手段と、 を備えたことを特徴とするコンピュータシステムの節電
    制御装置。
JP4080807A 1992-04-02 1992-04-02 コンピュータシステムの節電制御装置 Expired - Lifetime JP3058986B2 (ja)

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JP4080807A JP3058986B2 (ja) 1992-04-02 1992-04-02 コンピュータシステムの節電制御装置
TW082102323A TW212838B (en) 1992-04-02 1993-03-27 Power saving control system for computer system
US08/039,869 US5504908A (en) 1992-04-02 1993-03-30 Power saving control system for computer system
EP93302623A EP0564302A1 (en) 1992-04-02 1993-04-02 Power saving control system for computer system

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EP (1) EP0564302A1 (ja)
JP (1) JP3058986B2 (ja)
TW (1) TW212838B (ja)

Cited By (5)

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