KR20130127746A - 전력 소모를 제어하는 방법과 장치 - Google Patents

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KR20130127746A
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공재섭
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Abstract

휴대용 장치의 전력 소모를 제어하는 방법은 도킹 스테이션과의 접속 여부를 감시하는 단계와, 상기 감시의 결과에 따라 전력 소모 제어 알고리즘들 중에서 어느 하나를 적용하는 단계를 포함한다.

Description

전력 소모를 제어하는 방법과 장치{METHOD AND APPARATUS FOR CONTROLLING POWER CONSUMPTION}
본 발명의 개념에 따른 실시 예는 전력 소모를 제어하는 기술에 관한 것으로, 특히 휴대용 장치와 도킹 스테이션의 접속 여부에 따라 서로 다른 전력 소모 제어 알고리즘을 사용할 수 있는 방법과 그 장치에 관한 것이다.
스마트폰 또는 태블릿 PC와 같은 휴대용 장치는 충전가능한 배터리로부터 공급되는 전압을 이용하여 동작한다.
상기 휴대용 장치의 사용 시간을 늘리기 위한 방법으로서, 배터리의 성능을 개선하는 방법과 상기 휴대용 장치의 전력 소모를 제어하는 방법이 있다.
일반적으로 동적 전압 스케일링(dynamic voltage scaling)은 컴퓨터의 구성 요소(component), 예컨대 마이크로프로세서에서 사용되는 전압을 주위 환경에 따라 증가시키거나 감소시켜 상기 컴퓨터에서 소모되는 전력을 제어하는 기술이다.
일반적으로 동적 주파수 스케일링(dynamic frequency scaling)은 컴퓨터의 구성 요소에서 발생한 열을 감소시키거나 또는 전력 소모를 감소시키기 위해 상기 구성 요소로 공급되는 클락 신호의 주파수를 실시간으로 조절하는 기술이다.
동적 전압 및 주파수 스케일링(dynamic voltage and frequency scaling)은 휴대용 장치에서 전력 소모를 줄이기 위해 함께 사용된다.
휴대용 장치에서는 전력 소모와 열 제어가 중요하다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제는 휴대용 장치와 도킹 스테이션의 접속 여부에 따라 서로 다른 전력 소모 제어 알고리즘을 사용할 수 있는 방법과 그 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 휴대용 장치의 전력 소모를 제어하는 방법은 도킹 스테이션과의 접속 여부를 감시하는 단계와, 상기 감시의 결과에 따라, 전력 소모 제어 알고리즘들 중에서 어느 하나를 선택적으로 적용하는 단계를 포함한다.
상기 감시하는 단계는 상기 도킹 스테이션과 핸드셰이킹(handshaking)을 통해 수행된다.
상기 전력 소모 제어 알고리즘들 각각은 서로 다른 동적 전압 및 주파수 스케일링(dynamic voltage and frequency scaling(DVFS))일 수 있다.
상기 전력 소모 제어 알고리즘들 각각에 의해 제어되는 최고 온도와 최저 온도는 서로 다를 수 있다.
상기 전력 소모를 제어하는 방법은 상기 휴대용 장치와 상기 도킹 스테이션이 서로 접속된 경우, 상기 휴대용 장치의 내부에 구현된 처리 장치(processing device)의 특성 정보를 해석하는 단계를 더 포함하며, 상기 어느 하나는 상기 감시의 결과와 상기 해석의 결과에 기초하여 선택된다.
상기 특성 정보는 상기 처리 장치에 포함된 프로세서 칩과 메모리 칩의 접속 관계를 지시하는 정보이다.
상기 특성 정보가 상기 프로세서 칩과 상기 메모리 칩이 수직 방향으로 구현됨을 지시할 때, 상기 어느 하나는 상기 메모리 칩의 최대 접합 온도(maximum junction temperature)에 연관된 온도를 최고 온도로서 제어한다.
상기 특성 정보가 상기 프로세서 칩과 상기 메모리 칩이 수평 방향으로 구현됨을 지시할 때, 상기 어느 하나는 상기 프로세서 칩의 최대 접합 온도에 연관된 온도를 최고 온도로서 제어한다.
상기 전력 소모 제어 알고리즘들 각각에 의해 제어되는 최고 온도와 최저 온도는 상기 휴대용 장치에서 실행되는 애플리케이션마다 서로 다를 수 있다.
상기 어느 하나에 의해 제어되는 최고 온도는 상기 휴대용 장치의 표면 온도에 연관된 온도일 수 있다.
상기 전력 소모 제어 알고리즘들 각각은 상기 휴대용 장치의 내부 온도에 기초하여, 상기 휴대용 장치에 구현된 적어도 하나의 프로세서로 공급되는 클락 신호의 주파수와 전압 중에서 적어도 하나를 제어할 수 있다.
상기 전력 소모 제어 알고리즘들 각각은 상기 휴대용 장치에서 실행되는 애플리케이션별로 할당되고, 상기 전력 소모 제어 알고리즘들 각각에 의해 제어되는 최고 온도는 서로 다를 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 컴퓨터 프로그램 제품(computer program product)은 컴퓨터로 읽을 수 있는 프로그램을 저장하는 컴퓨터로 읽을 수 있는 저장 매체를 포함하며, 컴퓨팅 장치에 의해 상기 프로그램이 수행될 때, 상기 컴퓨팅 장치는 도킹 스테이션과의 접속 여부를 감시하는 단계와, 상기 감시의 결과에 따라, 전력 소모 제어 알고리즘들 중에서 어느 하나를 선택적으로 실행하는 단계를 수행할 수 있다.
상기 어느 하나는 상기 컴퓨팅 장치의 온도 정보에 기초하여, 상기 컴퓨팅 장치에 포함된 적어도 하나의 처리 장치로 공급되는 클락 신호의 주파수 또는 전압 중에서 적어도 하나를 제어할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 전력 소모를 제어하는 시스템은 도킹 스테이션과의 접속 여부를 감시하고 감시 신호를 출력하는 통신 포트와, 상기 감시 신호에 응답하여, 전력 소모 제어 알고리즘들 중에서 어느 하나를 선택적으로 실행시키는 처리 장치를 포함한다.
상기 시스템은 상기 처리 장치에 대한 특성 정보를 저장하는 스토리지(storage)를 더 포함하며, 상기 처리 장치는 상기 감시 신호와 상기 특성 정보에 기초하여 상기 어느 하나를 실행시킬 수 있다.
상기 시스템은 상기 어느 하나의 제어에 따라 상기 처리 장치로 공급되는 클락 신호의 주파수와 전압 중에서 적어도 하나를 조절하는 조절 회로를 더 포함할 수 있다.
상기 시스템은 상기 처리 장치의 주변 온도를 주기적으로 감지하고, 온도 정보를 출력하는 온도 관리 유닛과, 제어 신호들에 응답하여 상기 처리 장치로 공급되는 클락 신호의 주파수와 전압 중에서 적어도 하나를 조절하는 조절 회로를 더 포함하며, 상기 어느 하나는 상기 온도 정보에 기초하여 상기 제어 신호들을 출력할 수 있다.
상기 전력 소모 제어 알고리즘들 각각에 의해 제어되는 최고 온도와 최저 온도는 상기 휴대용 장치에서 실행되는 애플리케이션마다 서로 다를 수 있다.
상기 컴퓨팅 장치와 상기 도킹 스테이션이 접속되었을 때 실행되는 상기 어느 하나에 의해 제어되는 클락 신호의 주파수는 상기 컴퓨팅 장치와 상기 도킹 스테이션이 접속되지 않았을 때 실행되는 상기 어느 하나에 의해 제어되는 상기 클락 신호의 주파수보다 높을 수 있다.
상기 시스템은 휴대용 장치일 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 시스템은 제1통신 포트를 포함하는 휴대용 장치와, 상기 제1통신 포트와 핸드셰이킹하는 제2통신 포트를 포함하는 휴대용 장치를 포함한다.
상기 휴대용 장치는 상기 제2통신 포트로부터 출력된 감시 신호에 응답하여, 전력 소모 제어 알고리즘들 중에서 어느 하나를 선택적으로 실행시키는 처리 장치를 포함한다.
실시 예에 따라, 상기 제1통신 포트와 상기 제2통신 포트는 USB(universal serial bus) 또는 HDMI(high-definition multimedia interface)를 통하여 통신할 수 있다.
다른 실시 예에 따라, 상기 제1통신 포트와 상기 제2통신 포트는 무선 통신 프로토콜을 이용하여 통신할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 휴대용 장치의 전력 소모를 제어하는 방법은 휴대용 장치와 도킹 스테이션의 접속 여부에 따라 서로 다른 전력 소모 제어 알고리즘을 사용할 수 있는 효과가 있다.
따라서, 휴대용 장치와 도킹 스테이션의 접속 여부에 따라 상기 휴대용 장치에서 발생하는 열을 서로 다른 알고리즘을 이용하여 적응적으로 제어할 수 있으므로, 상기 휴대용 장치의 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 상기 방법은 휴대용 장치의 표면 온도를 적절히 조절할 수 있으므로 상기 휴대용 장치를 장시간 사용하는 사용자의 피부에 손상을 줄 수 있는 저온 화상을 방지 또는 예방할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 상세한 설명이 제공된다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 휴대용 장치와 도킹 스테이션을 포함하는 시스템을 개략적으로 나타낸다.
도 2는 각각이 서로 다른 최고 온도와 최저 온도를 갖는 동적 전압 및 주파수 스케일링 테이블을 나타낸다.
도 3은 동작 모드에 따른 표면 온도와 내부 온도의 관계를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 휴대용 장치의 전력 소모를 제어하는 방법을 나타내는 플로우차트이다.
도 5는 도 1의 처리 장치의 일 실시 예를 나타낸다.
도 6은 도 1의 처리 장치의 다른 실시 예를 나타낸다.
도 7은 도 1의 처리 장치의 다른 실시 예를 나타낸다.
본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 형태들로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시 예들에 한정되지 않는다.
본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 특정한 개시 형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
제1 또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 벗어나지 않은 채, 제1구성 요소는 제2구성 요소로 명명될 수 있고 유사하게 제2구성 요소는 제1구성 요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성 요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 본 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 명세서에 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 휴대용 장치와 도킹 스테이션을 포함하는 시스템을 개략적으로 나타낸다.
도 1을 참조하면, 시스템(100)은 휴대용 장치(200)와 도킹 스테이션(300)을 포함한다. 휴대용 장치(200)는 컴퓨팅 장치(computing device)의 일 예이다.
휴대용 장치(200)는 사용자의 손바닥이나 무릎 등에 올려놓고 사용할 수 있는 모바일 애플리케이션 세트(mobile application set)로 구현될 수 있다.
또한, 휴대용 장치(200)는 랩탑 컴퓨터(laptop computer), 이동 전화기, 스마트 폰(smart phone), 태블릿 PC(tablet personal computer), PDA(personal digital assistant), EDA(enterprise digital assistant), 디지털 스틸 카메라(digital still camera), 디지털 비디오 카메라(digital video camera), PMP(portable multimedia player), PND(personal navigation device 또는 portable navigation device), 휴대용 게임 콘솔(handheld game console), 게임 컨트롤러 (game controller), 또는 e-북(e-book)으로 구현될 수 있다.
휴대용 장치(200)와 도킹 스테이션(300)이 서로 유선 또는 무선을 통하여 서로 접속되면, 도킹 스테이션(300)은 휴대용 장치(200)로 전압(또는 전력)을 유선 또는 무선으로 공급한다.
예컨대, 휴대용 장치(200)의 배터리(231)는 도킹 스테이션(300)으로부터 유선 또는 무선으로 공급된 전압에 의해 충전될 수 있다. 따라서, 도킹 스테이션 (300)은 휴대용 장치(200)의 배터리(231)를 접촉식 충전 방식 또는 비접촉식 (contactless) 충전 방식으로 충전하기 위한 배터리 충전기(battery charger)의 기능을 수행할 수 있다.
휴대용 장치(200)는 제1유선/무선 통신 포트(210), 처리 장치(220), 레지스터(230), 배터리(231), 적어도 하나의 온도 관리 유닛(temperature management unit(TMU); 240), 그래픽 프로세싱 유닛(graphic processing unit(GPU); 250), 메모리(260), 및 조절 회로(270)를 포함한다.
제1유선/무선 통신 포트(210)는 도킹 스테이션(300)의 제2유선/무선 통신 포트(310)와 통신할 수 있고, 통신 결과에 따라 휴대용 장치(200)와 도킹 스테이션 (300)의 접속 여부를 판단할 수 있다.
처리 장치(220)의 제어에 따라 또는 독립적으로 제1유선/무선 통신 포트 (210)는 제2유선/무선 통신 포트(310)로 요구 신호(REQ)를 전송하고, 제2유선/무선 통신 포트(310)는 요구 신호(REQ)에 응답하여 응답 신호(ACK)를 제1유선/무선 통신 포트(210)로 전송할 수 있다.
즉, 제1유선/무선 통신 포트(210)는 제2유선/무선 통신 포트(310)와 핸드셰이킹(handshaking)을 통해 휴대용 장치(200)와 도킹 스테이션(300)의 접속 여부를 감시(monitor)할 수 있다.
실시 예에 따라, 제1유선/무선 통신 포트(210)와 제2유선/무선 통신 포트 (310) 사이의 통신 채널은 유선 통신 채널, 예컨대, USB(universal serial bus) 또는 HDMI(high-definition multimedia interface)로 구현될 수 있다. 즉, 제1유선/무선 통신 포트(210)와 제2유선/무선 통신 포트(310)는 유선 통신 프로토콜 (protocol), 예컨대 USB 통신 프로토콜 또는 HDMI 통신 프로토콜을 통하여 서로 통신할 수 있다.
다른 실시 예에 따라, 제1유선/무선 통신 포트(210)와 제2유선/무선 통신 포트(310) 사이의 통신 채널은 무선 통신 채널, 예컨대, 무선 USB(wireless USB), CWUSB(Certified Wireless USB), 또는 UWB(Ultra-WideBand)로 구현될 수 있다.
즉, 제1유선/무선 통신 포트(210)와 제2유선/무선 통신 포트(310)는 무선 통신 프로토콜, 예컨대 무선 USB 통신 프로토콜, CWUSB 통신 프로토콜, 또는 UWB 프로토콜 등을 이용하여 서로 통신할 수 있다.
또한, 제2유선/무선 통신 포트(310)는 무선 에너지 전송 기술(wireless power or energy transmission technology)을 통하여 에너지를 제1유선/무선 통신 포트(210)로 전송할 수 있다. 상기 무선 에너지 전송 기술은 전자기 유도, 비방사형 무선 에너지 전송(non-radiative wireless energy transfer) 등을 포함할 수 있다.
또한, 제1유선/무선 통신 포트(210)는 렉테나(rectenna)를 포함할 수 있고, 제2유선/무선 통신 포트(310)는 마이크로파를 전송할 수 있는 기능을 포함할 수 있다.
처리 장치(220)는 감시의 결과에 따라, 즉, 제1유선/무선 통신 포트(210)로부터 출력된 감시 신호(DET)에 따라 전력 소모 제어 알고리즘들(또는 전력 소모 제어 프로그램들) 중에서 어느 하나를 적용(또는 실행)할 수 있다.
처리 장치(220)는 휴대용 장치(200)의 동작을 전반적으로 제어할 수 있는 CPU(Central processing unit) 또는 프로세서를 포함할 수 있다.
예컨대, 휴대용 장치(200)와 도킹 스테이션(300)이 유선 또는 무선을 통하여 서로 접속될 때, 제1유선/무선 통신 포트(210)는 제1상태, 예컨대 하이 레벨을 갖는 감시 신호 (DET)를 출력하고, 그 이외의 경우 제1유선/무선 통신 포트(210)는 제2상태, 예컨대 로우 레벨을 갖는 감시 신호(DET)를 출력한다고 가정한다.
제1상태를 갖는 감시 신호(DET)에 따라 처리 장치(220)에 의해 실행되는 전력 소모 제어 알고리즘과 제2상태를 갖는 감시 신호(DET)에 따라 처리 장치(220)에 의해 실행되는 전력 소모 제어 알고리즘은 서로 다르다.
전력 소모 제어 알고리즘들 각각은 서로 다른 동적 전압 및 주파수 스케일링 (dynamic voltage and frequency scaling(DVFS)) 프로그램(간단히, "DVFS"라 한다)일 수 있다.
즉, TMU(240)로부터 출력된 온도 정보(TI)에 기초하여, DVFS는 휴대용 장치 (200)의 전력 소모를 제어하기 위하여 처리 장치(220)로 공급되는 클락 신호 (CLK)의 주파수 및/또는 전압(Vdd)을 제어할 수 있다.
레지스터(230)는, 스토리지(storage)의 일 예로서, 처리 장치(220)에 포함된 적어도 하나의 프로세서 칩과 적어도 하나의 메모리 칩의 접속 관계(또는 배치 관계)를 지시하는 특성 정보를 저장한다.
예컨대, 도 5 또는 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 특성 정보는 프로세서 칩 (221)과 메모리 칩(223)이 수직 방향, 예컨대 Y-축을 따라 접속됨을 지시하는 정보일 수 있다.
적어도 하나의 프로세서 칩(221)과 적어도 하나의 메모리 칩(223)이 수직 방향으로 접속된 예들은 도 5에 도시된 바와 같이 처리 장치(220)가 PoP(package on package)로 구현된 예 또는 도 6에 도시된 바와 같이 처리 장치(220)가 SiP(system in package)로 구현된 예를 포함한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 프로세서 칩(221)을 포함하는 프로세서 패키지 (222)와 메모리 칩(223)을 포함하는 메모리 패키지(224)는 서로 적층(stack)될 수 있다.
메모리 칩(223)은 휘발성 메모리 또는 불휘발성 메모리를 포함할 수 있다.
상기 휘발성 메모리는 DRAM(dynamic random access memory), SRAM(static random access memory), T-RAM(thyristor RAM), Z-RAM(zero capacitor RAM), 또는 TTRAM(Twin Transistor RAM)으로 구현될 수 있다.
또한, 상기 불휘발성 메모리는 EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), 플래시(flash) 메모리, MRAM(Magnetic RAM), 스핀전달토크 MRAM(Spin-Transfer Torque MRAM(STT-MRAM)), Conductive bridging RAM(CBRAM), FeRAM(Ferroelectric RAM), PRAM(Phase change RAM), 저항 메모리(Resistive RAM: RRAM), 나노튜브 RRAM (Nanotube RRAM), 폴리머 RAM(Polymer RAM: PoRAM), 나노 부유 게이트 메모리(Nano Floating Gate Memory: NFGM), 홀로그래픽 메모리 (holographic memory), 분자 전자 메모리 소자(Molecular Electronics Memory Device), 또는 절연 저항 변화 메모리(Insulator Resistance Change Memory)로 구현될 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 상기 특성 정보는 인쇄 회로 기판(printed circuit board; 225)에 마운트된 적어도 하나의 프로세서 칩 (221)과 적어도 하나의 메모리 칩(223)이 수평 방향, 예컨대 X-축을 따라 접속됨을 지시하는 정보일 수 있다.
적어도 하나의 프로세서 칩(221)과 적어도 하나의 메모리 칩(223)을 포함하는 처리 장치(220)는 다양한 패키지로 패키징될 수 있다.
적어도 하나의 TMU(240)는 처리 장치(220)의 주변 온도 및/또는 GPU(250)의 주변 온도를 감지(sense)하고, 감지 결과에 따라 온도 정보(TI)를 처리 장치(220)로 출력한다.
처리 장치(220)는 온도 정보(TI)에 따라 제어 신호들(CTR1과 CTR2)을 조절 회로(270)로 출력한다.
GPU(250)는 휴대용 장치(200)에서 필요한 그래픽 데이터를 처리할 수 있다.
메모리(260)는 휴대용 장치(200)에서 필요한 데이터, 휴대용 장치(200)에 의해 실행될 수 있는 적어도 하나의 애플리케이션, 및/또는 전력 소모 제어 알고리즘들에 대응되는 프로그램들을 저장할 수 있다.
메모리(260)는 휘발성 메모리 또는 불휘발성 메모리를 포함한다.
조절 회로(270)는 처리 장치(220)로부터 출력된 제어 신호들(CTR1과 CTR2)에 기초하여 처리 장치(220) 및/또는 GPU(250)로 공급되는 클락 신호(CLK)의 주파수 및/또는 전압(Vdd)을 제어할 수 있다.
조절 회로(270)는 클락 관리 유닛(clock management unit(CMU); 271), 클락 소스(273), 전력 관리 유닛(power management unit(PMU); 275), 및 전압 소스(277)를 포함할 수 있다.
CMU(271)는 처리 장치(220)로부터 출력된 제1제어 신호(CTR1)에 응답하여 클락 소스(273)로부터 출력되는 클락 신호(CLK)의 주파수를 조절할 수 있다. 예컨대, 클락 소스(273)는 위상 동기 루프(phase locked loop)로 구현될 수 있다.
PMU(275)는 처리 장치(220)로부터 출력된 제2제어 신호(CTR2)에 응답하여 전압 소스(277)로부터 출력되는 전압(Vdd)을 조절할 수 있다. 예컨대, 전압 소스 (277)는 전압 레귤레이터(voltage regulator)로 구현될 수 있다. 다른 실시 예에 따라, 전압 소스(277)는 PMU(275)의 제어에 따라 전압(Vdd)을 생성할 수 있는 별도의 집적 회로로 구현될 수도 있다.
실시 예에 따라, 구성들(271, 273, 275, 및 277) 중에서 적어도 하나는 처리 장치(220)의 일부로서 구현될 수 있다.
도 2는 각각이 서로 다른 최고 온도와 최저 온도를 갖는 동적 전압 및 주파수 스케일링 테이블을 나타낸다.
도 1과 도 2를 참조하면, 제1DVFS는, 처리 장치(220) 및/또는 GPU(250)가 제1최고 온도(T11)와 제1최저 온도(T21) 사이에서 동작할 수 있도록, 클락 신호(CLK)의 주파수 및/또는 전압(Vdd)을 조절할 수 있다.
예컨대, 처리 장치(220)에서 실행되는 제1DVFS(DVFS1)는 TMU(240)로부터 주기적으로 실시간으로(on the fly) 출력되는 온도 정보(TI)에 따라 제어 신호들 (CTR1과 CTR2)을 조절 회로(270)로 출력할 수 있다.
예컨대, 온도 정보(TI)에 대응되는 온도가 제1최고 온도(T11)보다 높아질 때, 처리 장치(220)에서 실행되는 제1DVFS(DVFS1)는 클락 신호(CLK)의 주파수 및/또는 전압(Vdd)을 낮추기 위한 제어 신호들(CTR1과 CTR2)을 조절 회로(270)로 출력할 수 있다.
처리 장치(220) 및/또는 CPU(250)로 공급되는 클락 신호(CLK)의 주파수 및/또는 전압(Vdd)이 낮아짐에 따라, 휴대용 장치(200)의 내부 온도는 감소한다.
온도 정보(TI)에 대응되는 온도가 제1최저 온도(T21)보다 낮아질 때, 처리 장치(220)에서 실행되는 제1DVFS(DVFS1)는 클락 신호(CLK)의 주파수 및/또는 전압 (Vdd)을 높이기 위한 제어 신호들(CTR1과 CTR2)을 조절 회로(270)로 출력할 수 있다.
처리 장치(220) 및/또는 CPU(250)로 공급되는 클락 신호(CLK)의 주파수 및/또는 전압(Vdd)이 높아짐에 따라, 휴대용 장치(200)의 내부 온도는 증가한다.
즉, 온도 정보(TI)에 따라 제1DVFS(DVFS1)는 처리 장치(220) 및/또는 GPU (250)로 공급되는 클락 신호(CLK)의 주파수 및/또는 전압(Vdd)을 조절할 수 있으므로, 제1DVFS(DVFS1)는 휴대용 장치(200)의 전력 소모를 제어할 수 있다.
각 DVFS(DVFS2~DVFSn)는, 처리 장치(220) 및/또는 CPU(250)가 각 최고 온도 (T12, T13, ..., T1n)와 각 최저 온도(T22, T23, ..., T2n) 사이에서 동작할 수 있도록, 클락 신호(CLK)의 주파수 및/또는 전압(Vdd)을 조절할 수 있다.
이때, 각 최고 온도(T11~T1n)는 서로 다를 수 있고, 각 최저 온도(T21~T2n)는 서로 다르게 설정될 수 있다.
상술한 바와 같이, 전력 소모 제어 알고리즘들 각각은 서로 다른 최고 온도와 서로 다른 최저 온도 사이에서 처리 장치(220) 및/또는 GPU(250)가 동작할 수 있도록 클락 신호(CLK)의 주파수 및/또는 전압(Vdd)을 조절할 수 있다.
도 3은 동작 모드에 따른 표면 온도와 내부 온도의 관계를 나타낸다.
도 1부터 도 3을 참조하면, 휴대용 장치(200)는 게임 애플리케이션을 실행하는 게임 모드, 이미지를 캡처링 애플리케이션을 실행하는 이미지 캡처링 모드, 웹 브라우징 애플리케이션을 실행하는 웹 브라우징 모드, 또는 비디오 플레잉 애플리케이션을 실행하는 비디오 플레이 모드, 등을 포함할 수 있다.
즉, 동작 모드는 처리 장치(220)에서 실행되는 애플리케이션에 따라 결정될 수 있다.
동작 모드 별로, 휴대용 장치(200)의 내부 온도(IT)에 따라 휴대용 장치 (200)의 표면 온도(Ts)는 달라진다.
예컨대, 게임 모드에서 처리 장치(220) 및/또는 GPU(250)로 공급되는 클락 신호(CLK)의 주파수가 F11이고 전압(Vdd)이 V11일 때, 휴대용 장치(200)의 내부 온도(IT)는 Ta11이고, 휴대용 장치(200)의 표면 온도(Ts)는 45℃이다.
이때, 내부 온도(IT)는 처리 장치(220) 및/또는 GPU(250)로 공급되는 클락 신호(CLK)의 주파수(F11)와 전압(V11)에 따라 결정될 수 있다.
또한, 게임 모드에서 처리 장치(220) 및/또는 GPU(250)로 공급되는 클락 신호(CLK)의 주파수가 F12(F12<F11)이고 전압(Vdd)이 V12(V12<V11)일 때, 휴대용 장치(200)의 내부 온도(IT)는 Ta12(Ta12<Ta11)이고, 휴대용 장치(200)의 표면 온도 (Ts)는 42℃이다.
이때, 내부 온도(IT)는 처리 장치(220) 및/또는 GPU(250)로 공급되는 클락 신호(CLK)의 주파수(F12)와 전압(V12)에 따라 결정될 수 있다.
게임 모드에서 처리 장치(220) 및/또는 GPU(250)로 공급되는 클락 신호(CLK)의 주파수가 F13(F13<F12)이고 전압(Vdd)이 V13(V13<V12)일 때, 휴대용 장치(200)의 내부 온도(IT)는 Ta13(Ta13<Ta12)이고, 휴대용 장치(200)의 표면 온도(Ts)는 40℃이다.
이때, 내부 온도(IT)는 처리 장치(220) 및/또는 GPU(250)로 공급되는 클락 신호(CLK)의 주파수(F13)와 전압(V13)에 따라 결정될 수 있다.
이미지 캡처링 모드, 웹 브라우징 모드, 또는 비디오 플레이 모드에서의 각 표면 온도, 각 내부 온도, 각 주파수, 및 각 전압의 관계는 게임 모드에서의 각 표면 온도, 각 내부 온도, 각 주파수, 및 각 전압의 관계와 유사하다.
각 표면 온도(Ts)와 상관 관계가 있는 각 내부 온도(IT)는 각 전력 소모 제어 알고리즘, 예컨대 DVFS의 최고 온도로서 설정될 수 있다. 상기 최고 온도에 대응되는 최저 온도는 각 전력 소모 제어 알고리즘, 예컨대 DVFS에 따라 적절하게 설정될 수 있다.
실시 예에 따라 컴퓨팅 장치, 예컨대 휴대용 장치(200)는 지시 신호(DET) 및/또는 레지스터(230)에 저장된 특성 정보에 기초하여 처리 장치(220)에 내장된 전력 소모 제어 알고리즘들 중에서 어느 하나를 선택적으로 실행시킬 수 있다.
다른 실시 예에 따라, 컴퓨팅 장치, 예컨대 휴대용 장치(200)는, 지시 신호 (DET) 및/또는 레지스터(230)에 저장된 특성 정보에 기초하여, 메모리(260)로부터 처리 장치(220)로 로드된(loaded) 전력 소모 제어 알고리즘들 중에서 어느 하나를 선택적으로 실행시킬 수 있다.
또 다른 실시 예에 따라, 컴퓨팅 장치, 예컨대 휴대용 장치(200)는, 지시 신호(DET) 및/또는 레지스터(230)에 저장된 특성 정보에 기초하여, 메모리(260)에 저장된 전력 소모 제어 알고리즘들 중에서 어느 하나를 처리 장치(220)로 실시간으로 로드하고, 처리 장치(220)로 로드된 전력 소모 제어 알고리즘을 실행시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 휴대용 장치의 전력 소모를 제어하는 방법을 나타내는 플로우차트이다.
도 1부터 도 4를 참조하면, 제1유선/무선 통신 포트(210)는 제2유선/무선 통신 포트(310)와 핸드셰이킹을 통하여 휴대용 장치(200)와 도킹 스테이션(300)의 접속 여부를 감시한다(S110).
감시의 결과, 휴대용 장치(200)와 도킹 스테이션(300)이 서로 접속된 경우, 처리 장치(220)는 제1상태를 갖는 감시 신호(DET)에 응답하여 전력 소모 제어 알고리즘들(또는 프로그램들) 중에서 제1전력 소모 제어 알고리즘, 예컨대 제1DVFS (DVFS1)를 적용(또는 실행)할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 메모리(260)에 저장된 전력 소모 제어 알고리즘들은 휴대용 장치(200)가 부팅(booting)될 때, 메모리(260)로부터 처리 장치(220)로 로드되고, 로드된 전력 소모 제어 알고리즘들 중에서 상기 제1전력 소모 제어 알고리즘, 예컨대 제1DVFS(DVFS1)는 감시 신호(DET)에 기초하여 선택적으로 실행될 수 있다.
그러나, 감시의 결과, 휴대용 장치(200)와 도킹 스테이션(300)이 서로 접속되지 않은 경우, 처리 장치(220)는 제2상태를 갖는 감시 신호(DET)에 응답하여 전력 소모 제어 알고리즘들 중에서 제2전력 소모 제어 알고리즘, 예컨대 제2DVFS (DVFS2)를 실행시킬 수 있다.
즉, 휴대용 장치(200)와 도킹 스테이션(300)의 접속 여부를 지시하는 감시 신호(DET)에 기초하여, 처리 장치(220)는 제1DVFS(DVFS1)와 제2DVFS(DVFS2) 중에서 어느 하나를 선택적으로 실행시킬 수 있다.
TMU(240)로부터 주기적으로 출력되는 온도 정보(TI)에 따라, 제1DVFS (DVFS1)는 처리 장치(220) 및/또는 GPU(250)가 제1최고 온도(T11)와 제2최저 온도 (T21) 사이에서 동작할 수 있도록 클락 신호(CLK)의 주파수 및/또는 전압(Vdd)을 제어할 수 있다.
또한, TMU(240)로부터 주기적으로 출력되는 온도 정보(TI)에 따라, 제2DVFS (DVFS2)는 처리 장치(220) 및/또는 GPU(250)가 제2최고 온도(T12)와 제2최저 온도 (T22) 사이에서 동작할 수 있도록 클락 신호(CLK)의 주파수 및/또는 전압(Vdd)을 제어할 수 있다.
휴대용 장치(200)가 레지스터(230)를 더 포함할 때, 처리 장치(220)는 제1상태를 갖는 감시 신호(DET)에 응답하여 레지스터(230)에 저장된 특성 정보를 읽어와 해석할 수 있다.
상기 특성 정보가 처리 장치(220)가 SiP 또는 PoP로 구현됨을 나타낼 때 (S120), 처리 장치(220)는 제1상태를 갖는 감시 신호(DET)와 특성 정보의 해석의 결과에 기초하여 전력 소모 제어 알고리즘들 중에서 제3전력 소모 제어 알고리즘, 예컨대 제3DVFS(DVFS3)를 실행할 수 있다(S130).
제3DVFS(DVFS3)는 메모리 칩(223)의 최대 접합 온도(maximum junction temperature)에 연관된 온도, 예컨대 제3최대 온도(T13)를 기준으로 클락 신호 (CLK)의 주파수 및/또는 전압(Vdd)을 제어할 수 있다(S130).
여기서, 최대 접합 온도는 메모리 칩(223)의 정상적인 동작을 보증하기 위해 메모리 칩(223)에 구현된 소자, 예컨대 트랜지스터의 최대 접합 온도를 의미할 수 있다. 상기 연관된 온도는 실험적으로 측정 또는 계산될 수 있다.
제3DVFS(DVFS3)는 주기적으로 출력되는 온도 정보(TI)에 따라 처리 장치 (220) 및/또는 GPU(250)가 제3최고 온도(T13)와 제2최저 온도(T22) 사이에서 동작할 수 있도록 클락 신호(CLK)의 주파수 및/또는 전압(Vdd)을 제어할 수 있다 (S130).
그러나, 상기 특성 정보가 처리 장치(220)가 SiP 또는 PoP 이외의 패키지로 구현됨을 나타낼 때(S120), 처리 장치(220)는 제1상태를 갖는 감시 신호(DET)와 특성 정보의 해석의 결과에 기초하여 전력 소모 제어 알고리즘들 중에서 제n전력 소모 제어 알고리즘, 예컨대 제nDVFS(DVFSn)를 실행할 수 있다(S140).
제nDVFS(DVFSn)는 프로세서 칩(221)의 최대 접합 온도에 연관된 온도, 예컨대 제n최대 온도(T1n)를 기준으로 클락 신호(CLK)의 주파수 및/또는 전압(Vdd)을 제어할 수 있다(S140).
여기서, 최대 접합 온도는 프로세서 칩(221)의 정상적인 동작을 보증하기 위해 프로세서 칩(221)에 구현된 소자, 예컨대 트랜지스터의 최대 접합 온도를 의미할 수 있다. 상기 연관된 온도는 실험적으로 측정 또는 계산될 수 있다.
예컨대, 프로세서 칩(221)의 최대 접합 온도(예컨대, 125℃)는 메모리 칩 (223)의 최대 접합 온도(예컨대, 105℃)보다 높을 수 있다.
제nDVFS(DVFSn)는 주기적으로 출력되는 온도 정보(TI)에 따라 처리 장치 (220) 및/또는 GPU(250)가 제n최고 온도(T1n)와 제n최저 온도(T2n) 사이에서 동작할 수 있도록 클락 신호(CLK)의 주파수 및/또는 전압(Vdd)을 제어할 수 있다 (S140).
예컨대, 제3최고 온도(T13)는 제n최고 온도(T1n)보다 낮을 수 있다.
휴대용 장치(200)와 도킹 스테이션(300)이 서로 접속되지 않은 경우라도 처리 장치(220)는 동작 모드(또는 실행되는 애플리케이션) 별로 고유하게 할당된 전력 소모 제어 알고리즘(또는 전력 소모 제어 프로그램, 예컨대 DVFS)을 선택적으로 실행시킬 수 있다. 이때, 상기 동작 모드 별로 고유하게 할당된 전력 소모 제어 알고리즘은 메모리(260)에 저장될 수 있고 또한 처리 장치(220)에 내장될 수도 있다.
도 1부터 도 7을 참조하여 설명된 휴대용 장치의 전력 소모를 제어하는 방법은 컴퓨터로 읽을 수 있는 프로그램(또는 프로그램 코드)으로 작성되고 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체(computer readable storage medium)로 저장될 수 있다.
상기 프로그램(또는 프로그램 코드)은 컴퓨팅 장치, 예컨대 프로세서, 애플리케이션 프로세서, 또는 CPU에 의해 상기 컴퓨팅 장치에서 실행될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 휴대용 장치(100)의 전력 소모를 제어하는 방법, 컴퓨터 프로그램 제품, 및/또는 처리 장치(220)는 동적 온도 관리(dynamic thermal management(DTM)) 스킴(scheme)에 따라 휴대용 장치(100)의 표면 온도와 상관 관계가 있는 휴대용 장치(100)의 내부 온도를 동적으로 조절할 수 있다.
즉, 동적 온도 관리 스킴 또는 방법을 적용하는 기준 온도는 휴대용 장치 (100)의 표면 온도 또는 상기 표면 온도와 상관 관계가 있는 휴대용 장치(100)의 내부 온도이다.
상기 스킴 또는 방법은, 프로세서 칩(221)의 최대 접합 온도에 연관된 온도 및/또는 메모리 칩(223)의 최대 접합 온도에 연관된 온도를 측정하는 TMU(240)로부터 출력된 온도 정보(TI)를 활용하여 상기 최대 접합 온도를 동적으로 제어하기 위해, 처리 장치(220)로 공급되는 클락 신호(CLK)의 주파수 및/또는 전압(Vdd)을 제어할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
100; 시스템
200; 휴대용 장치
210; 제1유선/무선 통신 포트
220; 처리 장치
230; 레지스터
240; 온도 관리 유닛
250; 그래픽 프로세싱 유닛
260; 메모리
270; 조절 회로
271; 클락 관리 유닛
273; 클락 소스
275; 전력 관리 유닛
277; 전원
300; 도킹 스테이션

Claims (20)

  1. 도킹 스테이션과의 접속 여부를 감시(monitor)하는 단계; 및
    상기 감시의 결과에 따라, 전력 소모 제어 알고리즘들 중에서 어느 하나를 선택적으로 적용하는 단계를 포함하는 휴대용 장치의 전력 소모를 제어하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 감시하는 단계는,
    상기 도킹 스테이션과 핸드셰이킹(handshaking)을 통해 수행되는 전력 소모를 제어하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 전력 소모 제어 알고리즘들 각각은,
    서로 다른 동적 전압 및 주파수 스케일링(dynamic voltage and frequency scaling(DVFS))인 전력 소모를 제어하는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전력 소모 제어 알고리즘들 각각에 의해 제어되는 최고 온도와 최저 온도는 서로 다른 전력 소모를 제어하는 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 전력 소모를 제어하는 방법은,
    상기 휴대용 장치와 상기 도킹 스테이션이 서로 접속된 경우, 상기 휴대용 장치의 내부에 구현된 처리 장치(processing device)의 특성 정보를 해석하는 단계를 더 포함하며,
    상기 어느 하나는 상기 감시의 결과와 상기 해석의 결과에 기초하여 선택되는 전력 소모를 제어하는 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 특성 정보는,
    상기 처리 장치에 포함된 프로세서 칩과 메모리 칩의 접속 관계를 지시하는 정보인 전력 소모를 제어하는 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 특성 정보가 상기 프로세서 칩과 상기 메모리 칩이 수직 방향으로 구현됨을 지시할 때,
    상기 어느 하나는 상기 메모리 칩의 최대 접합 온도(maximun junction temperature)에 연관된 온도를 최고 온도로서 제어하는 전력 소모를 제어하는 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 특성 정보가 상기 프로세서 칩과 상기 메모리 칩이 수평 방향으로 구현됨을 지시할 때,
    상기 어느 하나는 상기 프로세서 칩의 최대 접합 온도에 연관된 온도를 최고 온도로서 제어하는 전력 소모를 제어하는 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 전력 소모 제어 알고리즘들 각각에 의해 제어되는 최고 온도와 최저 온도는 상기 휴대용 장치에서 실행되는 애플리케이션마다 서로 다른 전력 소모를 제어하는 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 어느 하나에 의해 제어되는 최고 온도는 상기 휴대용 장치의 표면 온도에 연관된 온도인 전력 소모를 제어하는 방법.
  11. 제1항에 있어서, 상기 전력 소모 제어 알고리즘들 각각은,
    상기 휴대용 장치의 내부 온도에 기초하여, 상기 휴대용 장치에 구현된 적어도 하나의 프로세서로 공급되는 클락 신호의 주파수와 전압 중에서 적어도 하나를 제어하는 전력 소모를 제어하는 방법.
  12. 제1항에 있어서, 상기 전력 소모 제어 알고리즘들 각각은,
    상기 휴대용 장치에서 실행되는 애플리케이션별로 할당되고,
    상기 전력 소모 제어 알고리즘들 각각에 의해 제어되는 최고 온도는 서로 다른 전력 소모를 제어하는 방법.
  13. 컴퓨터로 읽을 수 있는 프로그램을 저장하는 컴퓨터로 읽을 수 있는 저장 매체를 포함하며,
    컴퓨팅 장치에 의해 상기 프로그램이 수행될 때, 상기 컴퓨팅 장치는,
    도킹 스테이션과의 접속 여부를 감시하는 단계; 및
    상기 감시의 결과에 따라, 전력 소모 제어 알고리즘들 중에서 어느 하나를 선택적으로 실행하는 단계를 수행하는 컴퓨터 프로그램 제품(computer program product).
  14. 제13항에 있어서, 상기 어느 하나는,
    상기 컴퓨팅 장치의 온도 정보에 기초하여, 상기 컴퓨팅 장치에 포함된 적어도 하나의 처리 장치로 공급되는 클락 신호의 주파수 또는 전압 중에서 적어도 하나를 제어하는 컴퓨터 프로그램 제품.
  15. 도킹 스테이션과의 접속 여부를 감시하고 감시 신호를 출력하는 통신 포트; 및
    상기 감시 신호에 응답하여, 전력 소모 제어 알고리즘들 중에서 어느 하나를 선택적으로 실행시키는 처리 장치를 포함하는 전력 소모를 제어하는 시스템.
  16. 제15항에 있어서, 상기 시스템은,
    상기 처리 장치에 대한 특성 정보를 저장하는 스토리지(storage)를 더 포함하며,
    상기 처리 장치는,
    상기 감시 신호와 상기 특성 정보에 기초하여 상기 어느 하나를 실행시키는 시스템.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 어느 하나의 제어에 따라 상기 처리 장치로 공급되는 클락 신호의 주파수와 전압 중에서 적어도 하나를 조절하는 조절 회로를 더 포함하는 시스템.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 처리 장치의 주변 온도를 주기적으로 감지하고, 온도 정보를 출력하는 온도 관리 유닛; 및
    제어 신호들에 응답하여 상기 처리 장치로 공급되는 클락 신호의 주파수와 전압 중에서 적어도 하나를 조절하는 조절 회로를 더 포함하며,
    상기 어느 하나는 상기 온도 정보에 기초하여 상기 제어 신호들을 출력하는 시스템.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 전력 소모 제어 알고리즘들 각각에 의해 제어되는 최고 온도와 최저 온도는 상기 휴대용 장치에서 실행되는 애플리케이션마다 서로 다른 시스템.
  20. 제1통신 포트를 포함하는 휴대용 장치; 및
    상기 제1통신 포트와 핸드셰이킹하는 제2통신 포트를 포함하는 휴대용 장치를 포함하며,
    상기 휴대용 장치는,
    상기 제2통신 포트로부터 출력된 감시 신호에 응답하여, 전력 소모 제어 알고리즘들 중에서 어느 하나를 선택적으로 실행시키는 처리 장치를 포함하는 시스템.
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