TW484045B - Core computer with clock down feature - Google Patents

Description

484045 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（1) 本發明關於可轉移及移動的核心電腦，其具有一特性 使該電腦的處理器可在作業頻率的範圍內降頻或升頻，以 符合本文附件所執行之申請的需求。 發明背景 現代的電路設計技術使電腦變得越來越小，而單一核 心模組便可包含一電腦的所有系統級組件。「6,〇29，183」 美國專利描述該等電腦，稱爲可轉移核心電腦。核心電腦 是一種插附物件，包括電腦的所有內部組件，但卻沒有介 面。爲利於核心及其所插附處之插附物件間的通訊，其間 經由單一接頭，其供應電力予核心單元，並作爲核心及插 附物件間的資料匯流排。該共用接頭使核心電腦可***任 一裝置的主機，包括但不侷限於移動式電腦、膝上型電腦 -、穿戴式電腦、汽車、儀器、電子裝置（照像機、電視等）、 警報系統、大樓管理系統、辦公室裝置，諸如影印機、傳 真機、電話、個人通訊裝置及任合其他適合的插附物件。 在核心***該等插附物件之前，並不作爲一部電腦。其具 有所有的硬體，包括一部電腦，但缺少任何可使其爲己所 用的介面。緊密配合的插附物件提供介面並使其作爲一般 用途的電腦或單一用途的電腦。該核心電腦的可能性實際 上是無限的。然而，爲使該裝置的效能達到最大，將需要 提昇或降低該核心的計算電力以符合特定應用程式及插附 物件的需求。在許多例子中，應用程式大部份由插附物件 所定義。此將使核心可僅配置所需的資源，而不需浪費電 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 裝--- *. - 0 · (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) - 4 484045 A7 B7 五、發明說明（） 力或提供不需要的容量。此對於移動式裝置特別有利，其 係依靠電池供應電力。由於處理速度與電力消耗間有著直 接關聯，所以需要僅使用所需的最低處理速度來完整地執 行所需的應用程式。應用程式大部份由核心所插附之插附 物件所定義。使用可轉移核心電腦的可能插附裝置典型上 將依據其應用程式而改變處理速度/電力需求。（在本發明 的內文中，對於同指處理器的作業速度方面，處理電力及 處理速度是同義的。）個人數位助理（P D A )及行動電話比膝 上型電腦需要較少的作業處理電力，而膝上型電腦依次比 桌上型電腦需要較少的作業處理電力。結果，爲使核心電 腦的功能發揮到最大，其將需要依插附物件及/或在其內 所執行之應用程式的需求，而以不同的處理器頻率進行作 業。 . 一些公司曾引用本發明而企圖解決該問題。例如Intel® (其係美國加州95052，聖克拉拉市，Mission College大道 2 200號英特爾公司的註冊商標）便曾在其移動式處理器中開 發出一種降頻的特性，使該處理器可在偵測到交流（AC)電 力供應時，以最高的頻率速度作業。然而，當偵測到直流（ DC)(電池）電力時，其將使處理器降頻至約400兆赫（MHz)。 此舉的目的是當假設該移動式電腦的使用者需要稍慢的執 行該處理器，以便延長電池的使用時間時，便可使電池的 使用時間最長。然而，該特性是布林（真假邏輯）的性質，其 中其爲正常或直流狀態，不考慮將執行之功能的性質，只 考慮電源。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 裝--- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) f·- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 484045 A7 ______________________ B7 五、發明說明（3) 另一家公司’ Transmeta®(其係美國加州95054，聖克拉 拉巾’ Freedom Circle 3940號Transmeta公司的註冊商標）曾 設計一款新的處理器架構，藉著一軟體變形層環繞一非x 8 6 爲主的硬體引擎，並將x86指令轉換成母語的極長指令字組 (VLIW)硬體引擎。Transmeta®使用已知的「LongRun」電力 管理系統。在移動式裝置中，大部份傳統的X 8 6中央處理單 元（CPU)藉由在全速執行處理器與關掉處理器間快速地交換 ’而調節其電力消耗。藉改變開/關分配（「工作週期」）， 可獲得不同的性能等級。然而，以此方式，當重視時間的 應用程式需要時，處理器可立即關掉。此結果可能失靈， 諸如在播映電影時畫面中止，此可爲使用者察覺。對比之 下’ Transmeta®晶片可調整其電力消耗，而不需關掉。反 而是調整作業頻率。其非常地快，不需重新啓動作業系統 —’或經過中止及從隨機存取記憶體（RAM)重新啓動的緩慢程 序。結果’軟體可持續地監控處理器的需求，並動態地選 取執行應用程式所需的正確頻率（及電力消耗）。此切換足夠 快地使使用者不易察覺。軟體亦有能力調整處理器的作業 電壓’因爲較低的電壓可用於支援較低的作業頻率。由於 電力是電壓的平方，所以可明顯地延長電池的使用時間。 然而’此系統的缺點是其僅可在Transmeta®處理器平台工 作’無法存在於主宰目前電腦市場的X 8 6平台，諸如I n t e 1 ® 、AMD®、Cyrix®及Motorola®等廠牌的產品。沒有本發明 的協助’在將核心***裝置之後，Transmeta®系統將無法 與例如行動電話或單一功能應用程式插附物件等藉不同處 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

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理速度、作業系統或二者兼具而啓動的物件一同作業。 S lit ’需要一種系統，其可普遍地用於以可轉移核心 ®腦系統爲主之x86或其他微處理器的啓動，調整處理器頻 $ i « Λ胃插附物件類型及其中所執行應用軟體性質相稱 的作業系統，而其可避免上述缺點。 發明槪沭 S Μ本:發明的一個目標是提供可克服所提及缺點的核 心電腦的提昇。 ## s月的另一個目標是提供獨特的微處理器管理系統 本發明的又進一步目標是提供降頻特性，以調整移動 式核心電腦的系統性能以滿足應用程式及插附物件的需求 --裝— -· * · (請先閱讀背面之注咅？事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本發明的再另一目標是提供一系統，以調整核心電腦 中的微處理器，執行用於特定插附物件的最佳速度。 本發明的再又進一步目標是提供一用於核心電腦的系 統管理工具’當該核心電腦使用直流電作業時，便尋求電 力的最小浪費。 本發明的再又另一目標是提供一核心電腦系統的提昇 ’當系統電力啓動時，偵測該核心所插附之插附物件的類 型，並據以調整系統性能。 本發 該些及其他目標一般經由一具有降頻特性之 移動式及可轉移之核心電腦而完成。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 484045 A7 B7 五、發明說明（5) 本發明及具體實施例的詳細說明 所揭示的發明經由使用可移轉的核心電腦克服先前技 藝的缺點，該電腦倂入降頻的特性以調整系統性能，符合 所配合之插附物件及其中執行的作業系統/應用程式的需 要。該需求由插附物件或該核心經由一電氣接頭傳達予其 他物件。其包括將微處理器的速度降頻，以及僅將所需的 作業系統載入系統記憶體。該等特性的明顯利益是在插附 物件可以較低的速度充份地作業而無顯著的性能下降的情 況下，可增加電池使用時間；在不考慮電池的情況下（具有 諸如交流等其他電力或熱轉電池的能力），可以最佳速度作 莱的能力，依據軟體或周邊需求（語苜對於鍵盤輸入）而改變 處理速度的能力；依據該核心所插附之插附物件而執行不 -同作業系統或圖形使用者界面的能力；不執行不需要之軟 體而使系統性能達到最大的能力；以及最後降低由結合微 處理器的執行所增加的熱。此將在整個所揭示及申請專利 的範圍中被稱爲「降頻」或「降頻特性」。 本發明關於一'核心電腦’較具體地是一插附物件，一* 核心電腦插附該插附物件，其將依據電力的可得性、軟體 的需求以及該插附物件的預期用途而調整該核心電腦的性 能。該核心電腦自身包括一般用途的電腦系統，其可插附 多項插附物件。核心電腦的類型描述於「5,999,952」及「 6,029，183」美國專利中。此間以提及方式將該二項專利所 揭示的內容倂入本發明中。該插附物件規定該電腦的特性 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

484045 A7 B7 五、發明說明（6) 及功能。傳統地，電腦廠商努力以提昇電力需求來提供處 理器性能的提昇。如本技藝中所熟知的，處理器速度與電 力消耗間有直接的關係。在桌上的環境中，並無限制的問 題，因爲實際上經由交流插座有無限制的電力供應。因而 ’使用者在此環境中總是希望使處理速度達到最快。然而 ，在移動式及遠端環境中，電力受限於電池使用時間，其 對於達到電腦裝置作業最長的時間以及提供完整的性能是 重要的。由於該插附物件的性質及需求，其可能需要以部 份的性能換取電池使用時間的延長。具體地，在單一用途 的插附物件中，諸如通訊裝置或個人數位助理，其中插附 物件執行最小的作業系統，該核心電腦的最大處理速度的 一部份便足以達成完整的性能。結果便將實現顯著的電力 節省及電池使用時間的延長。 . 本發明將使一插附物件或替代地使軟體或嵌入該核心 中的指令可告知該核心電腦，其（在處理器性能及軟體方面） 將需要何種資源以便以充份的性能來作業。由於本發明的 核心電腦將用於多件插附物件，所以該些資源將在速度需 求及軟體需求方面，由一件插附物件改變至另一插附物件 。這是由於所使用的軟體將依據插附物件之特性的緣故。 舉例而言，在一具體實施例中，該核心可插附於一桌上型 個人電腦插附物件中，並判將以其最大的處理速度及最有 能力的作業系統版本進行作業。然而，若該核心稍後插附 於一電話插附物件中，那麼其將僅需最大處理速度的部份 便可達到令人滿意的性能，而且可預判的是該作業系統將 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） • 裝—— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) . 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 484045 A7 B7 五、發明說明（7) 較桌上型物件所需者簡單。電話功能可以1 0 0兆赫的速度範 圍便足以執行，因而延長了電池使用時間，此將是延伸核 心元件功能的重要特性。此外，當核心開啓且偵測其在一 電話插附物件中時，其將僅載入電話的作業系統於記憶體 中〇 其亦需要具有一手動控制開關，以便使用者依據當時 需要，不顧其電力限制，而可確保處理器的最大作業速度 。此將使核心轉換爲預設作業模式，其中於啓動時選擇最 大的系統性能及最完整的作業系統。 爲具有本發明範例之具體實施例之效益的特性，將予 以提供。在一方案中，核心電腦的使用者將其插附於一行 動電話插附物件中，後者包括介面及通訊硬體，但缺少處 理器。核心單元偵測到其爲一使用簡單作業系統並具有低 -處理器需求的行動電話插附物件。因而以該核心之最大處 理速度的部份將可足以達到完整的系統性能。結果將不因 在該電話中以500兆赫執行處理器而浪費電力，僅以1/4的速 度執行將不致明顯地影響該裝置的性能。 在又另一具體實施例中，核心裝置可插附於汽車中， 以提供行進相關資訊、網際網路內容、全球定位系統（GPS) 資訊等等。在此環境中，汽車具有相當不受限制的電力供 應，可要求其以相對於單一用途之插附物件較高的頻率執 行處理器。然而，在此同時，使用者可需要較桌上型或膝 上型物件爲少的處理電力，因其僅需要某些特定的功能。 意即，一些車輛駕駛在駕車時判將不執行精密的應用程式 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 的 --------------^ -裳--------訂---------線I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 484045 A7 B7 _ 五、發明說明（8) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ’因而可能以最筒速度執行而造成車輛電力的浪費，因爲 目則車內的每一行進裝置的確減少了對於諸如電動窗、天 窗等電氣裝置可用的電力。換言之，系統需要足夠的彈性 以便兼顧乘客可使用裝置並需要最大運算電力以執行較精 密之應用程式的情況。在此情況中，使用者將選擇降頻特 性的手動控制開關。該控制開關的選擇將使得電腦以最大 的頻率執行，並載入最有能力的作業系統版本。 在又另一具體實施例中，諸如以直流電力執行的膝上 型電腦，其可能需要減少25 %的頻率以獲得較長的電池使用 時間。在膝上型電腦中，其亦可能需要保持以降低的頻率 執行’以便減緩處理器所產生的熱，其可能造成其他系統 元件的壓力。即使膝上型電腦使用與桌上型電腦相同的作 業系統’但使用者通常願意放棄若干桌上型電腦的性能， -以獲得機動性及延長的電池使用時間。然而，當相同的核 心插附於桌上型電腦或任何交流電力控制系統、機械工具 等時’便具有無限制的電力供應及足夠的散熱，其將需要 以最大的速度執行核心單元可用之最精密的作業系統。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制取 如此一來，對每一需要使用最快速度的應用程式而言 ’無需在昂貴的已減少的電池使用時間上使用過度的處理 能力。每一應用程式以相關的作業系統及系統性能而最有 效的執行，而核心電腦的整體彈性經由利用本發明而發揮 極致。此外，對特定插附物件而言，只有所需的作業系統 於啓動系統時被載入記憶體中。 本發明可將多個不同的具體實施例歸納爲建設性的例 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 44 484045 A7 B7 五、發明說明（9) 子。在一具體實施例中，在核心單元本身將有一額外的接 腳或接頭’而在插附物件中將有一匹配的插座或接合的接 頭，該插附物件將在系統啓動時通知該核心所插附的物件 類型。由此訊息，核心電腦將「知道」將載入何種作業系 統，以及將微處理器設定爲何種作業頻率。 在另一具體實施例中，核心電腦本身或是插附物件將 包含一內含嵌入程式碼的基本輸出入系統（B 10 S )晶片，其 識別或偵測插附物件的性質，以便核心電腦將載入正確的 作業系統，並選擇適當的微處理器作業頻率。 在又另一具體實施例中，核心電腦本身將於啓動時執 行儲存於該電腦之靜態記憶體中的一系列系統檔案，該些 檔案之一使得該電腦執行一程式碼，其將判斷該核心所插 附之插附物件的性質，並載入正確的作業系統，及調整系 J充的性能，以符合該插附物件及作業系統的需求。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 上述具體實施例的另一特性是，其可讓使用 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 於可移轉核心電腦之 作爲降頻特性之管理 等工具係由電腦插附 ίί夺從一可能插附物件 降頻特性的規則集。該特性 工具的軟體應用程式而得以 物件及核心單元內部所執行 能作業 亦可指 業頻率 製到核 具 檢視表來指定每一插附物件 系統表指定有關每一插附物件的作業系統 明用於每一裝置/作業系統對的作業頻率 該軟體管理工具，該規則集 ’而無法進行重新定義。 般技術者即可理解，在不偏 的部份。若無 心電腦或裝置 有本技藝中一 者定義用 藉由包含 實現。該 。使用者 ，並從可 。使用者 或最大作 將難以複 離本申請 •終· 297公釐） (CNS)A4 規格(21〇 : 484045 A7 _B7_五、發明說明（1〇)專利的精神或範圍下，可想像許多其他建設性的具體實施例。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 言’ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 4

Claims (1)

1. 484045 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 1. 一種具有降頻特性的電腦系統，包括第一及第二電 腦結構，該第一電腦結構包括一可移轉的核心電腦單元’ 該第二電腦結構包含一插附物件及整合介面，當與該第一 電腦結構電氣接觸並接合時，其便產生第三機能的電腦結 構或第三結構，該第一結構大體上包括一電腦的所有內部 系統元件，該第二結構包括使用者介面及實體部份，以接 收該第一結構，該第一及第二結構當彼此未接合時並不具 有電腦的功能，該第一結構操作以判斷將接合之第二結構 的性質及將由第三機能的電腦結構執行之應用程式，並調 整其內含微處理器的作業速度及載入將執行第三結構之功 能的適當作業系統。 2 .如申請專利範圍第1項之電腦系統，其中位於該第一 及第二結構之間的電氣接頭是用於判斷該第二結構的性質 〇 3·如申請專利範圍第2項之電腦系統，其中在該接頭上 的一或多根接腳是用於判斷該第二結構的性質。 4 .如申請專利朝圍弟1項之電腦系統，其中該第一'結構 在第三結構切換進入電源開啓狀態時判斷該第二結構的性. 質。 5 ·如申請專利範圍第1項之電腦系統，其中在該第〜結 構中的基本輸出入系統使得該電腦執行電腦程式碼，以判 斷該第二結構的性質。 6 ·如申請專利範圍第1項之電腦系統，其中該第二結構 發送資訊予第一結構以判斷其本身的性質。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐） 裝—— 「請^^讀^-面之注意事項再填寫本頁) 訂· 484045 A8 B8 C8 D8 A、申請專利範圍 7.如申請專利範圍第5項之電腦系統’其中該資訊是當 第三結構電力啓動時進行發送的。 裝—— (，請先^讀背面之注意事項再填寫本頁) 8 .如申請專利範圍第1項之電腦系統，其中該降頻特性 包括一手動控制裝置。 9.如申請專利範圍第1項之電腦系統’進一步包括一軟 體應程式以便定義該降頻特性的規則集。 1 〇. —種具有降頻特性的電腦系統’包括第一電腦結構 及第二介面結構， 結合該第一及第二結構以製造第三機能的結構之裝置 自動判斷第二結構之性質的裝置， 自動調整第一結構之中央處理單元速度以控制第三結 構之系統性能的裝置， . 以及自動將第一結構內含之非揮發性記憶體中的作業 系統載入第三機能的結構之裝置。 11. 如申請專利範圍第8項之電腦系統，進一步包括位於 該第一電腦結構中的裝置，以偵測該第二介面結構的性質 〇 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 12. 如申請專利範圍第8項之電腦系統，進一步包括位於 該第二電腦結構中的裝置，以傳達自身特色的充份資訊予 該第一電腦結構。 13. —種調整電腦系統之作業頻率的方法，包括下述步 驟： 連繫第一核心電腦結構及第二介面插附物件，以形成 -10- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱〉 484045 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 第三操作的電腦裝置或第三裝置， 當該第三裝置電力啓動時，檢測該插附物件的性質 率 頻 業 作 口吝 彐二 理 處 微 的 置 裝 三 第 該 整 1三口 動 0 測 檢 該 據 依 心 核 一 第 該 將 0 置 裝 三 第 該 爲 入 載 統 系 _業 測作 檢當 該適 據的 依中 及體 以憶 記 性 發 揮 非 之 構 結 腦 r請讀t面之注意事項再填寫本頁) ^--------tr---------. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）