KR102817231B1 - An power-saving computer system by controlling the power according to CPU usage rate and controlling method therefor - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 각종 실행앱들이나 파일들에 따른 사용자의 작업습관에 다른 데이터(CPU 주파수 및/또는 코어전압)들인 '사용자 작업습관 데이터'를 미리 저장하여 두고, 현재 실행앱(실행앱들의 세트)이나 파일들을 파악하여 미리 저장되어 있는 '사용자 작업습관 데이터'가 dB에 존재하면 곧바로 그러한 데이터에 따라 CPU를 구동하고, 그렇지 않은 경우에는 CPU의 동작 상태에 따른 CPU 사용율에 따라 최적의 구동방식(CPU 주파수 및/또는 코어전압)을 선형회귀모델에 의해 설정하도록 함으로써, CPU 성능의 저하 없이도 최적으로 절전이 가능한 절전형 컴퓨터 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a power-saving computer system capable of optimally saving power without lowering CPU performance, and a method for controlling the same, by pre-saving 'user work habit data', which is data (CPU frequency and/or core voltage) different from the work habits of a user according to various running apps or files, and immediately operating the CPU according to such data if the 'user work habit data' stored in advance by identifying currently running apps (a set of running apps) or files exists in dB, and otherwise setting the optimal operating method (CPU frequency and/or core voltage) according to the CPU usage rate according to the operating state of the CPU by a linear regression model.
Description
본 발명은 컴퓨터 메인보드의 현재 CPU의 동작 상태(사용율)를 파악하여, CPU의 동작 상태에 따른 CPU 사용율에 따라 최적의 구동방식(CPU 주파수 및/또는 코어전압)을 선형회귀모델에 의해 설정하도록 함으로써, CPU 성능의 저하 없이도 최적으로 절전을 행하여 전체 컴퓨터 시스템에서 소요되는 에너지를 절감하는 절전형 컴퓨터 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a power-saving computer system and a control method thereof, which reduces energy consumed by the entire computer system by determining the current operating state (usage rate) of the CPU of a computer main board and setting an optimal operating method (CPU frequency and/or core voltage) according to the CPU usage rate according to the operating state of the CPU by a linear regression model, thereby optimally saving power without lowering CPU performance.
종래의 컴퓨터 전원공급장치는, 도 1에서 보는 바와 같이, SMPS와 같은 파워서플라이(20)가 메인보드(10)의 SIO(12)와 24핀으로 연결되어 있으며, 그 중 하나는 +5V의 스탠바이 전압(+5VSB)의 인가용이다. As shown in Fig. 1, a conventional computer power supply device has a power supply (20) such as SMPS connected to the SIO (12) of the main board (10) with 24 pins, one of which is for applying a +5V standby voltage (+5VSB).
사용자가 PC 케이스의 파워스위치(미도시됨)를 누르면, 이와 기구적으로 연결된 파워 버튼(13)이 눌려지고, 파워 버튼(13)이 SIO(12)로 제1 신호(PWRBTN#)를 보내며, 다시 SIO(12)는 파워서플라이(20)로 파워온 신호선(PSON#)을 활성화하며, 칩셋(14)으로는 제2 신호(PWRBTN#_SB)를 발하는바, 파워서플라이(20)는 CPU(11) 및 칩셋(14)으로 파워굳 신호(PWROK) 신호를 보내서 이를 알리며, 이후 메인 보드로 파워가 공급되도록 한다. When a user presses the power switch (not shown) of a PC case, a power button (13) mechanically connected thereto is pressed, and the power button (13) sends a first signal (PWRBTN#) to SIO (12), which in turn activates a power-on signal line (PSON#) to the power supply (20) and sends a second signal (PWRBTN#_SB) to the chipset (14). The power supply (20) notifies the CPU (11) and the chipset (14) of this by sending a power good signal (PWROK) signal, and then supplies power to the main board.
미설명 부호 15는 칩셋의 리셋 버튼이며, 16은 배터리이고, 17은 리쥼 리셋(17)이며, 18은 LAN이다. 그외에도, CPU 및 칩셋과 연결된 AC, FWH, 슈퍼IO(19), AGP 슬롯, PCI 슬롯, IDE 등이 접속되어 있다.The unexplained symbol 15 is the reset button of the chipset, 16 is the battery, 17 is the reset (17), and 18 is the LAN. In addition, AC, FWH, super IO (19), AGP slot, PCI slot, IDE, etc., which are connected to the CPU and chipset, are connected.
한편, 전술한 바와 같이, 파워서플라이(20)와 메인보드 간에는 비작동시에도 +5V의 대기전력이 인가되는바, 시동 버튼의 인식 및 원격시동의 인식 등을 위해 약 1W의 대기전력을 필요로 한다. Meanwhile, as described above, a standby power of +5 V is applied between the power supply (20) and the main board even when not in operation, and a standby power of about 1 W is required for recognition of the start button and remote start, etc.
그리고, 이는 개별적으로는 결코 높지 않은 소비전력이나, 일 기관 전체로는, 나아가 일 국가 전체로는 막대한 에너지의 낭비로 이어지게 된다.And, although this is not a high power consumption individually, it leads to a huge waste of energy for the entire organization and even for the entire country.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 전원 콘센트 자체에서 전원을 완전 차단하여 대기전력을 제로로 만드는 스위치를 갖는 콘센트가 개발돼 있는가 하면 (제1 종래기술), 한편으로는 대한민국 특허공개 제2013-0043923호 (전원공급장치 및 그를 포함하는 화상형성장치) 와 같이, 파워 스위치의 온/오프를 인식하여 전원을 완전 차단하기 위한 별도의 추가적인 복잡한 장치를 제안하기도 한다(제2 종래기술).To solve these problems, an outlet having a switch that completely cuts off the power to the outlet itself to make standby power zero has been developed (first prior art), while on the other hand, a separate, additional, complex device has been proposed to completely cut off the power by recognizing the on/off status of the power switch, as in Korean Patent Publication No. 2013-0043923 (Power supply device and image forming device including the same) (second prior art).
그러나, 상기 제1 종래기술의 경우, 그럼에도 불구하고 현실적으로 여러가지 이유로, 사용자가 콘센트의 전원 완전 차단 스위치를 오프하지 않고 자리를 뜨는 경우가 대부분이며, 제2 종래기술의 경우, 대단히 복잡하고 고비용의 별도의 장치를 추가하여야 하므로, 이러한 장치를 일반 PC에 장착하기가 주저되는 것이 사실이다.However, in the case of the first prior art, in reality, there are many cases where users leave their seats without turning off the complete power cut-off switch of the outlet for various reasons, and in the case of the second prior art, it is true that it is difficult to install such a device in a general PC because a separate, very complex and expensive device must be added.
이에, 본 발명자는, 아주 단순하면서도 자동으로 대기전력을 최소화한 컴퓨터 전원공급장치를 제공하기 위한 것으로, 대한민국 특허 제1328393호 (명칭: 대기전력이 절감되는 컴퓨터 전원공급장치) 를 제안한 바 있는바, 이를 제3 종래기술로서 설명한다.Accordingly, the inventor of the present invention has proposed Korean Patent No. 1328393 (Title: Computer power supply device with reduced standby power) to provide a computer power supply device that is very simple and automatically minimizes standby power, and this is described as the third prior art.
상기 제3 종래기술은, 도 2에서 보듯이, CPU(11), SIO(12), 파워 버튼(13), 칩셋(14), 리셋 버튼(15), 제1 배터리(16), LAN(18) 및 슈퍼IO(19)를 갖는 메인 보드(10); 상기 메인 보드에 전원을 공급하는 SMPS(20); 상기 SMPS의 대기전력 공급을 제어하는 마이컴(30); 상기 메인보드와 SMPS 간의 신호 및 대기전력 커넥팅을 매개하는 파워 커넥터(60); 및 상기 마이컴의 제어에 따라 대기전력 온/오프를 스위칭하는 스위칭부(40); 를 포함하여 이루어지며, 상기 마이컴(30)은 파워 전원의 대기전력(5VSB)을 상기 스위칭부(40)에 의해 제어함으로써, 메인보드에 공급되는 대기전원을 통제하는 것을 특징으로 한다.The above third prior art comprises, as shown in FIG. 2, a main board (10) having a CPU (11), SIO (12), a power button (13), a chipset (14), a reset button (15), a first battery (16), a LAN (18), and a super IO (19); an SMPS (20) supplying power to the main board; a microcomputer (30) controlling standby power supply of the SMPS; a power connector (60) mediating signal and standby power connection between the main board and the SMPS; and a switching unit (40) switching the standby power on/off according to the control of the microcomputer; and the microcomputer (30) is characterized in that it controls the standby power supplied to the main board by controlling the standby power (5VSB) of the power supply by the switching unit (40).
즉, 상기 제3 종래기술의 전원공급장치는, 도 2에서 보는 바와 같이, 기존의 CPU(11), SIO(12), 파워 버튼(13), 칩셋(14), 리셋 버튼(15), 배터리(16), 리쥼 리셋(17), LAN(18), 슈퍼IO(19) 등을 갖는 메인 보드(10)와, 상기 메인 보드에 전원을 공급하는 SMPS(20), SMPS의 대기전력 공급을 제어하는 마이컴(30) 및 마이컴의 제어에 따라 대기전력 온/오프를 스위칭하는 스위칭부(40)를 포함하여 이루어진다. 미설명부호 '50'은 PC 케이스의 파워스위치이며, '60'은 메인보드와 SMPS 간의 파워 커넥터이다.That is, the power supply device of the third prior art, as shown in Fig. 2, comprises a main board (10) having a conventional CPU (11), SIO (12), power button (13), chipset (14), reset button (15), battery (16), reset (17), LAN (18), super IO (19), etc., an SMPS (20) for supplying power to the main board, a microcomputer (30) for controlling the standby power supply of the SMPS, and a switching unit (40) for switching the standby power on/off according to the control of the microcomputer. Unexplained reference numeral '50' is a power switch of the PC case, and '60' is a power connector between the main board and the SMPS.
상기 제3 종래기술에서는, 파워 커넥터(60)가 메인보드(10)와 SMPS(20) 간의 신호 및 대기전력 커넥팅을 매개하는바, SMPS(20)와 상기 파워 커넥터와는 23개 핀으로 접속되어지고, 대신 하나의 핀인 +5V 대기전력선(+5VSB)은 파워 커넥터 대신 마이컴(30) 및 스위칭부(40)와 접속되어 진다는 점이 도 1의 종래의 전원공급장치와 상이하다. 상기 스위칭부(40)는, 파워스위치용 IC이거나, FET 회로로 이루어질 수 있다.In the above third prior art, the power connector (60) mediates the signal and standby power connection between the main board (10) and the SMPS (20), and the SMPS (20) and the power connector are connected with 23 pins, and instead, one pin, the +5V standby power line (+5VSB), is connected to the microcomputer (30) and the switching unit (40) instead of the power connector, which is different from the conventional power supply device of Fig. 1. The switching unit (40) may be an IC for a power switch or may be formed of a FET circuit.
이외에도, 마이컴(30)은, SMPS(20)로부터 SMPS굳 신호(PS_ON#) 혹은 파워굳 신호(PWR_ON) 중의 어느 하나 혹은 양자 모두의 신호를 SMPS(20)로부터 수신받는다. 상기 파워굳 신호(PWR_ON)는 CPU(11) 및 칩셋(14)으로도 인가된다. In addition, the microcomputer (30) receives either one or both of the SMPS good signal (PS_ON#) or the power good signal (PWR_ON) from the SMPS (20). The power good signal (PWR_ON) is also applied to the CPU (11) and the chipset (14).
한편, 상기 마이컴(30)은 또한, 외부의 케이스 파워 스위치(50)로부터의 스위칭 신호(CASE_PWR_BTN)에 의해 대기전력 공급 개시 동작을 시작하게 되며, 이에 따라 +5V의 대기전력(+5VSB)을 상기 스위칭부(40)를 통해 5V 대기신호(P5V_STBY)로서 메인 보드(10)로 인가하게 되는바, 상기 스위칭부(40)는 상기 마이컴(30)의 제어신호(5VSB_SW)가 '온'일 경우에, 상기 SMPS(20)로부터의 +5V 대기전력(+5VSB)을 5V 대기신호(P5V_STBY)로서 메인 보드(10)로 인가하게 된다. Meanwhile, the microcomputer (30) also starts a standby power supply start operation by a switching signal (CASE_PWR_BTN) from an external case power switch (50), and accordingly, the +5 V standby power (+5VSB) is applied to the main board (10) as a 5 V standby signal (P5V_STBY) through the switching unit (40). When the control signal (5VSB_SW) of the microcomputer (30) is 'on', the switching unit (40) applies the +5 V standby power (+5VSB) from the SMPS (20) as a 5 V standby signal (P5V_STBY) to the main board (10).
SMPS(20) 파워 커넥터로부터 메인보드(10) 파워 커넥터로 PC 정상동작 전력 +12V 및 -12V 라인, +5V 대기전력선 및 +3.3V 전력선, 그리고 파워굳(PWR_ON) 신호가 간다. 다만, 5V 대기전력선(5VSB)은, 스위칭 장치(40)로 가며, 다시 스위칭 장치(40)에서 메인보드 파워 커넥터로 대기전력 신호(P5V_STBY)가 간다.From the SMPS (20) power connector, the PC normal operation power +12V and -12V lines, +5V standby power line and +3.3V power line, and power good (PWR_ON) signal go to the main board (10) power connector. However, the 5V standby power line (5VSB) goes to the switching device (40), and the standby power signal (P5V_STBY) goes from the switching device (40) to the main board power connector.
더욱이, 마이컴(30)으로부터 스위칭부(40)로 대기전원 스위치 신호(5VSB_SW)가, 그리고 메인 파워 버튼(12)으로 파워 버튼 신호(MB_PWR_BTN)가 간다.Furthermore, a standby power switch signal (5VSB_SW) goes from the microcomputer (30) to the switching unit (40), and a power button signal (MB_PWR_BTN) goes to the main power button (12).
역으로, 메인보드(10) 파워 커넥터로부터 SMPS(20) 파워 커넥터로 SMPS굳(PS_ON#) 신호가 간다.Conversely, the SMPS good (PS_ON#) signal goes from the main board (10) power connector to the SMPS (20) power connector.
이들 동작을 더 상세히 설명하면, 먼저, 상기 제3 종래기술의 마이컴(30)은 파워 전원의 대기전력(5VSB)을 상기 스위칭부(40)에 의해 제어함으로써, 메인보드에 공급되는 전원을 통제하는데, 보통 전원이 오프되는 것은 커넥터 간의 오가는 파워굳(PWR_ON) 및/또는 SMPS굳(PS_ON#) 신호를 마이컴에서 감지하여, 전원이 오프일 경우에는 5V 대기전원을 오프해 주면 된다. 즉, 이 경우, 메인보드에 대기전력이 공급되지 않기 때문에, 컴퓨터의 전원을 켤 수 없는 것이다. To explain these operations in more detail, first, the microcomputer (30) of the third prior art controls the standby power (5VSB) of the power supply by the switching unit (40), thereby controlling the power supplied to the main board. Usually, when the power is turned off, the microcomputer detects the power good (PWR_ON) and/or SMPS good (PS_ON#) signals going back and forth between the connectors, and when the power is off, the 5V standby power is turned off. That is, in this case, since the standby power is not supplied to the main board, the computer cannot be turned on.
한편, PC 사용자가 케이스 파워 스위치(50)를 누르면, 이 신호에 의해 상기 제3 종래기술의 마이컴(30)이 활성화되며, 마이컴은 커넥터 간의 오가는 파워굳(PWR_ON) 및/또는 SMPS굳(PS_ON#) 신호를 감지하여, 전원이 온일 경우에는 스위칭부(40)로의 제어신호(5VSB_SW)를 턴온하여, 5V 대기전원(5VSB)이 메인보드로 인가되도록 하는 것이다. 아울러, 메인보드의 파워 버튼(13)이 온되면, SIO(12)로 입출력 개시명령이 하달되고, SIO(12)는 파워 커넥터(60)를 통해 SMPS(20)로 파워서플라이굳(PS_ON#)을 발하는바, SMPS는 상황이 정상일 경우, 파워굳(PWR_ON) 신호를 역시 커넥터(60)를 통해 메인보드(10)로 전달하면서, 메인보드 동작전원(+12V)를 활성화하는 것이다.Meanwhile, when a PC user presses the case power switch (50), the third prior art microcomputer (30) is activated by this signal, and the microcomputer detects the power good (PWR_ON) and/or SMPS good (PS_ON#) signals going back and forth between the connectors, and when the power is on, it turns on the control signal (5VSB_SW) to the switching unit (40), so that the 5V standby power (5VSB) is applied to the main board. In addition, when the power button (13) of the main board is turned on, an input/output start command is sent to the SIO (12), and the SIO (12) issues a power supply good (PS_ON#) to the SMPS (20) through the power connector (60). When the situation is normal, the SMPS transmits the power good (PWR_ON) signal to the main board (10) through the connector (60) while activating the main board operating power (+12V).
따라서, 상기 제3 종래기술에 의하면, 컴퓨터 기동 시스템의 대기전력에 해당하는 1W의 대기전력을 소비하지 않고, 마이컴의 대기전력에 해당하는 0.1W 정도의 대기전력만으로 스탠바이 및 컴퓨터 기동이 가능해 진다는 장점이 있다.Therefore, according to the third prior art, there is an advantage in that standby and computer startup are possible with only about 0.1 W of standby power corresponding to the standby power of a microcomputer, without consuming 1 W of standby power corresponding to the standby power of a computer startup system.
그런데, 시스템 전원 '온' 및 '오프' 상태만을 갖는 종래의 시스템과 달리, 최근의 PC들은 S1 내지 S5 모드를 채택하여, 다양하게 세분화된 모드를 채택하고 그에 따라 속도와 자원 활용도를 높인 가장 효율적인 시스템 동작을 하게 된다. 참고로, S0 모드는 컴퓨터 동작 모드이고, S1 모드는 프로세서가 아이들(idle) 상태로서 저전력 공급 상태이나 여전히 램에 전원이 공급되어야 하는 상태이고, S2 모드는 프로세서가 딥슬립(deep sleep)모드로서 그러나 여전히 램에 전원이 공급되는 상태이며, S3모드 (절전/대기모드)의 경우는 데이터를 메모리에 저장하고 최소 전원을 유지하는 방식이기 때문에 이 경우에도 여전히 +5V SB를 OFF하면 안 된다. 이때 DDR 메모리의 타입에 따라 조금씩 다르게 출력되지만 VDD 전원이 1.2~1.5V가 계속 유지되는바, 이때에는 메모리와 RTC등 일부에만 전원이 공급된다. 반면, S4 모드 (최대절전모드) 에서는 데이터를 하드디스크에 저장하고 시스템의 모든 전원을 끈다. 즉, 전원 OFF와 거의 동일한 상태가 된다. 이때에는 메모리의 VDD 전원은 전원 OFF 때와 같이 0V 출력된다. 따라서, VDD 신호 하나로 대기전력 차단과 관련한 체크가 가능하게 되는 것인바, 다시 정리하자면, 시스템 대기전력을 OFF 조건인 전원 OFF 및 S4 모드의 경우에는 VDD 신호는 0V이고, 대기전력 ON 조건인 시스템 동작(전원 ON 상태) 및 S3(절전/대기 모드)의 경우에는, VDD 신호는 1.2~1.5V 를 출력하게 된다.However, unlike conventional systems that only have the system power 'on' and 'off' states, recent PCs adopt S1 to S5 modes, adopting various subdivided modes and thus achieving the most efficient system operation with increased speed and resource utilization. For reference, S0 mode is the computer operation mode, S1 mode is the state where the processor is idle and supplies low power, but power must still be supplied to the RAM, S2 mode is the state where the processor is in deep sleep mode, but power is still supplied to the RAM, and in the case of S3 mode (power saving/standby mode), data is stored in memory and minimum power is maintained, so even in this case, +5V SB should not be turned off. At this time, although the output is slightly different depending on the type of DDR memory, the VDD power is continuously maintained at 1.2~1.5V, and power is supplied only to some parts such as the memory and RTC. On the other hand, in S4 mode (maximum power saving mode), data is stored in the hard disk and all power of the system is turned off. In other words, it is almost the same as power OFF. At this time, the VDD power of the memory is output as 0V as when the power is OFF. Therefore, it is possible to check for standby power cut-off with a single VDD signal. To summarize, in the case of the system standby power OFF conditions, such as power OFF and S4 mode, the VDD signal is 0V, and in the case of the standby power ON conditions, such as system operation (power ON state) and S3 (power saving/standby mode), the VDD signal outputs 1.2 to 1.5V.
따라서, 이와 같은 최근의 S0~S5 모드를 갖는 시스템의 경우에는, 상기 제3 종래기술의 경우에도, 이러한 대기전력을 차단하기 위해서는 전원의 상태를 모두 확인할 필요가 있는데, 종래의 방법으로는 1) SMPS 내부에 인가되는 전류를 측정하거나, 2) '파워굳' 등의 몇 가지 신호를 더 확인하여 체크하였는데, 1) 전류를 체크하는 경우 고가의 ADC(Analog to Digital Converter) 및 주변회로가 필요하여 대기전력 1W를 줄이는 비용대비 효용가치가 없으며, 2) 또한 '파워굳' 등의 신호를 통하여 체크하는 경우 하나의 신호로 모든 전원을 확인할 수 없기 때문에 여러 신호를 입력받고 전원상태를 체크하기 위하여 복잡한 구조를 가지고 있어 생산 효율성이 떨어진다는 문제점이 발생한다.Accordingly, in the case of a system having such a recent S0~S5 mode, even in the case of the third prior art, in order to block this standby power, it is necessary to check the status of all power supplies. In the conventional method, 1) measuring the current applied inside the SMPS, or 2) checking by checking several more signals such as 'power good', but 1) in the case of checking the current, an expensive ADC (Analog to Digital Converter) and peripheral circuits are required, so there is no cost-effectiveness in reducing 1W of standby power, and 2) in the case of checking through a signal such as 'power good', since all power supplies cannot be checked with a single signal, there is a problem that production efficiency is low due to a complex structure in order to input multiple signals and check the power status.
한편, 종래의 일반적인 파워온 동작에 대하여, 도 3 내지 도 7을 참조하여 설명한다. Meanwhile, the conventional general power-on operation will be described with reference to FIGS. 3 to 7.
도 3은 종래의 일반적인 파워온 동작의 개념을 설명하는 도면인바, 종래는 도 3에서 보는 바와 같이, 전원 버튼이 '온'되면, 수퍼IO(19) 내의 PS_ON 회로(19a)가 이를 인식하고, 칩셋(14)의 사우스브릿지와 통신하면서, 메인보드(10)의 SIO(12)의 20핀짜리 커넥터의 PS_ON# 단자를 활성화시켜 메인보드(10)로 파워가 인가되도록 한다.FIG. 3 is a drawing explaining the concept of a conventional general power-on operation. Conventionally, as shown in FIG. 3, when the power button is turned 'on', the PS_ON circuit (19a) in the super IO (19) recognizes this, communicates with the south bridge of the chipset (14), and activates the PS_ON# terminal of the 20-pin connector of the SIO (12) of the main board (10) so that power is supplied to the main board (10).
이상의 도 3의 PS_ON 회로(19a)의 블록도의 일예가, 도 4에 상세히 도시되어 있다. 즉, 도 4에서, 전원 버튼에 해당하는 스위치(S1)가 눌려지면, '로우' 레벨로 떨어지면서, PS_ON 회로(19a)가 활성화되는바, 각종 전압이 SMPS로부터 메인 보드로 인가된다(도 5의 타이밍챠트 참조).An example of a block diagram of the PS_ON circuit (19a) of the above Fig. 3 is illustrated in detail in Fig. 4. That is, in Fig. 4, when the switch (S1) corresponding to the power button is pressed, the PS_ON circuit (19a) is activated as it drops to a 'low' level, and various voltages are applied from the SMPS to the main board (see the timing chart of Fig. 5).
또한, 도 6은 종래의 일반적인 파워온 동작의 개념을 설명하는 또다른 예의 도면인바, 역시 전원'온' 스위칭(PWR)이 행해지면, 칩셋(14)이 P.ON 신호를 SIO(12)로 출력하고, 다시 SIO(12)는 P.ON 신호를 메인보드의 커넥터의 PS_ON# 단자로 출력하여, 전원이 SMPS로부터 메인보드로 인가되도록 한다.In addition, FIG. 6 is another example drawing explaining the concept of a conventional general power-on operation. Again, when power 'on' switching (PWR) is performed, the chipset (14) outputs a P.ON signal to SIO (12), and SIO (12) then outputs the P.ON signal to the PS_ON# terminal of the connector of the main board, so that power is supplied from the SMPS to the main board.
도 7은 도 6의 각 신호들의 타이밍 챠트인바, VAC가 활성화(AC 전원이 인가)되면, PS_ON# 신호가 '로우' 레벨로 떨어지면서 활성화되고, 각종 전압이 SMPS로부터 메인보드로 인가되면서, 파워굳 신호로 응답하게 된다.Figure 7 is a timing chart of each signal in Figure 6. When VAC is activated (AC power is supplied), the PS_ON# signal drops to a 'low' level and becomes activated, and various voltages are supplied from the SMPS to the main board, responding with a power good signal.
즉, 종래는 도 6에서와 같이, PS_ON# 신호(SMPS 전원 On)도, +5V SB신호를 먼저 On한 후, 메인보드의 전원 '온' 스위치 단에 연결하여 사우스브리지와 Super I/O 칩셋을 통하여 SMPS에 PS_ON#신호를 발생하여, 케이블의 연결이나 개조 작업성이 좋지 않아, 결국 생산성이 낮았다.That is, as in Fig. 6, conventionally, the PS_ON# signal (SMPS power On) was also connected to the power 'On' switch of the main board after first turning on the +5V SB signal, and then the PS_ON# signal was generated to the SMPS through the southbridge and the Super I/O chipset, which made cable connection and modification work difficult, and ultimately resulted in low productivity.
다른 한편, 본 발명자는, 이상의 문제점을 해결하고자, 다양한 동작 모드를 갖는 컴퓨터 시스템에서도, 아주 단순하면서도 자동으로 대기전력을 최소화한 컴퓨터 전원공급장치를 제공하기 위하여, 도 8 내지 도 10에서 보는 바와 같은 대기전력이 절감되는 컴퓨터 전원공급장치를 제안하여 특허 제1623756호로 특허받은 바 있다. 이를 도 2 및 도 8 내지 도 10을 참조하여 설명한다.On the other hand, in order to solve the above problems, the inventor of the present invention proposed a computer power supply device that reduces standby power as shown in FIGS. 8 to 10 in order to provide a computer power supply device that is very simple and automatically minimizes standby power even in a computer system having various operation modes, and was granted a patent under Patent No. 1623756. This will be described with reference to FIGS. 2 and 8 to 10.
도 8은 제4 종래기술에 따른 대기전력이 절감되는 컴퓨터 전원공급장치의 블록도이고, 도 9는 제4 종래기술에 따른 대기전력이 절감되는 컴퓨터 전원공급장치의 상세 회로도이며, 도 10은 제4 종래기술에 따른 대기전력이 절감되는 컴퓨터 전원공급장치의 마이컴의 동작흐름도이다.FIG. 8 is a block diagram of a computer power supply device with reduced standby power according to the fourth conventional technology, FIG. 9 is a detailed circuit diagram of a computer power supply device with reduced standby power according to the fourth conventional technology, and FIG. 10 is a flowchart of the operation of a microcomputer of a computer power supply device with reduced standby power according to the fourth conventional technology.
먼저, 제4 종래기술의 발명을 도 8의 블록도로 개략적으로 설명하면, 먼저 PC 전원(50)이 '온'인지를 감지하고, 이에 연동하여 SMPS(20)에서 메인보드로 가는 ATX 파워 케이블의 PS_ON# 신호를 '로우' 레벨로 활성화하여, 5V SB 라인을 제외한 라인이 메인보드로 가도록 한다. 이때, 5V SB 라인은 메인보드로 직접 가지 않고, 마이컴(30) 및 제1 스위칭부(40) 등에 Vcc를 제공하며, 이들을 활성화하는바, 이에 따라 파워컨트롤 신호(PWR_CTRL)를 활성화하여 상기 제1 스위칭부(40)로 출력하고, 이에 응하여 상기 제1 스위칭부(40)는 파워 출력 신호(PWR_OUT)를 메인보드의 5V SB 단자로 보냄으로써, 메인보드로 모든 전원공급이 되면서 메인보드를 동작시키게 된다. First, if the invention of the fourth prior art is schematically explained with the block diagram of Fig. 8, first, whether the PC power (50) is 'on' is detected, and in conjunction with this, the PS_ON# signal of the ATX power cable going from the SMPS (20) to the main board is activated to a 'low' level, so that all lines except the 5V SB line go to the main board. At this time, the 5V SB line does not go directly to the main board, but provides Vcc to the microcomputer (30) and the first switching unit (40), and activates them, thereby activating the power control signal (PWR_CTRL) and outputting it to the first switching unit (40), and in response, the first switching unit (40) sends a power output signal (PWR_OUT) to the 5V SB terminal of the main board, so that all power is supplied to the main board and the main board is operated.
이때, 상기 마이컴(30)은, PS_ON# 신호를 SMPS(20)에 인가하여 SMPS를 턴온시키고 이에 응하여 상기 신호 및 이에 연동된 공통접지 신호가 SMPS로부터 메인보드(10)로 ATX 케이블을 통해 다른 신호 및 전원이 인가되도록 함으로서 메인보드를 동작시킬 수도 있으나, 도 8에서와 같이, 상기 마이컴(30)이 SMPS를 경유하지 않고 제2 스위칭부(41)를 통하여, PS_ON# 신호를 직접 메인보드로 인가하되, 메인보드의 파워 버튼(13) -> PS_ON 회로(19a) -> 파워커넥터(60)의 PS_ON# 단자로 인가하는 것도 가능하다. At this time, the microcomputer (30) may operate the main board by applying the PS_ON# signal to the SMPS (20) to turn on the SMPS and, in response, by applying the signal and the common ground signal linked thereto to the SMPS to apply other signals and power from the SMPS to the main board (10) via the ATX cable. However, as shown in FIG. 8, it is also possible for the microcomputer (30) to apply the PS_ON# signal directly to the main board via the second switching unit (41) without going through the SMPS, such as from the power button (13) of the main board -> PS_ON circuit (19a) -> PS_ON# terminal of the power connector (60).
이들 회로를, 도 9를 참조하여 더 상세히 기술하면, 마이컴(30)의 스위칭입력(SW_IN) 단자(칩의 16번 핀)를 통하여, PC 전원 '온' 스위치(50)의 온/오프 상태를 감지하게 된다.These circuits, described in more detail with reference to Fig. 9, detect the on/off state of the PC power 'on' switch (50) through the switching input (SW_IN) terminal (pin 16 of the chip) of the microcomputer (30).
이후, 마이컴(30)은, 공통 접지 단자를 활성화 ('하이'에서 '로우'로 감) 하여, 5V, 3.3V, 12V, 파워 굳(PWR_OK) 신호 라인 등이 모두 메인 보드의 단자로 가도록 활성화하여, 각종 파워가 SMPS로부터 메인보드로 인가되도록 한다. 아울러, PS_ON# 단자(칩의 2번 핀)를 통해 PS_ON# 신호를 SMPS(20)로 출력하고 ATX 파워 케이블을 통해 메인보드(10)의 파워 커넥터(60)의 해당 단자로 연결되도록 할 수도 있고, 혹은 도 9에서와 같이, 마이컴의 일례로 5번 단자를 통해 SW_OUT 신호를 제2 스위칭부(41)로 출력하고, 상기 스위칭 신호가 메인 보드 내의 파워 버튼# (13)을 통해 슈퍼IO(19)의 PS_ON 회로(19a)를 활성화함으로써, 결국 파워 커넥터(60)의 해당 단자로 연결되도록 할 수도 있다. Thereafter, the microcomputer (30) activates the common ground terminal (goes from 'high' to 'low') to activate all of the 5V, 3.3V, 12V, and power good (PWR_OK) signal lines to go to the terminals of the main board, thereby allowing various powers to be applied from the SMPS to the main board. In addition, the PS_ON# signal may be output to the SMPS (20) through the PS_ON# terminal (pin 2 of the chip) and connected to the corresponding terminal of the power connector (60) of the main board (10) through the ATX power cable, or, as in Fig. 9, the SW_OUT signal may be output to the second switching unit (41) through terminal 5 of the microcomputer, for example, and the switching signal may activate the PS_ON circuit (19a) of the super IO (19) through the power button # (13) in the main board, thereby ultimately connecting to the corresponding terminal of the power connector (60).
한편, 전원 제어 시그널(PWR_CTRL)은 마이컴(30)의 14번 핀을 통해 출력되어, 스위칭부(40)의 제1 및 제3 트랜지스터(Q1, Q3)를 활성화하여, 파워 출력(PWR_OUT) 신호를 메인보드(10)의 커넥터의 5V 스탠바이 신호 단자로 출력한다. 이는 최종적으로, 메모리의 기능을 포함하는 메인 보드(컴퓨터)가 동작함을 의미한다.Meanwhile, the power control signal (PWR_CTRL) is output through pin 14 of the microcomputer (30), activates the first and third transistors (Q1, Q3) of the switching unit (40), and outputs the power output (PWR_OUT) signal to the 5V standby signal terminal of the connector of the main board (10). This ultimately means that the main board (computer) including the memory function is operating.
마지막으로, 메인보드(10)의 메모리(일례로 DDR3)로 공급되는 전압은, 감지부(70)의 제4 트랜지스터(Q4)에 의해 감지되는바, 그 결과는 파워굳(GD_PWR) 단자(마이컴 칩의 15번 핀)를 통해 마이컴으로 알려진다.Finally, the voltage supplied to the memory (for example, DDR3) of the main board (10) is detected by the fourth transistor (Q4) of the detection unit (70), and the result is reported to the microcomputer through the power good (GD_PWR) terminal (pin 15 of the microcomputer chip).
이상의 제4 종래기술의 마이컴의 동작을 도 10을 참조하여 다시 한번 상술한다. The operation of the microcomputer of the fourth prior art will be described again with reference to Fig. 10.
먼저, 상기 제4 종래기술에서의 마이컴(30)은 시스템 대기 전원이 오프 상태인 경우에 (AC 전원이 입력되지 않는 상태에서) 진행되는바, 먼저 시스템 대기 전원이 오프 상태인가? 여부를 판단하며(S1), 그러한 경우에 PC 전원 스위치가 '온'인가? (컴퓨터 전원 스위치가 켜져 있는가?) 여부를 판단하는바(S2), 만약 그렇지 않으면 일정 시간 지연 후 피드백하여 계속해서 체크하며, '예스'인 경우에는, 다음 단계로 진행하여, 파워컨트롤 신호(PWR_CTRL)를 활성화하여 상기 스위칭부(40)로 출력하고, 이에 응하여 상기 스위칭부(40)는 파워 출력 신호(PWR_OUT)를 메인보드의 5V SB 단자로 보냄으로써, 메인보드로 모든 전원공급이 되게 하면서(S3), 동시에 파워 버튼#(13)을 활성화하고 PS_ON# 신호를 활성화하여, 메인보드를 동작시키게 된다(S4'). First, in the above fourth prior art, the microcomputer (30) is operated when the system standby power is off (in a state where AC power is not input), first, it determines whether the system standby power is off (S1), and in such a case, it determines whether the PC power switch is 'on' (is the computer power switch on?) (S2), and if not, it continuously checks by feeding back after a certain period of delay, and if 'yes', it proceeds to the next step, activating the power control signal (PWR_CTRL) and outputting it to the switching unit (40), and in response, the switching unit (40) sends a power output signal (PWR_OUT) to the 5V SB terminal of the main board, thereby supplying all power to the main board (S3), and at the same time, it activates the power button # (13) and activates the PS_ON# signal, thereby operating the main board (S4').
즉, 마이컴(30)이 PC 전원 스위치가 '온'이라는 신호를 받고, 제1 스위칭부(40)로의 파워컨트롤 신호(PWR_CTRL)를 활성화하여 상기 제1 스위칭부(40)를 통해 파워 출력 신호(PWR_OUT)를 메인보드의 5V SB 단자로 보냄으로써, 메인보드로 모든 전원공급이 되게 함과 동시에(S3), 또다른 제2 스위칭부(41)로 스위칭아웃(SW_OUT) 신호를 출력하는바, 이에 상기 제2 스위칭부(41)의 트랜지스터(Q2)가 턴온되고, 상기 메인보드의 파워버튼(13)으로 PS_ON# 신호를 인가하게 되는바, 이에 파워버튼(13) 및 메인보드의 슈퍼I/O(19)의 PS_ON 회로(19a)를 통해, 상기 커넥터(60)의 PS_ON# 단자를 활성화하여, 결국 메인보드를 동작시키게 된다(S4').That is, the microcomputer (30) receives a signal that the PC power switch is 'on', activates a power control signal (PWR_CTRL) to the first switching unit (40), and sends a power output signal (PWR_OUT) to the 5V SB terminal of the main board through the first switching unit (40), thereby supplying all power to the main board (S3), and at the same time outputs a switching out (SW_OUT) signal to another second switching unit (41), thereby turning on the transistor (Q2) of the second switching unit (41), and applying a PS_ON# signal to the power button (13) of the main board, thereby activating the PS_ON# terminal of the connector (60) through the power button (13) and the PS_ON circuit (19a) of the super I/O (19) of the main board, thereby ultimately operating the main board (S4').
이후, 메인보드의 메모리(10a)로 공급되는 전압(VDD)을 체크하여(S5), 일정 전압(일례로 0.7V) 미만인지 여부를 판단하여(S6), 이상이면 (이때는 램이 동작 중이므로), 5V SB 전원 '온' 상태를 그대로 유지하여 메인보드로의 파워 공급을 계속하며, 그렇지 않은 경우에는 메모리가 작동을 멈춘 것으로 인식하여, 파워컨트롤 신호(PWR_CTRL)를 비활성화하여 상기 스위칭부(40)로 출력하고, 이에 응하여 상기 스위칭부(40)는 파워 출력 신호(PWR_OUT)를 디스에이블시켜 시스템 대기전력을 '오프'시키게 된다(S7).Thereafter, the voltage (V DD ) supplied to the memory (10a) of the main board is checked (S5), and it is determined whether it is below a certain voltage (for example, 0.7 V) (S6), and if it is above that (since the RAM is operating at this time), the 5 V SB power supply is maintained in the 'on' state to continue supplying power to the main board, and if not, the memory is recognized as having stopped operating, and the power control signal (PWR_CTRL) is deactivated and output to the switching unit (40), and in response, the switching unit (40) disables the power output signal (PWR_OUT) to turn the system standby power 'off' (S7).
즉, 상기 종래기술에서 상술한 바와 같이, S3 모드 (절전/대기모드)의 경우는 +5V SB를 OFF하면 안 되며, 반면, S4 모드 (최대절전모드) 에서는 데이터를 하드디스크에 저장하고 시스템의 모든 전원을 끈다. 즉, S4 모드 및 전원 OFF인 S5 모드에서 0V 가 출력된다. 따라서, VDD 신호 하나로 대기전력 차단과 관련한 체크가 가능하게 되는 것인바, 다시 정리하자면, 시스템 대기전력을 OFF 조건인 전원 OFF 및 S4 모드의 경우에는 VDD 신호는 0V이고, 대기전력 ON 조건인 시스템 동작(전원 ON 상태) 및 S3(절전/대기 모드)의 경우에는, VDD 신호는 1.2~1.5V 를 출력하게 된다. 따라서, 상기 S5 및 S6 단계에서, 메모리로 공급되는 전압(VDD)을 체크하여(S5), 일정 전압(Vr: 일예로 0.7V) 미만인지 여부를 판단하여(S6), 그 이상이면 5V SB 전원 '온' 상태를 그대로 유지하며, 그 미만(VDD < Vr)이면, 시스템 대기전력을 '오프'시키는 것이다(S7). That is, as described in the above prior art, in the case of S3 mode (power saving/standby mode), +5V SB should not be turned off, whereas in S4 mode (maximum power saving mode), data is saved to the hard disk and all power of the system is turned off. That is, 0V is output in S4 mode and S5 mode which is power OFF. Therefore, it is possible to check for standby power cut-off with a single VDD signal. To summarize again, in the case of power OFF and S4 mode which are system standby power OFF conditions, the VDD signal is 0V, and in the case of system operation (power ON state) and S3 (power saving/standby mode) which are standby power ON conditions, the VDD signal outputs 1.2 to 1.5V. Therefore, in the above S5 and S6 steps, the voltage (V DD ) supplied to the memory is checked (S5), and it is determined whether it is less than a certain voltage (Vr: 0.7 V for example) (S6), and if it is more than that, the 5V SB power supply is maintained in the 'on' state, and if it is less than that (V DD If < Vr), the system standby power is turned ‘off’ (S7).
상기 제4 종래기술은, 메모리로 공급되는 전압(VDD)을 체크하는 비교적 간단한 방법으로 S3 및 S4 모드를 인식하고, 메모리 등의 시스템에 여전히 전원 공급이 필요한 S3 모드에서는 5V 대기 전원을 계속 공급하고, 그렇지 않은 S4 모드에서는 대기 전원을 차단하여 대시 모드에서의 전력을 절감하는 방법을 제공하되, 그것도 추가적인 케이블 공사를 하지 않고도 행할 수 있다는 장점이 있기는 하다. The above-mentioned fourth prior art provides a method of recognizing the S3 and S4 modes by a relatively simple method of checking the voltage (V DD ) supplied to the memory, and continuously supplying 5V standby power in the S3 mode where power is still required for the system such as the memory, and cutting off the standby power in the S4 mode where power is not required, thereby saving power in the dash mode. However, it has the advantage of being able to do so without additional cable work.
그런데, S3(대기/절전모드)에서도 특정 모드 외에는, 사실 5V의 대기전원을 공급할 필요까지는 없고, 3V 정도의 대기 전원만 공급하더라도 충분한바, 상기 제4 종래기술에서는 이에 대한 대비가 없는 실정이다. However, even in S3 (standby/power saving mode), except for certain modes, there is no need to supply 5V of standby power, and supplying only 3V of standby power is sufficient, but the above-mentioned 4th prior art does not provide any preparation for this.
또한, 상기 종래기술들은 S3 및 S4 등의 모드 인식이, 메모리와 같이 2차적인 장치에서의 전압으로 체크하였기 때문에, 이를 체크하기 위한 별도의 장치가 필요하고, 아울러 이러한 센싱 전압의 검출 장치로부터 제어용 마이컴까지의 배선이나 별도의 케이블이 필요하며, 아울러 가능성이 아주 낮기는 하지만 시스템의 에러로 인하여 현재 모드와 메모리 등의 2차적 장치 간의 불일치의 경우에는 정확한 센싱이 되지 못하다는 문제점이 있었으며, 특히 슬립 모드에서도 메모리 등은 최소한의 전력 공급이 되어야 하는데도 불구하고 이에 대한 대책이 미흡했다.In addition, since the above-mentioned conventional technologies checked the mode recognition of S3 and S4, etc. by the voltage of a secondary device such as a memory, a separate device for checking this was required, and furthermore, wiring or a separate cable was required from the detection device of this sensing voltage to the control microcomputer, and furthermore, although the possibility is very low, there was a problem that accurate sensing was not possible in case of a mismatch between the current mode and a secondary device such as a memory due to a system error, and in particular, although the memory, etc. should be supplied with a minimum amount of power even in sleep mode, there was insufficient countermeasure for this.
또다른 한편, 본 발명자는, 이상의 문제점을 해결하고자, 현재 CPU의 동작 상태에 따른 CPU 사용율에 따라 VID/FID의 상/하한치는 물론 온도나 다른 파라미터들의 리미트를 설정하여 두고, 이 범위 내로 동작시킴으로써, CPU 성능의 저하 없이도 최적으로 절전이 가능한 컴퓨터 전원공급장치를 제공하기 위하여, 도 11 내지 도 13에서 보는 바와 같은 CPU 사용율에 따른 한계값 설정을 통하여 절전을 행하는 에너지 절감형 컴퓨터 시스템을 제안하여 특허 제2516672호로 특허받은 바 있다. 이를 도 11 내지 도 13을 참조하여 설명한다.On the other hand, the inventor of the present invention, in order to solve the above problems, has proposed an energy-saving computer system that saves power by setting limits according to CPU usage as shown in FIGS. 11 to 13, by setting upper and lower limits of VID/FID as well as limits of temperature and other parameters according to CPU usage according to the current operating status of the CPU, and by operating the computer power supply device within this range, without lowering CPU performance, and has been granted a patent under Patent No. 2516672. This will be described with reference to FIGS. 11 to 13.
상기 제5 종래기술에 따른 컴퓨터 시스템은, 도 11 에서 보는 바와 같이, CPU(11), 후크 드라이버(Hook Driver)(12), 칩셋(14), PCI(15, 15'. 15"), SPI 방식의 펌웨어(17), 아날로그 디스플레이(VGA) 커넥터(18), SIO(19), 시스템 메모리(10a), OS(10c)와 태스크 스케쥴러(10d), CPU 코어 파워서플라이(10e), 파워 매니지먼트(PM)(10f)와 설정값 dB(10g) 등을 포함하는 메인 보드(10); 보조 커넥터(21) 및 메인 커넥터(22)를 통해 상기 메인 보드와 접속되는 SMPS(20); 그리고 각종 주변 장치들; 을 포함하여 이루어진다.The computer system according to the fifth prior art, as shown in FIG. 11, comprises a main board (10) including a CPU (11), a hook driver (12), a chipset (14), a PCI (15, 15', 15"), an SPI-type firmware (17), an analog display (VGA) connector (18), an SIO (19), a system memory (10a), an OS (10c), a task scheduler (10d), a CPU core power supply (10e), a power management (PM) (10f), and a set value dB (10g); an SMPS (20) connected to the main board through an auxiliary connector (21) and a main connector (22); and various peripheral devices.
한편, 상기 메인 보드(10)와 파워서플라이(SMPS)(20) 사이에는, 전원 스위치(51)와 전원단 레귤레이터들(52~54)로 이루어지는 대기전원 공급부; 가 개재되어, CPU로의 전원(Vcore) 및 각종 전원단 레귤레이터들(52, 53, 54)로의 전원 공급을 제어하는바, 상기 SIO(19)는, 상기 CPU(11)의 단자로부터 현재 컴퓨터 시스템의 전원모드(S3~S5 모드) 및 현재 CPU의 동작 상태(C0~C7 레벨)와 상기 칩셋(14)으로부터의 슬립 타입 신호를 파악하여, 상기 대기 전원 스위칭 소자(51) 및 PCI(15)를 제어함으로써, 대기전원 공급 및 비디오 카드 등의 각종 주변장치 버스를 제어하게 된다. Meanwhile, a standby power supply unit consisting of a power switch (51) and power stage regulators (52 to 54) is interposed between the main board (10) and the power supply (SMPS) (20), and controls the power supply (Vcore) to the CPU and the power supply to various power stage regulators (52, 53, 54). The SIO (19) detects the current computer system power mode (S3 to S5 mode) and the current CPU operation status (C0 to C7 level) from the terminal of the CPU (11), and the sleep type signal from the chipset (14), and controls the standby power switching element (51) and the PCI (15), thereby controlling the standby power supply and various peripheral device buses such as video cards.
이를 더 상술하면, 시스템에 장착되어지는 CPU(11)의 프로세서 코어의 종류에 따라 각각 상이한 코어 전압의 인가 및 그에 따른 각각 상이한 프리퀀시의 클럭을 CPU로 제공하게 되는바, 이러한 프로세서 코어에 대한 최적의 코어 인가 전압(VID) 데이터 및 클럭 프리퀀시(FID)의 테이블(14a)이, 펌웨어(17) 및 칩셋(14) 내에 저장되어 있다. 예를들어, 3.2G 프로세서의 경우, 몇 V의 코어 동작 전압을 인가하고, 몇 프리퀀시의 클럭을 인가할 것인가에 대한 CPU 데이터를 가지고 있어, 특정 프로세서가 탑재되면, 프로세서 ID를 받아서, 그러한 CPU 종류에 따른 CPU 전압이 인가되도록 하는바, 다른 한편, 동일한 CPU라도 실행되는 프로그램의 종류에 따라서 CPU 사용율이 달라지므로 OS 로드에 따라 전압을 조정하여 주고, 아울러 그에 대응되는 클럭 주파수를 떨어뜨림으로써, 결국 CPU의 소비전력을 절감할 수 있게 된다. 더욱이, 여기서 더 나아가, 여러 개의 앱이 동시에 실행 중일 경우, 각각의 CPU 사용율의 합(SUM)에 대응되는 전압 및 클럭 주파수를 제공하는 것이 일반적으로 생각되어질 것이나, 상기 제5 종래기술에서는, 실제 여러 개의 앱의 동시 실행시에 CPU 사용율이 더 낮아진다는 점에 착안하여 (일례로 4개의 상이한 앱이 각각 실행될 시에는 각각의 앱의 CPU 사용율이 1%라고 가정할 때, 4개의 상이한 앱이 동시 실행시에는 4%가 되지 않고 그보다 더 낮은 일례로 3.1% 일 수 있음), 실제로 측정된 더 낮은 CPU 사용율을 미리 dB화하여 두고서, 이를 근거로 전압(VID) 및 클럭 주파수(FID)를 조정함으로써, 결국 CPU의 소비전력을 최대한 절감할 수 있게 된다. To explain this in more detail, depending on the type of processor core of the CPU (11) mounted on the system, each different core voltage is applied and each different frequency clock is provided to the CPU accordingly, and a table (14a) of optimal core applied voltage (VID) data and clock frequency (FID) for each processor core is stored in the firmware (17) and chipset (14). For example, in the case of a 3.2G processor, there is CPU data on how many V of core operating voltage and what frequency of clock to apply, so that when a specific processor is mounted, the processor ID is received and the CPU voltage according to the CPU type is applied. On the other hand, since even with the same CPU, the CPU usage rate varies depending on the type of program being executed, the voltage is adjusted according to the OS load, and the corresponding clock frequency is lowered accordingly, so that the power consumption of the CPU can be reduced. Moreover, going further here, when multiple apps are running simultaneously, it would be generally thought to provide voltage and clock frequency corresponding to the sum (SUM) of the CPU usage rates of each, but in the fifth prior art, considering the fact that the CPU usage rate actually becomes lower when multiple apps are running simultaneously (for example, when four different apps are each run, assuming that the CPU usage rate of each app is 1%, when the four different apps are running simultaneously, it may not be 4% but may be lower than that, for example, 3.1%), the actually measured lower CPU usage rate is converted to dB in advance, and the voltage (VID) and clock frequency (FID) are adjusted based on this, so that the power consumption of the CPU can be reduced as much as possible.
즉, 복수개의 프로그램(앱)의 동시 실행에 따라서 그에 따른 CPU 사용율 및 OS 로드에 따라 전압(VID)을 조정하여 주고, 아울러 그에 대응되는 클럭 주파수(FID)를 떨어뜨림으로써, 결국 CPU의 소비전력을 절감할 수 있게 되는바, 다만, 이렇게 절전을 하면서도, CPU의 기능 저하를 방지하기 위해서는, 여러 개의 앱이 실행 중일 때에 그리고 그 중에서 어떤 앱이 제1 윈도우에서 실행중인지? 에 따라서 CPU 사용율의 상/하한치 및 최대 프로세서 전류(IccMAX)와 CPU의 FID/VID 의 상/하한치, 그리고 CPU 온도의 상한치(TEMP_MAX)를 정하여 두고, 거기에 맞추어서 절전을 행하도록 함으로써, 프로세서의 안정성을 유지하면서도 최대로 절전을 행하도록 하는 것이 가능하다.That is, by adjusting the voltage (VID) according to the CPU usage and OS load when multiple programs (apps) are executed simultaneously, and also lowering the corresponding clock frequency (FID), the CPU power consumption can be ultimately reduced. However, in order to prevent a decline in CPU function while saving power in this way, when multiple apps are running and which app is running in the first window? By setting the upper/lower limits of CPU usage and the maximum processor current (IccMAX), the upper/lower limits of the CPU FID/VID, and the upper limit of the CPU temperature (TEMP_MAX), and saving power accordingly, it is possible to save power as much as possible while maintaining the stability of the processor.
더 바람직하게는, 각 파일에 대한 CPU 사용율 및 어떤 앱이 실행중일 때에 그에 수반되어 실행되어야 할 하위 그룹의 앱에 대한 CPU 사용율의 상/하한치 등도 설정하여 두고, 심지어 실행되는 앱에 따라서 반드시 필요한 주변장치를 콜하여 이러한 주변장치 리스트에 대한 dB도 확보하여 두도록 하며, 역시 그에 따르는 여타 파라미터(IccMAX, FID/VID, TEMP_MAX)의 범위도 미리 설정하여 두고서, 절전 동작시 이를 통하여 안정적인 동작이 이루어지도록 한다.More preferably, the CPU usage for each file and the upper/lower limits of the CPU usage for the subgroup of apps that should be executed when an app is running are also set, and the peripherals that are absolutely necessary depending on the running app are called and the dB for the list of such peripherals is also secured, and the ranges of other parameters (IccMAX, FID/VID, TEMP_MAX) are also set in advance to ensure stable operation during power-saving operation.
그리고, 이러한 구체적인 절차는, 먼저 CPU 종류에 따른 기준 동작 전압(VID) 데이터가 펌웨어(17)로부터 CPU 코어 파워서플라이(10e)를 통해, 그리고 프리퀀시(FID) 데이터가 칩셋의 FID 테이블(14a)로부터 칩셋(14)을 통해, CPU(11)로 각각 전달되어지면서, 한편으로는 설정값 dB(10g)에 저장되어 있는 기준 VID/FID 이외의 각종 파라미터들의 상/하한치 및 그들의 합산치(SUM)가 파워 매니지먼트(10f)와 OS(10c)에 의해 로드 및 업데이트되면서 전원관리되어진다. And, in this specific procedure, first, the reference operating voltage (VID) data according to the CPU type is transmitted from the firmware (17) through the CPU core power supply (10e), and the frequency (FID) data is transmitted from the FID table (14a) of the chipset through the chipset (14) to the CPU (11), while, on the other hand, the upper/lower limits of various parameters other than the reference VID/FID stored in the set value dB (10g) and their sum (SUM) are loaded and updated by the power management (10f) and the OS (10c), and power management is performed.
이후, 실제 CPU(11)가 동작을 하게 되면, 다음 실행되어야할 프로그램을 태스크 스케쥴러(10d)로부터 OS(10c)가 전달받아, 후크 드라이버(12)로 전달하게 되며, 후크 드라이버는 실행되어진 어플리케이션 프로그램에 따른 CPU의 로드값 (즉, 앱에 따라 CPU 사용량) 을 반영한 FID 데이터 및 VID 데이터를 롸이팅(writing)하도록 하게 된다.Afterwards, when the actual CPU (11) starts operating, the OS (10c) receives the program to be executed next from the task scheduler (10d) and transmits it to the hook driver (12), and the hook driver writes FID data and VID data reflecting the load value of the CPU according to the executed application program (i.e., CPU usage according to the app).
아울러, 상기 CPU 코어 파워서플라이(10e)는 SMPS(20)로 인가받은 12V의 전압을 0.5V ~ 3.04V의 동작전압(Vcore)으로 바꾸어 프로세서 코어로 공급하게 된다.In addition, the CPU core power supply (10e) changes the voltage of 12 V received from SMPS (20) into an operating voltage (Vcore) of 0.5 V to 3.04 V and supplies it to the processor core.
결국, 상기 'Vcore'는 현재 CPU의 종류 및 실행되는 태스크의 종류는 물론, 복수개의 앱이 실행되는 경우의 실제 CPU 사용율(로드)을 반영하게 되고, 상기 제5 종래기술에서는 별도의 추가적인 배선 없이도 현재 CPU 동작 상태를 반영한 최대 절전을 행할 수 있게 된다.Ultimately, the above 'Vcore' reflects the type of the current CPU and the type of task being executed, as well as the actual CPU usage rate (load) when multiple apps are executed, and in the fifth prior art, maximum power saving can be performed reflecting the current CPU operation status without separate additional wiring.
아울러, 상기 CPU와 칩셋은, SIO(19)를 제어함으로써 전원 스위치(51)를 온/오프시켜서 전원단 레귤레이터들(52~54)로 이루어지는 대기전원 전원 공급을 제어할 뿐만 아니라, PCI 버스 등을 제어함으로써 비디오 카드 등의 각종 주변장치 버스를 제어하게 되며, 신규로 실행되는 복수개의 조합의 앱의 경우에는 VID 및 FID 데이터를 업데이트할 수 있도록 한다. In addition, the CPU and chipset control the standby power supply consisting of the power stage regulators (52 to 54) by turning the power switch (51) on and off by controlling the SIO (19), and control various peripheral device buses such as the video card by controlling the PCI bus, etc., and enable the VID and FID data to be updated in the case of multiple combinations of apps being newly executed.
참고로, 상기 대기전원 공급부는, 전압 5VSB 에서 3VSB 로의 레귤레이터(53, 54)에 의해 3VSB 를 시스템에 공급하되, 스위칭 소자(51)를 온/오프함으로써 이루어지며, 상기 PMOS FET(51)는, 5VSB를 시스템에 안정적으로 공급하기 위한 일종의 전압 레귤레이터이다.For reference, the above standby power supply unit supplies 3VSB to the system by a regulator (53, 54) from voltage 5VSB to 3VSB, and this is done by turning on/off the switching element (51), and the PMOS FET (51) is a type of voltage regulator for stably supplying 5VSB to the system.
미설명부호 (10b)는 DDI (Digital Display Interface)이고, (18')는 LAN이고, (71), (72)는 USB 포트이고, (73)은 TPM이며, (74)는 SATA 버스이다.The undocumented symbol (10b) is a DDI (Digital Display Interface), (18') is a LAN, (71) and (72) are USB ports, (73) is a TPM, and (74) is a SATA bus.
특히, 상기 제5 종래기술의 시스템에서는, CPU(11) 및 칩셋(14)이 복수개의 앱의 실행에 따른 OS(10c)에 의해 프로그램된 방식으로 대기 모드시 대기전력 최적화를 꾀하게 되며, 일종의 백그라운드 프로그램의 일종으로서 파워매니지먼트 제어프로그램인 PMA(Power Management Application)를 통해, CPU 사용량 및 CPU 온도를 파악하여, CPU 코어전원의 VID 및 FID 설정값에 따른 코어전원을 제어하면서 선택적으로 코어별 TPL(Turbo Boost Power Limits) 값을 제어함으로써, CPU 성능을 떨어뜨리지 않으면서도 발열도 줄이고 결국 전력 소비를 줄여서 에너지를 절감할 수 있게 된다.In particular, in the system of the fifth prior art, the CPU (11) and the chipset (14) attempt to optimize standby power in standby mode in a manner programmed by the OS (10c) according to the execution of multiple apps, and as a type of background program, the power management control program PMA (Power Management Application) identifies CPU usage and CPU temperature, controls core power according to the VID and FID setting values of the CPU core power, and selectively controls the TPL (Turbo Boost Power Limits) value for each core, thereby reducing heat generation without lowering CPU performance and ultimately reducing power consumption, thereby saving energy.
이를 위해, CPU 온도 리미트(Temp. Limit)값 및 최대 프로세서 전류값(IccMAX)이 설정값 dB(10g)에 세팅되어 저장되어짐으로써, 상기 세팅 값을 벗어나는 경우에는, VID 및 FID를 재설정되도록 함으로써, CPU 코어가 안정적으로 동작할 수 있도록 한다. 즉, 상기 설정값 dB(10g)에는, 앱 및 파일별 CPU Usage, 하위 그룹에 대한 PU Usage, 주변장치(Device) usage table, 및 사용율 합산 데이터(sum data)는 물론, IccMAX 및 TEMP_MAX의 한계값과 각각의 상황에 대한 VID 및 FID의 한계값(MAX & LOW값)이 저장되어 있다.To this end, the CPU temperature limit (Temp. Limit) value and the maximum processor current value (IccMAX) are set to the setting value dB (10g) and stored so that when the setting value is exceeded, the VID and FID are reset, thereby enabling the CPU core to operate stably. That is, the setting value dB (10g) stores not only CPU Usage by app and file, PU Usage for subgroups, peripheral device (Device) usage table, and usage rate sum data, but also the limits of IccMAX and TEMP_MAX and the limits of VID and FID for each situation (MAX & LOW values).
또한, 컴퓨터의 VID(Voltage Identification)는 CPU에 성능을 얼마나 사용하고 있는지 판단하는 가장 좋은 방법으로 전체 컴퓨터의 사용을 통제하고 절전하는데 가장 완벽한 펙트이며, VID는 CPU에 공급되는 전원을 제어하기 위한 코드로 구성되어 프로그램으로 읽고 변경하기가 용이하다는 점에 착안하여, 그리고 VID가 많은 단계가 있다는 것은 보다 더 정교하게 에너지 절감을 할 수 있다는 점에 착안하여, VID 레지스터(VID_R)의 VID 정보를 활용하여 현재 CPU의 동작 상태를 용이하게 파악하고 나아가 VID 단계를 조절함으로써, CPU 성능의 저하 없이도 간단하게 절전이 가능하며, 나아가 주변장치도 이에 맞추어 절전을 행함으로써, 전체 컴퓨터 시스템에서 소요되는 에너지를 절감할 수 있도록 한다.Also, the VID (Voltage Identification) of the computer is the best way to judge how much performance is being used on the CPU, and it is the most perfect factor for controlling the use of the entire computer and saving power, and the VID is composed of a code for controlling the power supplied to the CPU, and it is easy to read and change as a program, and the fact that the more stages the VID has, the more sophisticated energy saving can be achieved, so by utilizing the VID information of the VID register (VID_R), the current operating status of the CPU can be easily identified, and furthermore, by adjusting the VID stages, power saving is possible simply without lowering the CPU performance, and further, peripheral devices also save power accordingly, so that the energy consumed by the entire computer system can be reduced.
추가적으로, 상기 제5 종래기술에 관한 CPU 사용율에 따른 한계값 설정을 통하여 절전을 행하는 에너지 절감형 컴퓨터 시스템에 의하면, 복수개의 실행앱에 대한 CPU 사용율은 물론, 복수개의 실행 파일별 CPU 사용율을 감안하여 절전을 행하기도 하는바, 앱만 실행 (일례로 한글을 실행) 하여 신규 문서를 작성하는 경우보다, 기존에 작성된 파일을 실행하여 이미 작성된 문서를 실행하는 경우에는 앱만 실행하는 경우보다 더 CPU 사용율이 높으므로, 이를 반영하여야 한다,In addition, according to the energy-saving computer system that saves power by setting a limit value according to CPU usage rate of the above-mentioned fifth prior art, power is saved by considering not only the CPU usage rate of multiple running apps but also the CPU usage rate of each of multiple running files. Therefore, since the CPU usage rate is higher when running an already-written document by running an existing file than when running only an app (for example, running Hangul) to create a new document, this should be reflected.
더욱이, 특정 앱의 경우에는 하위 그룹 실행앱 (일례로 금융관련 기관의 실행 앱의 경우에 부수적으로 실행되어야 하는 보안 프로그램 실행앱) 들에 대한 고려도 하며, 주변장치(Device) 콜 리스트에 대한 고려도 하여야 하고, 실행되는 앱이 여러개 올라 왔을 경우, 1'st 윈도우가 가장 CPU 사용율이 높을 가능성이 크지만, 때로는 인터넷에서 파일을 다운로드를 하는 백그라운드 앱 등이 가장 높은 사용율을 보일 경우도 있는바, 이러한 상황도 고려하여 절전을 행하여야 하는바, 결국, 이러한 프로세스들에 대하여 db화되어 있을 경우, 현재 사용율에 대한 변화와 그러한 변화에 대하여 CPU 사용율 자료 등으로 CPU 사용율 Limit를 설정하여야 호환성을 높일 수 있다. Moreover, for specific apps, you should also consider subgroup execution apps (for example, security program execution apps that must be executed additionally in the case of execution apps of financial institutions), and you should also consider the peripheral device call list. If multiple apps are running, the 1st window is likely to have the highest CPU usage, but sometimes background apps such as downloading files from the Internet can show the highest usage, so you should consider this situation and perform power saving. Ultimately, if these processes are stored in a database, you can increase compatibility by setting a CPU usage limit based on changes in the current usage and CPU usage data regarding such changes.
이제, 상기 제5 종래기술의 최적 실시예에 따른 스위칭 소자를 이용한 컴퓨터 시스템의 대기전력 최적화 방법에 대하여, 도 12 및 도 13를 주로 참조하여 설명한다.Now, a method for optimizing standby power of a computer system using a switching element according to the optimal embodiment of the fifth prior art will be described mainly with reference to FIGS. 12 and 13.
도 12에서 보는 바와 같이, 유저가 파워 버튼(13)을 눌러 전원이 'ON'되고 컴퓨터 시스템이 시작되면(S1), 스위칭 소자(SW1)(51)를 턴온시킴으로써 시스템 전체에 제1 대기전력(5VSB)을 공급하고, PS_ON# 신호를 'L'로 하여 ATX 파워 커넥터(22)를 통해 메인 보드에 각종 소자들에 모든 동작 전원 (3V, 5V, 12V 등)을 공급하게 된다(S2).As shown in Fig. 12, when the user presses the power button (13) to turn the power 'ON' and the computer system starts (S1), the switching element (SW1) (51) is turned on to supply the first standby power (5VSB) to the entire system, and the PS_ON# signal is set to 'L' to supply all operating power (3V, 5V, 12V, etc.) to various elements on the main board through the ATX power connector (22) (S2).
이후, 앱이나 파일이 실행되는지 여부? 를 확인하여(S3), 실행 중인 것으로 판단되면, 도 13의 S11 단계 이후의 절전 모드를 실행하게 되며, 그렇지 않은 것으로 판단되면, SIO는 칩셋과 함께 CPU 사용량을 체크하여, CPU 사용율이 일정 수준 (일례로 15%) 미만인지 여부를 체크하게 되며(S4), 일정 수준의 제1 기준치(15%) 이상이면 S3 단계로 리턴하여 반복하여 수행하고, 제1 기준치(15%) 미만이면 상기 제5 종래기술의 가장 높은 단계의 절전 단계(S5, S6)를 실행하게 되는바, 일례로 CPU 온도 한계값(TEMP_MAX)을 제1 온도기준값(일례로 50℃)으로 세팅하면서 최대 프로세서 전류(IccMAX) 한계값을 10A로 설정하는 제1 동작 리미트 레인지(Operation limit range_1)를 설정하고 나서(S5), CPU FID/VID를 가장 낮게 설정하는 제1 CPU FID/VID 레인지(CPU FID/VID RANGE_1)를 설정함으로써, 가장 높은 단계의 절전 모드를 실행하게 된다(S6). 상기 제1 온도기준값(T1)은 50 ~ 80℃ 중의 어느 값에서 선택 가능하나, 50 ℃ 정도가 가장 바람직하다.After that, whether the app or file runs or not? If it is determined to be running, the power saving mode after step S11 of Fig. 13 is executed, and if it is determined not to be running, the SIO checks the CPU usage together with the chipset to check whether the CPU usage rate is below a certain level (for example, 15%) (S4), and if it is above a certain first reference value (15%), it returns to step S3 and repeats the execution, and if it is below the first reference value (15%), the power saving step (S5, S6) of the fifth prior art at the highest level is executed. For example, the first operation limit range (Operation limit range_1) is set to set the CPU temperature limit value (TEMP_MAX) to the first temperature reference value (for example, 50℃) and the maximum processor current (IccMAX) limit value to 10A (S5), and then the first CPU FID/VID range (CPU FID/VID RANGE_1) is set to set the CPU FID/VID to the lowest, thereby executing the highest The power saving mode of the step is executed (S6). The first temperature reference value (T1) can be selected from any value between 50 and 80°C, but approximately 50°C is most preferable.
추가로, 상기 S6 단계에서는, 선택적으로, 추가적인 절전도 동시에 행할 수 있는바, 주변장치 절전을 위한 제1 VGA PM (VGA PM_1) 모드를 설정하기도 한다. VGA PM 예로서, 'PM_1' 은, '일례로 5%로 클럭 다운' 및 'PLL & Transceiver sleep'으로 설정가능하다.Additionally, in the above S6 step, optionally, additional power saving can also be performed simultaneously, and the first VGA PM (VGA PM_1) mode for peripheral power saving is set. As an example of VGA PM, 'PM_1' can be set to 'Clock down to 5% for example' and 'PLL & Transceiver sleep'.
이후, 추가적으로 새로운 앱이 실행되었는지 여부를 체크하여(S7), 추가적인 앱이 실행되었으면 프로그램 로딩을 위해 일정 시간 대기 후, 상기 S3 단계로 리턴하여 반복수행하게 되며, 그렇지 않은 경우에는, SIO(19)는, 상기 제1 스위치(SW1)(51)를 오픈시킴으로써, 5V 대기 전원이 제1 및 제2 레귤레이터(52, 53)로 공급되지 않도록 함으로써, 사실상 컴퓨터 시스템의 파워 오프를 행하게 된다.Afterwards, it is checked whether a new app has been additionally executed (S7), and if an additional app has been executed, it waits for a certain period of time for program loading and then returns to the S3 step to repeat the execution. If not, the SIO (19) opens the first switch (SW1) (51) to prevent the 5V standby power from being supplied to the first and second regulators (52, 53), thereby effectively powering off the computer system.
한편, 상기 S3 단계에서의 판단 결과, 적어도 하나의 앱이나 파일이 실행 중인 것으로 판단되는 경우에는, 먼저 설정값 dB(도 11의 10g)를 로드하는바(S11), 본 S11 단계에서 로드되는 설정값은, CPU 사용율(CPU Usage rate), 하위그룹 프로세서(Low rank processor), 주변장치 사용 테이블(Device usage table) 및 CPU 사용율 합산(CPU usage sum) 데이터가 포함될 수 있다.Meanwhile, if it is determined in the S3 step that at least one app or file is running, the setting value dB (10g in FIG. 11) is first loaded (S11). The setting value loaded in the S11 step may include CPU usage rate, low rank processor, device usage table, and CPU usage sum data.
상기 S11 단계 이후, 일례로 CPU 온도 한계값(TEMP_MAX)을 상기 제1 온도기준값보더 더 높은 제2 온도기준값(일례로 70℃)으로 세팅하면서 최대 프로세서 전류(IccMAX) 한계값을 30A로 설정하는 제2 동작 리미트 레인지(Operation limit range_2)를 설정하고 나서(S12), 상기 로드된 CPU 사용율(CPU Usage rate)에 맞추거나 현재 실행되는 앱이나 파일의 측정된 CPU 사용율에 맞추어 CPU FID/VID를 더 높게 설정하는 제2 CPU FID/VID 레인지(CPU FID/VID RANGE_2)를 설정함으로써, 상대적으로 더 낮은 단계의 절전 모드를 실행하게 된다(S13). 상기 제2 온도기준값(T2)은 50 ~ 80℃ 중의 어느 값에서 선택 가능하나, 대체로 높은 70 ℃ 정도가 가장 바람직하다.After the above step S11, a second operation limit range (Operation limit range_2) is set, for example, by setting the CPU temperature limit (TEMP_MAX) to a second temperature limit (e.g. 70℃) higher than the first temperature limit and setting the maximum processor current (IccMAX) limit to 30A (S12), and then setting a second CPU FID/VID range (CPU FID/VID RANGE_2) to set the CPU FID/VID higher according to the loaded CPU usage rate (CPU Usage rate) or the measured CPU usage rate of the currently running app or file, thereby executing a relatively lower level power saving mode (S13). The second temperature limit (T2) can be selected from any value between 50 and 80℃, but a high value of about 70℃ is generally most desirable.
추가로, 상기 S13 단계에서도 역시, 선택적으로, 추가적인 절전도 동시에 행할 수 있는바, 주변장치 절전을 위한 제2 VGA PM (VGA PM_2) 모드를 설정할 수도 있다. VGA PM 예로서, 'PM_2' 는, '일례로 30%로 클럭 다운'으로 설정가능하다. Additionally, in the above S13 step, additional power saving can also be performed at the same time, optionally, by setting a second VGA PM (VGA PM_2) mode for peripheral power saving. As an example of VGA PM, 'PM_2' can be set to 'clock down to 30% for example'.
계속해서, 상기 S14 단계에서의 판단 결과, 새로운 앱이나 파일이 실행되지 않은 경우에는 반복해서 수행하고, 새로운 앱이나 파일이 실행된 것으로 판단되는 경우에는, 실행되는 신규 앱이나 파일까지를 감안한 CPU 사용율에 대한 합산(SUM) 데이터가 기존의 설정값 dB(10g)에 저장되어 있는지? 여부를 판단하여(S15), 저장되어 있으면 이러한 CPU 사용율에 대한 합산(SUM) 데이터를 반영하여 CPU FID/VID 레인지를 추가하게 된다(S16). 상술하였듯이, 일례로 실행되는 4개의 앱이 각각 1%씩의 사용율을 갖는다고 가정하였을 때에라도, 4개의 앱이 동시 실행되면 전체 합산 사용율은 단순 합인 4% 보다 더 작게 되며, 더욱이 1st 윈도우가 어떤 입이냐? 에 따라서도 달라지게 되는바, 따라서 이러한 4개의 앱이 실행되는 경우 및 특정 앱이 1st 윈도우에서 실행되는 특별한 경우에 대하여, 상기 설정값 dB(10g)에 이미 저장되어 있는 경우에만, 그 저장된 값이 정확한 사용율이 되며, 그러한 정확한 사용율에 대응되는 CPU FID/VID 레인지 추가가 정확한 한계값으로 유효하게 된다.Continuing, in the judgment result of the above S14 step, if a new app or file is not executed, the process is repeated, and if it is determined that a new app or file is executed, whether the sum (SUM) data for the CPU usage considering the newly executed app or file is stored in the existing set value dB (10g) is determined (S15), and if stored, the CPU FID/VID range is added by reflecting the sum (SUM) data for the CPU usage (S16). As described above, even when it is assumed that four apps being executed each have a usage rate of 1%, if four apps are executed simultaneously, the overall sum usage rate is smaller than the simple sum of 4%, and furthermore, what is the 1st window? Therefore, in the case where these 4 apps are running and in the special case where a specific app is running in the 1st window, only when the above setting value dB(10g) is already stored, the stored value becomes the accurate usage rate, and the addition of CPU FID/VID ranges corresponding to that accurate usage rate becomes effective as the accurate limit value.
이후, CPU 온도 및 IccMAX 가 S12 단계에서 설정된 한계값을 오버하였는지? 여부를 판단하여(S17), 오버하지 않았으면 상기 S14 단계로 리턴하여 반복 수행하고, 오버하였으면, 현재의 CPU 사용율을 반영하여 새로운 CPU FID/VID 레인지를 재설정하도록 하며(S18), 새로운 CPU 사용율 (합산) 데이터를 상기 설정값 dB(10g)에 저장하여, 상기 설정값 dB(10g)를 업데이트하도록 한다(S19).Thereafter, it is determined whether the CPU temperature and IccMAX exceed the limit set in step S12 (S17), and if not, it returns to step S14 and repeats the process. If not, it resets the new CPU FID/VID range to reflect the current CPU usage rate (S18), and stores the new CPU usage rate (sum) data in the set value dB (10g) to update the set value dB (10g) (S19).
한편, 상기 S15 단계에서의 판단 결과, 기존 합산(SUM) 데이터가 존재하지 않은 경우에도, 현재의 CPU 사용율 (합산) 데이터를 상기 설정값 dB(10g)에 저장하여, 상기 설정값 dB(10g)를 업데이트하도록 한다(S19).Meanwhile, even if the existing sum (SUM) data does not exist as a result of the judgment in step S15, the current CPU usage rate (sum) data is stored in the setting value dB(10g) to update the setting value dB(10g) (S19).
이제, 프로세스는 다시 CPU 사용량을 체크하여 상기 CPU 사용량이 제1 기준치(15%) 미만인지 여부를 다시 체크하게 되는바(S20), 상기 CPU 사용량이 제1 기준치(15%) 미만인 경우에는, 일례로 CPU 온도 한계값(TEMP_MAX)을 상기 제1 온도기준값(일례로 50℃)과 제2 온도기준값(일례로 70℃)의 사이값인 제3 기준값(일례로 60℃)으로 세팅하면서 최대 프로세서 전류(IccMAX) 한계값 역시 중간값인 20A로 설정하는 제3 동작 리미트 레인지(Operation limit range_3)를 설정하고 나서(S21), CPU FID/VID를 비교적 낮게 설정하는 제3 CPU FID/VID 레인지(CPU FID/VID RANGE_3)를 설정함으로써, 비교적 높은 단계의 절전 모드를 실행하게 되고, 이 경우에는 사용하지 않는 주변장치는 모두 슬립모드로 지정한다(S22). 반면, 상기 S20 단계에서 판단 결과, 상기 CPU 사용량이 제1 기준치(15%) 이상인 경우에는, 상기 S3 단계로 리턴하여 처음부터 다시 수행하게 된다.Now, the process checks the CPU usage again to check whether the CPU usage is less than the first threshold (15%) (S20). If the CPU usage is less than the first threshold (15%), a third operation limit range (Operation limit range_3) is set, for example, by setting the CPU temperature threshold (TEMP_MAX) to a third threshold (e.g., 60℃) that is between the first temperature threshold (e.g., 50℃) and the second temperature threshold (e.g., 70℃) while also setting the maximum processor current (IccMAX) threshold to an intermediate value of 20A (S21). Then, by setting the third CPU FID/VID range (CPU FID/VID RANGE_3) that sets the CPU FID/VID relatively low, a relatively high-level power saving mode is executed, and in this case, all unused peripherals are set to sleep mode (S22). On the other hand, if the CPU usage is determined to be greater than or equal to the first criterion (15%) at step S20, the process returns to step S3 and starts again from the beginning.
추가로, 상기 S22 단계에서도 역시, 선택적으로, 추가적인 절전도 동시에 행할 수 있는바, 주변장치 절전을 위한 제3 VGA PM (VGA PM_3) 모드를 설정할 수도 있다. VGA PM 예로서, 'PM_3' 는, '일례로 15%로 클럭 다운' 및 'PLL sleep'으로 설정가능하다.Additionally, in the above S22 step, optionally, additional power saving can also be performed simultaneously, and a third VGA PM (VGA PM_3) mode for peripheral power saving can be set. As an example of VGA PM, 'PM_3' can be set to 'clock down to 15% for example' and 'PLL sleep'.
상기 S22 단계 이후에는, 프로세스는 다시 CPU 사용량을 다시 체크하여 상기 CPU 사용량이 상기 제1 기준치(15%) 보다 더 낮은 제2 기준치(10%) 미만인지 여부를 다시 체크하게 되는바(S23), 상기 CPU 사용량이 제2 기준치(10%) 이상인 경우에는 상기 S20 단계로 리턴하여 S20 ~ S22 단계를 반복 수행하고, 상기 CPU 사용량이 제2 기준치(10%) 미만인 경우에는, 상기 CPU FID/VID를 더욱 낮게 설정하는 제4 CPU FID/VID 레인지(CPU FID/VID RANGE_4)를 설정함으로써, 더욱 높은 단계의 절전 모드를 실행하게 되고, 이 경우에는 사용하지 않는 주변장치는 모두 딥슬립모드로 지정한다(S24). After the step S22, the process checks the CPU usage again to check whether the CPU usage is lower than the second threshold (10%) which is lower than the first threshold (15%) (S23). If the CPU usage is higher than the second threshold (10%), the process returns to the step S20 and repeats steps S20 to S22. If the CPU usage is lower than the second threshold (10%), a fourth CPU FID/VID range (CPU FID/VID RANGE_4) is set to further lower the CPU FID/VID, thereby executing a higher level of power saving mode. In this case, all unused peripheral devices are set to deep sleep mode (S24).
이후, 상기 후크 드라이버(12)는 디바이스 후킹을 행하여(S25), 일정 기간 동안 키보드나 마우스 동작이 없으면, 상기 S7 단계로 진행하여 파워 오프를 행하고 (그 사이에 STR (Suspended To RAM) 단계와 같은 일반적인 프로세스는 자세한 설명을 생략한다), 반대로 일정 기간 동안 키보드나 마우스 동작이 있으면, 일종의 웨이크업이 발생한 것으로 평가하여, 상기 S3 단계로 진행하여 처음부터 반복 수행한다.Thereafter, the hook driver (12) performs device hooking (S25), and if there is no keyboard or mouse operation for a certain period of time, it proceeds to the S7 step and performs power off (a detailed description of general processes such as the STR (Suspended To RAM) step in the meantime is omitted), and conversely, if there is keyboard or mouse operation for a certain period of time, it is evaluated that a type of wake-up has occurred, and it proceeds to the S3 step and repeats the operation from the beginning.
이와 같은 상기 제5 종래기술의 CPU 사용율에 따른 한계값 설정을 통하여 절전을 행하는 에너지 절감형 컴퓨터 시스템 및 그 제어 방법에 의하면, 복수개의 앱이 동시 실행중일 경우에 그에 가장 최적인 CPU 사용량을 dB화하여 두고서, 그에 응하여 미리 설정된 CPU FID/VID 한계값을 설정함으로써 신속하고도 최적인 에너지 절감이 가능하다는 장점이 있다.According to the energy-saving computer system and its control method that save power by setting a limit value according to the CPU usage rate of the above-mentioned fifth prior art, when multiple apps are running simultaneously, the most optimal CPU usage is expressed in dB, and the preset CPU FID/VID limit value is set accordingly, thereby enabling rapid and optimal energy saving.
그러나, 상기 제5 종래기술에 의한 절전 기술 역시, CPU FID/VID의 한계값을 설정할 뿐이므로, 사용량에 다른 가장 최적의 CPU 주파수나 코어 전압은 정하여지지 않기 때문에, 다른 방법에 의하여 정할 수 밖에 없다는 한계점을 지닌다. However, the power saving technology by the fifth prior art also has the limitation that since it only sets the limit value of CPU FID/VID, the most optimal CPU frequency or core voltage according to the usage is not determined, and thus must be determined by another method.
본 발명은, 각종 실행앱들이나 파일들에 따른 사용자의 작업습관에 다른 데이터(CPU 주파수 및/또는 코어전압)들인 '사용자 작업습관 데이터'를 미리 저장하여 두고, 현재 실행앱(실행앱들의 세트)이나 파일들을 파악하여 미리 저장되어 있는 '사용자 작업습관 데이터'가 dB에 존재하면 곧바로 그러한 데이터에 따라 CPU를 구동하고, 그렇지 않은 경우에는 CPU의 동작 상태에 따른 CPU 사용율에 따라 최적의 구동방식(CPU 주파수 및/또는 코어전압)을 선형회귀모델에 의해 설정하도록 함으로써, CPU 성능의 저하 없이도 최적으로 절전이 가능하며, 나아가 코어 온도 및 주변장치도 이에 맞추어 절전을 행함으로써, 전체 컴퓨터 시스템에서 소요되는 에너지를 절감하는, CPU 사용율에 따라 선형회귀모델을 활용하여 CPU 동작조건을 설정하는 절전형 컴퓨터 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a power-saving computer system that sets CPU operating conditions by utilizing a linear regression model according to a CPU usage rate, and a control method thereof, wherein 'user working habit data', which is different data (CPU frequency and/or core voltage) according to a user's working habits according to various running apps or files, is stored in advance, and if the currently running app (set of running apps) or files and the 'user working habit data' stored in advance exists in dB, the CPU is immediately driven according to such data, and if not, the optimal driving method (CPU frequency and/or core voltage) is set by a linear regression model according to the CPU usage rate according to the operating state of the CPU, thereby enabling optimal power saving without lowering the CPU performance, and further reducing the energy consumed in the entire computer system by also saving power according to the core temperature and peripheral devices.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 CPU 사용율에 따라 선형회귀모델을 활용하여 CPU 동작조건을 설정하는 절전형 컴퓨터 시스템은, CPU(11), 칩셋(14), 펌웨어(17), SIO(19) 및 시스템 메모리(10a)를 포함하는 메인 보드(10)와, 상기 메인 보드(10)로 전원을 공급하는 SMPS(20), 그리고 각종 주변 장치들을 포함하는 컴퓨터 시스템으로서, 상기 메인 보드(10)는, 후크 드라이버(10b), 태스크 스케쥴러(10d), CPU 코어 파워서플라이(10e), PM(Power Management) 제어부(10f) 및 사용자 작업습관 데이터 dB(10g)를 더 포함하고, 상기 사용자 작업습관 데이터 dB(10g)에는 저장된 실행앱이나 실행앱 세트에 따른 CPU 사용율 정보 및 사용율 정보에 대응되는 최적의 CPU 동작조건의 데이터가 저장되어 있으며, 상기 칩셋(14)은, 실행앱이나 실행앱 세트에 따라 최적의 CPU 동작조건으로 조정하여 줌으로써 CPU의 소비전력을 절감하되, 특정 실행앱이나 실행앱 세트에 따른 CPU 사용율 정보 및 사용율 정보에 대응되는 최적의 CPU 동작조건 데이터가 저장되어 있지 않는 경우에는, 선형회귀모델을 활용하여 CPU 동작조건을 설정하는 것을 특징으로 한다.According to one aspect of the present invention for achieving the above purpose, a power-saving computer system that sets CPU operating conditions by utilizing a linear regression model according to CPU usage rate is a computer system including a main board (10) including a CPU (11), a chipset (14), firmware (17), an SIO (19), and a system memory (10a), an SMPS (20) that supplies power to the main board (10), and various peripheral devices, wherein the main board (10) further includes a hook driver (10b), a task scheduler (10d), a CPU core power supply (10e), a PM (Power Management) control unit (10f), and user work habit data dB (10g), and the user work habit data dB (10g) stores CPU usage rate information according to a stored execution app or a set of execution apps and data on optimal CPU operation conditions corresponding to the usage rate information, and the chipset (14) adjusts the CPU operation conditions to the optimal conditions according to the execution app or the set of execution apps, thereby reducing CPU power consumption, but In cases where CPU usage information according to a running app or a set of running apps and optimal CPU operating condition data corresponding to the usage information are not stored, a linear regression model is utilized to set CPU operating conditions.
바람직하게는, 상기 CPU 동작조건은, 코어전압이거나, 클럭주파수이거나, 혹은 이들 양자 모두인 것을 특징으로 한다.Preferably, the CPU operating condition is characterized by being a core voltage, a clock frequency, or both.
더욱 바람직하게는, 상기 CPU 동작조건은 CPU 클럭주파수이며, CPU 사용율(x %)에 대한 CPU 주파수(y GHz) 값 측정을 위한 수식은 하기 [수학식 1] 과 같으며, 하기 [수학식 1]에서의 계수 a, b는 각각, 하기 [수학식 2] 및 [수학식 3] 에서와 같이 구해지는 것을 특징으로 한다.More preferably, the CPU operating condition is a CPU clock frequency, and an equation for measuring a CPU frequency (y GHz) value for a CPU usage rate (x %) is as shown in [Mathematical Formula 1] below, and coefficients a and b in [Mathematical Formula 1] below are characterized in that they are obtained as in [Mathematical Formula 2] and [Mathematical Formula 3] below, respectively.
[수학식 1][Mathematical formula 1]
[수학식 2][Mathematical formula 2]
[수학식 3][Mathematical Formula 3]
또한 더욱 바람직하게는, 상기 CPU 동작조건은 CPU 코어전압이며, CPU 사용율(x %)에 대한 CPU 코어전압(y [V]) 값 측정을 위한 수식은 하기 [수학식 1'] 와 같으며, 하기 [수학식 1']에서의 계수 a, b는 각각, 하기 [수학식 2] 및 [수학식 3] 에서와 같이 구해지는 것을 특징으로 한다.In addition, more preferably, the CPU operating condition is a CPU core voltage, and an equation for measuring a CPU core voltage (y [V]) value for a CPU usage rate (x %) is as shown in [Mathematical Formula 1'] below, and coefficients a and b in [Mathematical Formula 1'] below are characterized in that they are obtained as in [Mathematical Formula 2] and [Mathematical Formula 3] below, respectively.
[수학식 1'][Mathematical formula 1']
[수학식 2][Mathematical formula 2]
[수학식 3][Mathematical Formula 3]
한편, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 CPU 사용율에 따라 선형회귀모델을 활용하여 CPU 동작조건을 설정하는 절전형 컴퓨터 시스템의 제어 방법은, 상기 CPU 사용율에 따라 선형회귀모델을 활용하여 CPU 동작조건을 설정하는 절전형 컴퓨터 시스템의 제어 방법으로서, (a) 컴퓨터 시스템이 시작되어 시스템 전체에 대기전력 및 메인 보드에 동작 전원을 공급하게 되면, PM 제어 앱이 실행되면서 '사용자 작업습관 데이터' 를 로드하게 되는 단계(S1); (b) 상기 (a) 단계 이후, 앱이나 파일이 실행되는지 여부? 를 확인하는 단계(S2); (c) 상기 (b) 단계에서의 판단 결과, 해당 '실행앱'이나 '실행앱 세트'에 대한 '사용자 작업습관 데이터'가 있는가? 여부를 판단하는 단계(S3, S4); (d) 상기 (c) 단계에서의 판단 결과, 해당 '실행앱'이나 '실행앱 세트'에 대한 '사용자 작업습관 데이터'가 있으면, 선형회귀분석 모델링을 생략하고 바로 그에 따른 CPU 주파수 설정을 행하게 되는 단계(S5); 및 (e) 상기 (c) 단계에서의 판단 결과, 해당 '실행앱'이나 '실행앱 세트'에 대한 '사용자 작업습관 데이터'가 없으면, 선형회귀분석 모델링을 통하여, 선형회귀분석 모델링을 통하여 현재 '실행앱'이나 '실행앱 세트'에 대한 최적 주파수를 산출하는 '선형회귀분석 모델링에 의한 주파수 설정 프로세스'를 진행하게 되는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.Meanwhile, a control method of a power-saving computer system that sets CPU operating conditions by utilizing a linear regression model according to a CPU usage rate according to another aspect of the present invention for achieving the above-mentioned purpose is a control method of a power-saving computer system that sets CPU operating conditions by utilizing a linear regression model according to the CPU usage rate, comprising: (a) a step (S1) of loading 'user work habit data' while a PM control app is executed when the computer system is started and standby power is supplied to the entire system and operating power is supplied to the main board; (b) a step (S2) of checking whether an app or file is executed after the step (a); (c) a step (S3, S4) of determining whether there is 'user work habit data' for the corresponding 'executing app' or 'executing app set' as a result of the determination in the step (b); (d) a step (S5) of omitting linear regression analysis modeling and directly setting the CPU frequency accordingly if there is 'user work habit data' for the corresponding 'executing app' or 'executing app set' as a result of the determination in the step (c); And (e) if there is no 'user work habit data' for the 'executable app' or 'executable app set' as a result of the judgment in the step (c) above, a 'frequency setting process by linear regression analysis modeling' is performed to calculate an optimal frequency for the current 'executable app' or 'executable app set' through linear regression analysis modeling.
바람직하게는, 상기 (e) 단계는, (e1) CPU 사용율 및 주파수를 실시간 감지한 후(S21), 주파수 변화가 일정치 이내로 안정될 때까지 체크하는 단계(S22); (e2) 상기 (e1) 단계 이후, 주파수 변화가 일정치 이내로 안정된 경우에는, 샘플링된 값에 대하여 CPU 사용율 및 주파수 평균값을 계산하게 되는 단계(S23); (e3) 상기 (e2) 단계 이후, 상기 [수학식 2] 및 [수학식 3]에 의해, 슬로프(a) 및 인터셉트(b)를 계산하는 단계(S24); (e4) 상기 (e3) 단계 이후, 상기 [수학식 1]의 선형회귀모델에 따른 설정 주파수 수학식(y = ax + b)을 산출하는 단계(S25); 및 (e5) 상기 (e4) 단계 이후, 상기 선형회귀모델에 따른 설정 주파수 수학식(y = ax + b)을 참조하여, 현재 CPU 사용율(x)에 적합한 설정 주파수(y)를 계산하고 상기 선형회귀모델링에 의해 설정된 주파수를 dB에 저장하는 단계(S26); 를 포함하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the step (e) comprises: (e1) a step of detecting CPU usage and frequency in real time (S21), and then checking until the frequency change becomes stable within a certain value (S22); (e2) a step of calculating the CPU usage and frequency average for the sampled values (S23) after the step (e1), if the frequency change becomes stable within a certain value; (e3) a step of calculating the slope (a) and the intercept (b) by the [Mathematical Formula 2] and the [Mathematical Formula 3] (S24) after the step (e2); (e4) a step of calculating the set frequency mathematical formula (y = ax + b) according to the linear regression model of the [Mathematical Formula 1] (S25) after the step (e3); And (e5) after the step (e4), a step (S26) of calculating a set frequency (y) suitable for the current CPU usage rate (x) by referring to the set frequency mathematical formula (y = ax + b) according to the linear regression model and storing the frequency set by the linear regression modeling in dB; is characterized in that it includes;
다른 한편, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또다른 측면에 따른 CPU 사용율에 따라 선형회귀모델을 활용하여 CPU 동작조건을 설정하는 절전형 컴퓨터 시스템의 제어 방법은, 상기 CPU 사용율에 따라 선형회귀모델을 활용하여 CPU 동작조건을 설정하는 절전형 컴퓨터 시스템의 제어 방법으로서, (A) 컴퓨터 시스템이 시작되어 시스템 전체에 대기전력 및 메인 보드에 동작 전원을 공급하게 되면, PM 제어 앱이 실행되면서 '사용자 작업습관 데이터' 를 로드하게 되는 단계(S1); (B) 상기 (A) 단계 이후, 앱이나 파일이 실행되는지 여부? 를 확인하는 단계(S2); (C) 상기 (B) 단계에서의 판단 결과, 해당 '실행앱'이나 '실행앱 세트'에 대한 '사용자 작업습관 데이터'가 있는가? 여부를 판단하는 단계(S3, S4); (D) 상기 (C) 단계에서의 판단 결과, 해당 '실행앱'이나 '실행앱 세트'에 대한 '사용자 작업습관 데이터'가 있으면, 선형회귀분석 모델링을 생략하고 바로 그에 따른 CPU 코어전압 설정을 행하게 되는 단계(S5); 및 (E) 상기 (C) 단계에서의 판단 결과, 해당 '실행앱'이나 '실행앱 세트'에 대한 '사용자 작업습관 데이터'가 없으면, 선형회귀분석 모델링을 통하여, 선형회귀분석 모델링을 통하여 현재 '실행앱'이나 '실행앱 세트'에 대한 최적 코어전압을 산출하는 '선형회귀분석 모델링에 의한 코어전압 설정 프로세스'를 진행하게 되는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.On the other hand, according to another aspect of the present invention for achieving the above object, a control method of a power-saving computer system for setting CPU operating conditions by utilizing a linear regression model according to a CPU usage rate is a control method of a power-saving computer system for setting CPU operating conditions by utilizing a linear regression model according to the CPU usage rate, comprising: (A) a step (S1) of loading 'user work habit data' while a PM control app is executed when the computer system is started and standby power is supplied to the entire system and operating power is supplied to the main board; (B) a step (S2) of checking whether an app or file is executed after the step (A); (C) a step (S3, S4) of determining whether there is 'user work habit data' for the corresponding 'executing app' or 'executing app set' as a result of the determination in the step (B); (D) a step (S5) of omitting linear regression analysis modeling and directly setting the CPU core voltage accordingly if there is 'user work habit data' for the corresponding 'executing app' or 'executing app set' as a result of the determination in the step (C); And (E) if there is no 'user work habit data' for the 'executable app' or 'executable app set' as a result of the judgment in the step (C) above, a step of performing a 'core voltage setting process by linear regression analysis modeling' that calculates an optimal core voltage for the current 'executable app' or 'executable app set' through linear regression analysis modeling is characterized by including;
바람직하게는, 상기 (E) 단계는, (E1) CPU 사용율 및 코어전압을 실시간 감지한 후(S21), 코어전압 변화가 일정치 이내로 안정될 때까지 체크하는 단계(S22); (E2) 상기 (E1) 단계 이후, 코어전압 변화가 일정치 이내로 안정된 경우에는, 샘플링된 값에 대하여 CPU 사용율 및 코어전압 평균값을 계산하게 되는 단계(S23); (E3) 상기 (E2) 단계 이후, 상기 [수학식 2] 및 [수학식 3]에 의해, 슬로프(a) 및 인터셉트(b)를 계산하는 단계(S24); (E4) 상기 (E3) 단계 이후, 상기 [수학식 1']의 선형회귀모델에 따른 설정 코어전압 수학식(y = ax + b)을 산출하는 단계(S25); 및 (E5) 상기 (E4) 단계 이후, 상기 선형회귀모델에 따른 설정 코어전압 수학식(y = ax + b)을 참조하여, 현재 CPU 사용율(x)에 적합한 설정 코어전압(y)을 계산하고 상기 선형회귀모델링에 의해 설정된 코어전압을 dB에 저장하는 단계(S26); 를 포함하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the step (E) comprises: (E1) a step of detecting CPU usage and core voltage in real time (S21), and then checking until the core voltage change becomes stable within a predetermined value (S22); (E2) a step of calculating the CPU usage and core voltage average for the sampled values when the core voltage change becomes stable within a predetermined value after the step (E1) (S23); (E3) a step of calculating the slope (a) and the intercept (b) by the [Mathematical Formula 2] and [Mathematical Formula 3] after the step (E2) (S24); (E4) a step of calculating the set core voltage mathematical formula (y = ax + b) according to the linear regression model of the [Mathematical Formula 1'] after the step (E3) (S25); And (E5) after the step (E4), a step (S26) of calculating a set core voltage (y) suitable for the current CPU usage rate (x) by referring to the set core voltage mathematical formula (y = ax + b) according to the linear regression model and storing the core voltage set by the linear regression modeling in dB; is characterized in that it includes;
본 발명에 따른 CPU 사용율에 따라 선형회귀모델을 활용하여 CPU 동작조건을 설정하는 절전형 컴퓨터 시스템 및 그 제어 방법에 따르면, 각종 실행앱들이나 파일들에 따른 사용자의 작업습관에 다른 데이터(CPU 주파수 및/또는 코어전압)들인 '사용자 작업습관 데이터'를 미리 저장하여 두고, 현재 실행앱(실행앱들의 세트)이나 파일들을 파악하여 미리 저장되어 있는 '사용자 작업습관 데이터'가 dB에 존재하면 곧바로 그러한 데이터에 따라 CPU를 구동하고, 그렇지 않은 경우에는 CPU의 동작 상태에 따른 CPU 사용율에 따라 최적의 구동방식(CPU 주파수 및/또는 코어전압)을 선형회귀모델에 의해 설정하도록 함으로써, CPU 성능의 저하 없이도 최적으로 절전이 가능하며, 나아가 코어 온도 및 주변장치도 이에 맞추어 절전을 행함으로써, 전체 컴퓨터 시스템에서 소요되는 에너지를 절감하는 것이 가능하다.According to the power-saving computer system and its control method which set CPU operating conditions by utilizing a linear regression model according to CPU usage rate according to the present invention, 'user work habit data' which is different data (CPU frequency and/or core voltage) according to user work habits according to various running apps or files are stored in advance, and the currently running apps (set of running apps) or files are identified, and if the pre-stored 'user work habit data' exists in dB, the CPU is immediately driven according to such data, and if not, the optimal driving method (CPU frequency and/or core voltage) is set by the linear regression model according to the CPU usage rate according to the operating state of the CPU, thereby enabling optimal power saving without lowering CPU performance, and further, by saving power according to the core temperature and peripheral devices, it is possible to reduce the energy consumed by the entire computer system.
상기 목적 및 효과 외에 본 발명의 다른 목적 및 이점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예에 대한 상세한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.In addition to the above objects and effects, other objects and advantages of the present invention will become apparent through a detailed description of embodiments with reference to the attached drawings.
도 1은 종래의 컴퓨터 전원공급장치의 개념도.
도 2는 제3 종래기술에 따른 대기전력이 절감되는 컴퓨터 전원공급장치의 블록도.
도 3은 종래의 일반적인 파워온 동작의 개념을 설명하는 도면.
도 4는 도 3의 PS_ON 회로(19a)의 블록도.
도 5는 도 3의 각 신호들의 타이밍 챠트.
도 6은 종래의 일반적인 파워온 동작의 개념을 설명하는 또다른 예의 도면.
도 7은 도 6의 각 신호들의 타이밍 챠트.
도 8은 제4 종래기술에 따른 대기전력이 절감되는 컴퓨터 전원공급장치의 블록도.
도 9는 제4 종래기술에 따른 대기전력이 절감되는 컴퓨터 전원공급장치의 상세 회로도.
도 10은 제4 종래기술에 따른 대기전력이 절감되는 컴퓨터 전원공급장치의 마이컴의 동작흐름도.
도 11은 제5 종래기술에 따른 컴퓨터 시스템 구성도.
도 12 및 도 13은 제4 종래기술에 따른 컴퓨터 시스템의 동작 방법을 나타내는 흐름도.
도 14는 본 발명의 최적 실시예에 따른 컴퓨터 시스템 구성도.
도 15 및 도 16은 본 발명의 최적 실시예에 따른 컴퓨터 시스템의 동작 방법을 나타내는 흐름도.Figure 1 is a conceptual diagram of a conventional computer power supply unit.
Figure 2 is a block diagram of a computer power supply device that reduces standby power according to the third prior art.
Figure 3 is a drawing explaining the concept of a conventional general power-on operation.
Figure 4 is a block diagram of the PS_ON circuit (19a) of Figure 3.
Figure 5 is a timing chart of each signal in Figure 3.
Figure 6 is another example drawing illustrating the concept of a conventional general power-on operation.
Figure 7 is a timing chart of each signal in Figure 6.
Figure 8 is a block diagram of a computer power supply device that reduces standby power according to the fourth prior art.
Figure 9 is a detailed circuit diagram of a computer power supply device that reduces standby power according to the fourth prior art.
Figure 10 is a flow chart of the operation of a microcomputer of a computer power supply device that reduces standby power according to the fourth prior art.
Figure 11 is a computer system configuration diagram according to the fifth prior art.
Figures 12 and 13 are flowcharts showing an operation method of a computer system according to the fourth prior art.
Figure 14 is a computer system configuration diagram according to an optimal embodiment of the present invention.
Figures 15 and 16 are flowcharts showing a method of operating a computer system according to an optimal embodiment of the present invention.
이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하기로 한다. Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.
도 14는 본 발명의 최적 실시예에 따른 컴퓨터 시스템 구성도이고, 도 15 및 도 16은 본 발명의 최적 실시예에 따른 컴퓨터 시스템의 동작 방법을 나타내는 흐름도이다.FIG. 14 is a computer system configuration diagram according to an optimal embodiment of the present invention, and FIGS. 15 and 16 are flowcharts showing an operation method of a computer system according to an optimal embodiment of the present invention.
다만, 첨부된 도면은 본 발명의 내용을 보다 쉽게 개시하기 위하여 설명되는 것일 뿐, 본 발명의 범위가 첨부된 도면의 범위로 한정되는 것이 아님은 당해 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 알 수 있을 것이다.However, it will be readily apparent to those skilled in the art that the attached drawings are merely provided to more easily disclose the contents of the present invention, and that the scope of the present invention is not limited to the scope of the attached drawings.
(본 발명의 최적 실시예에 따른 컴퓨터 시스템)(Computer system according to the optimal embodiment of the present invention)
우선, 본 발명의 최적 실시예에 따른 CPU 사용율에 따라 선형회귀모델을 활용하여 CPU 동작조건을 설정하는 절전형 컴퓨터 시스템에 대하여, 도 14를 참조하여 설명한다.First, a power-saving computer system that sets CPU operating conditions by utilizing a linear regression model according to CPU usage rate according to an optimal embodiment of the present invention is described with reference to FIG. 14.
먼저, 본 발명에 따른 컴퓨터 시스템은, 도 14에서 보는 바와 같이, CPU(11), 칩셋(14), 주변장치 드라이버(15, 15'. 15"), 펌웨어(17), 아날로그 디스플레이(VGA) 커넥터(18), SIO(19), 시스템 메모리(10a), 후크 드라이버(Hook Driver)(10b), OS(10c)와 태스크 스케쥴러(10d), PWM 컨트롤러 방식의 CPU 코어 파워서플라이(10e), PM(Power Management) 제어부(10f)와 사용자 작업습관 데이터 dB(10g) 등을 포함하는 메인 보드(10); 상기 메인 보드와 접속되어 전원을 공급하는 SMPS(20); 그리고 각종 주변 장치들; 을 포함하여 이루어진다.First, the computer system according to the present invention, as shown in FIG. 14, comprises a main board (10) including a CPU (11), a chipset (14), a peripheral device driver (15, 15', 15"), firmware (17), an analog display (VGA) connector (18), an SIO (19), a system memory (10a), a hook driver (10b), an OS (10c), a task scheduler (10d), a CPU core power supply (10e) of a PWM controller type, a PM (Power Management) control unit (10f), and user work habit data dB (10g); an SMPS (20) connected to the main board to supply power; and various peripheral devices.
한편, 상기 메인 보드(10)와 파워서플라이(SMPS)(20) 사이에는, PWM 컨트롤러 방식의 CPU 코어 파워서플라이(10e) 및 PMOS 전원 스위치(50)로 이루어지는 대기전원 공급부; 가 개재되어, CPU로의 코어 전원(Vcore) 및 각종 전원단 레귤레이터들(미도시됨)로의 전원 공급을 제어하는바, 상기 SIO(19)는, 상기 CPU(11)의 단자로부터 현재 컴퓨터 시스템의 전원모드(S3~S5 모드) 및 현재 CPU의 동작 상태(C0~C7 레벨)와 상기 칩셋(14)으로부터의 슬립 타입 신호를 파악하여, 상기 대기 전원 스위칭 소자(50) 및 PCI(15') 등의 주변장치 드라이버(15, 15'. 15")를 제어함으로써, 대기전원 공급 및 비디오 카드 등의 각종 주변장치 버스를 제어하게 된다. Meanwhile, a standby power supply unit consisting of a CPU core power supply (10e) of a PWM controller type and a PMOS power switch (50) is interposed between the main board (10) and the power supply (SMPS) (20), and controls the supply of core power (Vcore) to the CPU and power to various power stage regulators (not shown). The SIO (19) detects the current power mode (S3 to S5 mode) of the computer system and the current CPU operation state (C0 to C7 level) from the terminal of the CPU (11), and a sleep type signal from the chipset (14), and controls the standby power switching element (50) and peripheral device drivers (15, 15', 15") such as PCI (15'), thereby controlling the standby power supply and various peripheral device buses such as video cards.
이를 더 상술하면, PWM 컨트롤러 방식의 CPU 코어 파워서플라이(10e)는, 시스템에 장착되어지는 CPU(11)의 동작 상태에 따라 각각 상이한 코어 전압의 인가 및 그에 따른 각각 상이한 프리퀀시의 클럭을 CPU로 제공하게 되는바, 이러한 프로세서 코어에 대한 최적의 코어 인가 전압(VID) 데이터 및 클럭 프리퀀시(FID)의 데이터(10h)가, 펌웨어(17) 및/또는 칩셋(14) 내에 저장되어 있다. 예를들어, 실행되는 프로그램의 종류에 따라서 CPU 사용율이 달라지므로 OS 로드에 따라 전압을 조정하여 주고, 아울러 그에 대응되는 클럭 주파수를 떨어뜨림으로써, 결국 CPU의 소비전력을 절감할 수 있게 된다. 더욱이, 여기서 더 나아가, 여러 개의 앱이 동시에 실행 중일 경우, 각각의 CPU 사용율의 합(SUM)에 대응되는 전압 및 클럭 주파수를 제공하는 것이 일반적으로 생각되어질 것이나, 실제 여러 개의 앱의 동시 실행시에 CPU 사용율이 더 낮아진다는 점에 착안하여 (일례로 4개의 상이한 앱이 각각 실행될 시에는 각각의 앱의 CPU 사용율이 1%라고 가정할 때, 4개의 상이한 앱이 동시 실행시에는 4%가 되지 않고 그보다 더 낮은 일례로 3.1% 일 수 있음), 실제로 측정된 더 낮은 CPU 사용율을 미리 dB화하여 두고서, 이를 근거로 전압(VID) 및 클럭 주파수(FID)를 조정함으로써, 결국 CPU의 소비전력을 최대한 절감할 수 있게 된다. 다만, 이러한 미리 저장된 데이터(10h)가 없을 경우에는, 피크치 몇 개를 특정하여 이들로부터 CPU 사용율(%)에 따른 최적의 코어 인가 전압(VID) 데이터 및/또는 클럭 프리퀀시(FID)를 산출하되, 선형회귀모델 방식에 의해 일차방정식의 계산식을 생성하고 여기에서 CPU 사용율(%)에 따른 최적의 코어 인가 전압(VID) 데이터 및/또는 클럭 프리퀀시(FID)를 산출하도록 한다.To explain this in more detail, the CPU core power supply (10e) of the PWM controller type applies different core voltages and provides different frequency clocks to the CPU according to the operating state of the CPU (11) mounted on the system. The optimal core applied voltage (VID) data and clock frequency (FID) data (10h) for the processor core are stored in the firmware (17) and/or the chipset (14). For example, since the CPU usage rate varies depending on the type of program being executed, the voltage is adjusted according to the OS load, and the corresponding clock frequency is lowered, thereby ultimately reducing the power consumption of the CPU. Moreover, going further here, when multiple apps are running simultaneously, it would be generally thought to provide voltage and clock frequency corresponding to the sum (SUM) of the CPU usage of each, but considering that the CPU usage is actually lower when multiple apps are running simultaneously (for example, when four different apps are each running, assuming that each app has a CPU usage of 1%, it may not be 4% when four different apps are running simultaneously, but may be lower than that, for example, 3.1%), the actually measured lower CPU usage is converted to dB in advance, and the voltage (VID) and clock frequency (FID) are adjusted based on this, so that the CPU power consumption can be reduced as much as possible. However, in the case where there is no such pre-stored data (10h), several peaks are specified and the optimal core input voltage (VID) data and/or clock frequency (FID) according to the CPU usage rate (%) are calculated from these, and a first-order equation is generated by a linear regression model method, and the optimal core input voltage (VID) data and/or clock frequency (FID) according to the CPU usage rate (%) is calculated from this.
더 바람직하게는, 실행되는 앱에 따라서 반드시 필요한 주변장치를 콜하여 이러한 주변장치 리스트에 대한 dB도 확보하여 두도록 하며, 역시 그에 따르는 여타 파라미터의 범위도 미리 설정하여 두고서, 절전 동작시 이를 통하여 안정적인 동작이 이루어지도록 한다.More preferably, depending on the running app, the peripherals that are absolutely necessary are called and the dB for the list of such peripherals is secured, and the ranges of other parameters are also set in advance to ensure stable operation during power-saving operation.
그리고, 이러한 구체적인 절차는, 먼저 CPU 종류에 따른 기준 동작 전압(VID) 데이터가 펌웨어(17)로부터 CPU 코어 파워서플라이(10e)를 통해, 그리고 프리퀀시(FID) 데이터가 칩셋의 FID 테이블로부터 칩셋(14)을 통해, CPU(11)로 각각 전달되어지면서, 한편으로는 사용자 작업습관 데이터 dB(10g)에 저장되어 있는 '기준 VID/FID'의 SVID/DFID 데이터(10h)가 PM 제어부(10f)와 OS(10c)에 의해 로드 및 업데이트되면서 전원관리되어진다. And, in this specific procedure, first, the reference operating voltage (VID) data according to the CPU type is transmitted from the firmware (17) through the CPU core power supply (10e), and the frequency (FID) data is transmitted from the FID table of the chipset through the chipset (14) to the CPU (11), while on the other hand, the SVID/DFID data (10h) of the 'reference VID/FID' stored in the user work habit data dB (10g) is loaded and updated by the PM control unit (10f) and the OS (10c), and power management is performed.
이후, 실제 CPU(11)가 동작을 하게 되면, 다음 실행되어야할 프로그램을 태스크 스케쥴러(10d)로부터 OS(10c)가 전달받아, 후크 드라이버(10b)로 전달하게 되며, 후크 드라이버는 실행되어진 어플리케이션 프로그램에 따른 CPU의 로드값 (즉, 앱에 따라 CPU 사용량) 을 통보하게 되고, 이에 PM 제어부(10f)는 이를 반영한 FID 데이터 및 VID 데이터를 포함하는 '사용자 작업습관 데이터'를 롸이팅(writing)하도록 하게 된다.Thereafter, when the actual CPU (11) starts operating, the OS (10c) receives the program to be executed next from the task scheduler (10d) and transmits it to the hook driver (10b), and the hook driver notifies the CPU load value (i.e., CPU usage according to the app) according to the executed application program, and the PM control unit (10f) writes 'user work habit data' including FID data and VID data reflecting this.
아울러, 상기 CPU 코어 파워서플라이(10e)는 SMPS(20)로 인가받은 12V의 전압을 0.5V ~ 3.04V의 동작전압(Vcore)으로 바꾸어 프로세서 코어로 공급하되, 기 저장된 '사용자 작업습관 데이터'가 있으면 그 값에 따라, 그렇지 없으면 칩셋 등에서 후술하는 선형회귀모델을 사용하여 CPU의 코어전압 설정을 위한 수식을 산출하여, 이에 따라 SVID 데이터에 의해 최종 동작전압(Vcore)을 공급하게 된다. 유사하게, 기 저장된 '사용자 작업습관 데이터'가 있으면 그 값에 따라, 그렇지 없으면 칩셋 등에서 후술하는 선형회귀모델을 사용하여 CPU의 클럭주파수 설정을 위한 수식을 산출하여, 이에 따라 SFID 데이터에 의해 최종 클럭주파수를 제공하게 된다.In addition, the CPU core power supply (10e) changes the voltage of 12 V received from the SMPS (20) into an operating voltage (Vcore) of 0.5 V to 3.04 V and supplies it to the processor core. If there is pre-stored 'user work habit data', it calculates a formula for setting the core voltage of the CPU based on its value, otherwise, it calculates a formula for setting the core voltage of the CPU using a linear regression model described later in the chipset, etc., and supplies the final operating voltage (Vcore) based on the SVID data accordingly. Similarly, if there is pre-stored 'user work habit data', it calculates a formula for setting the clock frequency of the CPU based on its value, otherwise, it calculates a formula for setting the clock frequency of the CPU using a linear regression model described later in the chipset, etc., and provides the final clock frequency based on the SFID data accordingly.
결국, 상기 'Vcore'는 현재 실행되는 태스크(앱 또는 파일)의 종류는 물론, 복수개의 앱이 실행되는 경우의 실제 CPU 사용율(로드)을 반영하게 되고, 본 발명에서는 별도의 추가적인 배선 없이도 현재 CPU 동작 상태를 반영한 가장 최적의 전압 및/또는 주파수에 의해, 최대 절전을 행할 수 있게 된다.Ultimately, the above 'Vcore' reflects not only the type of task (app or file) currently being executed, but also the actual CPU usage (load) when multiple apps are being executed, and in the present invention, maximum power saving can be achieved by the most optimal voltage and/or frequency reflecting the current CPU operating state without any additional wiring.
아울러, 상기 CPU와 칩셋은, SIO(19)를 제어함으로써 전원 스위치(51)를 온/오프시켜서 전원단 레귤레이터들로 이루어지는 대기전원 전원 공급을 제어할 뿐만 아니라, PCI 버스 등을 제어함으로써 비디오 카드 등의 각종 주변장치 버스를 제어하게 되며, 신규로 실행되는 복수개의 조합의 앱의 경우에는 VID 및 FID 데이터를 업데이트할 수 있도록 한다. In addition, the CPU and chipset control the standby power supply consisting of power stage regulators by turning the power switch (51) on/off by controlling the SIO (19), and control various peripheral device buses such as video cards by controlling the PCI bus, etc., and enable updating of VID and FID data in the case of multiple combinations of apps being newly executed.
참고로, 상기 대기전원 공급부는, 전압 5VSB 에서 3VSB 로의 레귤레이터에 의해 3VSB 를 시스템에 공급하되, 스위칭 소자를 온/오프함으로써 이루어지며, 상기 PMOS(50)는, 5VSB를 시스템에 안정적으로 공급하게 된다.For reference, the above standby power supply unit supplies 3VSB to the system by a regulator from voltage 5VSB to 3VSB, and this is done by turning on/off the switching element, and the PMOS (50) stably supplies 5VSB to the system.
미설명부호 (15)는 LAN이고, (71), (72)는 USB 포트이고, (73)은 TPM이며, (74)는 SATA 버스이다.The unexplained symbol (15) is LAN, (71) and (72) are USB ports, (73) is TPM, and (74) is SATA bus.
특히, 본 발명의 시스템에서는, CPU(11) 및 칩셋(14)이 복수개의 앱의 실행에 따른 OS(10c)에 의해 프로그램된 방식으로 대기 모드시 대기전력 최적화를 꾀하게 되며, 일종의 백그라운드 프로그램의 일종으로서 파워매니지먼트(PM) 제어프로그램인 PMA(Power Management Application)를 통해, CPU 사용량 및 CPU 온도를 파악하여, CPU 코어전원의 VID 및 FID 설정값에 따른 코어전원 및/또는 클럭주파수를 제어함으로써, CPU 성능을 떨어뜨리지 않으면서도 발열도 줄이고 결국 전력 소비를 줄여서 에너지를 절감할 수 있게 된다.In particular, in the system of the present invention, the CPU (11) and the chipset (14) are programmed by the OS (10c) according to the execution of multiple apps to optimize standby power in standby mode, and as a type of background program, the power management (PM) control program, PMA (Power Management Application), determines CPU usage and CPU temperature, and controls the core power and/or clock frequency according to the VID and FID setting values of the CPU core power, thereby reducing heat generation without lowering the CPU performance and ultimately reducing power consumption, thereby saving energy.
이를 위해, CPU 온도 리미트(Temp. Limit)값 및 앱별 '사용자 작업습관 데이터'를 저장하고 있는 사용자 작업습관 데이터dB(10g)에는, 앱별 CPU 사용율 정보, CPU 사용율 선형회귀모델 계산 변수 정보, 동일 사용환경 CPU의 주파수 설정 정보, CPU 사용율에 대한 클럭주파수/코어전압, 앱 사용별 주파수/PM data 등이 저장되어 있다.To this end, the user work habit data dB (10g) that stores the CPU temperature limit (Temp. Limit) value and the 'user work habit data' for each app contains CPU usage information for each app, CPU usage linear regression model calculation variable information, frequency setting information for the same usage environment CPU, clock frequency/core voltage for CPU usage, frequency/PM data for each app, etc.
또한, 컴퓨터의 VID(Voltage Identification)는 CPU에 성능을 얼마나 사용하고 있는지 판단하는 가장 좋은 방법으로 전체 컴퓨터의 사용을 통제하고 절전하는데 가장 완벽한 팩트이며, VID는 CPU에 공급되는 전원을 제어하기 위한 코드로 구성되어 프로그램으로 읽고 변경하기가 용이하다는 점에 착안하여, 그리고 VID가 많은 단계가 있다는 것은 보다 더 정교하게 에너지 절감을 할 수 있다는 점에 착안하여, 기준 VID(SVID) 정보를 활용하여 현재 CPU의 동작 상태를 용이하게 파악하고 나아가 SVID 를 조절함으로써, CPU 성능의 저하 없이도 간단하게 절전이 가능하며, 나아가 주변장치도 이에 맞추어 절전을 행함으로써, 전체 컴퓨터 시스템에서 소요되는 에너지를 절감할 수 있도록 한다.Also, the VID (Voltage Identification) of the computer is the best way to determine how much performance is being used on the CPU, and is the most perfect fact for controlling the use of the entire computer and saving power. Since the VID is composed of a code for controlling the power supplied to the CPU and is easy to read and change as a program, and since the VID has many stages, energy saving can be done more precisely. By utilizing the standard VID (SVID) information, the current operating status of the CPU can be easily identified, and furthermore, by adjusting the SVID, power saving is possible simply without lowering the CPU performance. Furthermore, by having peripheral devices save power accordingly, the energy consumed by the entire computer system can be reduced.
추가적으로, 본 발명에 관한 CPU 사용율에 따라 선형회귀모델을 활용하여 CPU 동작조건을 설정하는 절전형 컴퓨터 시스템에 의하면, 복수개의 실행앱에 대한 CPU 사용율은 물론, 복수개의 실행 파일별 CPU 사용율을 감안하여 절전을 행하기도 하는바, 앱만 실행 (일례로 한글을 실행) 하여 신규 문서를 작성하는 경우보다, 기존에 작성된 파일을 실행하여 이미 작성된 문서를 실행하는 경우에는 앱만 실행하는 경우보다 더 CPU 사용율이 높으므로, 이를 반영하여야 한다.In addition, according to the power-saving computer system that sets CPU operating conditions by utilizing a linear regression model according to CPU usage of the present invention, power is saved by considering not only the CPU usage of multiple running apps but also the CPU usage of multiple running files. Therefore, since the CPU usage is higher in the case of executing an already-written document by executing an existing file than in the case of creating a new document by executing only an app (for example, executing Hangul), this should be reflected.
더욱이, 특정 앱의 경우에는 하위 그룹 실행앱 (일례로 금융관련 기관의 실행 앱의 경우에 부수적으로 실행되어야 하는 보안 프로그램 실행앱) 들에 대한 고려도 하며, 주변장치(Device) 콜 리스트에 대한 고려도 하여야 하고, 실행되는 앱이 여러개 올라 왔을 경우, 1'st 윈도우가 가장 CPU 사용율이 높을 가능성이 크지만, 때로는 인터넷에서 파일을 다운로드를 하는 백그라운드 앱 등이 가장 높은 사용율을 보일 경우도 있는바, 이러한 상황도 고려하여 절전을 행하여야 하는바, 결국, 이러한 프로세스들에 대하여 db화되어 있을 경우, 현재 사용율에 대한 변화와 그러한 변화에 대하여 CPU 사용율 자료 등으로 CPU 사용율 및 그에 따른 SVID/SFID를 설정하여야 호환성을 높일 수 있다. Moreover, for specific apps, you should also consider subgroup execution apps (for example, security program execution apps that must be executed additionally in the case of execution apps of financial institutions), and you should also consider the peripheral device call list. If multiple apps are running, the 1st window is likely to have the highest CPU usage, but sometimes background apps such as downloading files from the Internet can show the highest usage, so you should consider this situation and perform power saving. Ultimately, if these processes are stored in a database, you can increase compatibility by setting the CPU usage and the corresponding SVID/SFID using data such as changes in the current usage and CPU usage for such changes.
한편, 절전을 위하여, 오디오 장치와 같은 주변장치의 경우에도, 각 실행 앱별로 구비되는 것이 바람직하며, 이는 CPU 사용율에는 별 영향이 없지만, 아이들 모드에서 주변장치를 슬립시킴으로써, 혹은 주변장치의 전원을 오프시킴으로써, 시스템 전체로서 절전을 위하여 필요하다.Meanwhile, for power saving, it is desirable to have peripheral devices such as audio devices for each running app. This does not have much effect on CPU usage, but it is necessary for power saving for the entire system by putting the peripheral device to sleep in idle mode or turning off the power of the peripheral device.
이제, 최적화된 상기 사용율 및 그에 따른 SVID/SFID를, dB(10g)를 로드하거나 사용자 작업습관 데이터 dB에 없는 신규 조합의 경우에는 실제 실행시 CPU 사용율을 파악하여, 선형회귀모델링에 의해 획득한 후에는, 그에 해당하는 SFID/SVID 데이터를 펌웨어(17)나 칩셋(14)으로부터 로드하여, SFID/SVID 값을 산출 및 저장하도록 한다.Now, after obtaining the optimized above usage rate and the SVID/SFID according to it by loading dB(10g) or, in the case of a new combination not found in the user work habit data dB, by determining the CPU usage rate during actual execution, by linear regression modeling, the corresponding SFID/SVID data is loaded from the firmware (17) or chipset (14), and the SFID/SVID values are calculated and stored.
본 발명에 관한 선형회귀모델을 사용하여 CPU의 주파수/코어전압 설정을 위한 수식을 제안하려면, 먼저 CPU 사용율과 주파수/코어전압 간의 관계를 파악할 데이터가 필요한바, 이제, 예제를 통하여, 선형회귀모델링에 의해 SFID/SVID 데이터 값을 산출하여 보도록 한다.In order to propose a formula for setting the frequency/core voltage of a CPU using a linear regression model of the present invention, data for determining the relationship between CPU usage and frequency/core voltage is first required. Now, through an example, let's try calculating SFID/SVID data values by linear regression modeling.
(예제1)(Example 1)
본 예제1에서는, CPU 사용율(x %)에 대한 CPU 주파수(y GHz) 값 측정을 예로 설명하도록 하는바, 양자 (변수 x, y) 의 관계는 다음 [수학식 1] 에서와 같다.In this Example 1, we will explain the measurement of CPU frequency (y GHz) values for CPU usage (x %) as an example, and the relationship between the two (variables x and y) is as shown in the following [Mathematical Formula 1].
아울러, 여러 쌍의 (일례로 5쌍의) 데이터를 [표 1] 에서와 같이 가정하면, 상기 [수학식 1] 에서의 계수 a, b는 각각, 다음 [수학식 2] 및 [수학식 3] 에서와 같이 구해진다. In addition, assuming that there are several pairs of data (for example, 5 pairs) as in [Table 1], the coefficients a and b in [Mathematical Formula 1] are obtained as in the following [Mathematical Formula 2] and [Mathematical Formula 3], respectively.
먼저, 다양한 CPU 사용율에서의 안정적인 주파수 값을 측정하는바, 일례로 파형의 peak-to-peak 값을 샘플링한다. 샘플링한 값들의 가정된 데이터가 [표 1]에 나타나 있다.First, stable frequency values at various CPU usage rates are measured, for example, peak-to-peak values of the waveform are sampled. The assumed data of the sampled values are shown in [Table 1].
이제, [표 1]의 샘플링 값들 (xi, yi) 로부터 선형회귀모델에 따른 [수학식 1]의 계수 a 및 b 값을 구하기 위하여, xi 및 yi의 평균값()을 [수학식 4]에 의하여 계산한다.Now, in order to obtain the coefficients a and b of [Mathematical Formula 1] according to the linear regression model from the sampling values (xi, yi) of [Table 1], the average values of xi and yi ( ) is calculated using [Mathematical Formula 4].
이후, [수학식 2]에 의하여 계수 a 값을 구하기 위하여, = 및 = 을 구하는바, 이를 [표 2]에 나타내었다.Afterwards, in order to obtain the coefficient a value by [Mathematical Formula 2], = and = , which is shown in [Table 2].
계속해서, [수학식 5]와 같이 선형회귀모델의 기울기와 절편에 해당하는 계수 a 및 b를 구한다.Next, the coefficients a and b corresponding to the slope and intercept of the linear regression model are obtained as in [Mathematical Formula 5].
이로써, 최종 주파수 설정 모델이 완성되었는바, 최종적으로 계산을 통해 얻은 선형회귀모델의 수식은 [수학식 6]과 같다.With this, the final frequency setting model is completed, and the equation for the linear regression model finally obtained through calculation is as shown in [Mathematical Formula 6].
이제, 상기 [수학식 6]을 사용하여, 다양한 CPU 사용율에 대한 CPU 주파수를 예측할 수 있는바, 예를들어 CPU 사용율(xi)이 10%일 때의 예상되는 최적 주파수(yi)는 [수학식 7]에서와 같이 1.9 [GHz]가 된다.Now, using the above [Mathematical Formula 6], the CPU frequency for various CPU usage rates can be predicted. For example, the expected optimal frequency (yi) when the CPU usage rate (xi) is 10% is 1.9 [GHz] as in [Mathematical Formula 7].
결국, 상기 선형회귀모델을 통해 실제 시스템에서 다양한 CPU 사용율에 맞게 CPU 주파수를 조정함으로써, 시스템의 에너지 효율을 높이고 시스템의 성능을 최적화할 수 있게 되는 것이다.Ultimately, by adjusting the CPU frequency to suit various CPU usage rates in an actual system through the above linear regression model, the energy efficiency of the system can be increased and the performance of the system can be optimized.
(예제2)(Example 2)
한편, 본 예제2에서는, CPU 사용율(x %)에 대한 CPU 코어전압(y V) 값 측정을 예로 설명하도록 하는바, 양자 (변수 x, y) 의 관계는 상기 [수학식 1'] 에서와 같고, 여러 쌍의 (일례로 5쌍의) 데이터를 [표 3] 에서와 같이 가정하면, 상기 [수학식 1'] 에서의 계수 a, b는 각각, 상기 [수학식 2] 및 [수학식 3] 에서와 같이 구해진다. Meanwhile, in this Example 2, the measurement of CPU core voltage (y V) values for CPU usage rate (x %) is explained as an example. The relationship between the two (variables x, y) is as in the above [Mathematical Formula 1'], and assuming several pairs of data (for example, 5 pairs) as in [Table 3], the coefficients a and b in the above [Mathematical Formula 1'] are obtained as in the above [Mathematical Formula 2] and [Mathematical Formula 3], respectively.
[수학식 1'][Mathematical formula 1']
아울러, 다양한 CPU 사용율에서의 안정적인 코어전압 값을 측정하는바, 일례로 샘플링한 값들의 가정된 데이터가 [표 3]에 나타나 있다.In addition, stable core voltage values at various CPU usage rates are measured, and the assumed data of the sampled values are shown in [Table 3] as an example.
이제, [표 3]의 샘플링 값들 (xi yi) 로부터 선형회귀모델에 따른 [수학식 1]의 계수 a 및 b 값을 구하기 위하여, xi 및 yi의 평균값()을 [수학식 8]에 의하여 계산한다.Now, in order to obtain the coefficients a and b of [Mathematical Formula 1] according to the linear regression model from the sampling values (xi yi) of [Table 3], the average values of xi and yi ( ) is calculated using [Mathematical Formula 8].
이후, 상기 [수학식 2]에 의하여 계수 a 값을 구하기 위하여, = 및 = 을 구하는바, 이를 [표 4]에 나타내었다.Afterwards, in order to obtain the coefficient a value by the above [Mathematical Formula 2], = and = , which is shown in [Table 4].
계속해서, [수학식 9]와 같이 선형회귀모델의 기울기와 절편에 해당하는 계수 a 및 b를 구한다.Next, the coefficients a and b corresponding to the slope and intercept of the linear regression model are obtained as in [Mathematical Formula 9].
이로써, 최종 주파수 설정 모델이 완성되었는바, 최종적으로 계산을 통해 얻은 선형회귀모델의 수식은 [수학식 6]과 같다.With this, the final frequency setting model is completed, and the equation for the linear regression model finally obtained through calculation is as shown in [Mathematical Formula 6].
이제, 상기 [수학식 9]를 사용하여, 다양한 CPU 사용율에 대한 CPU 코어전압을 예측할 수 있는바, 예를들어 CPU 사용율(xi)이 10%일 때의 예상되는 최적 코어전압(yi)은 [수학식 10]에서와 같이 1.0667 [V]가 된다.Now, using the above [Mathematical Formula 9], the CPU core voltage for various CPU usage rates can be predicted. For example, the expected optimal core voltage (yi) when the CPU usage rate (xi) is 10% is 1.0667 [V] as in [Mathematical Formula 10].
결국, 상기 선형회귀모델을 통해 실제 시스템에서 다양한 CPU 사용율에 맞게 CPU 코어전압을 조정함으로써, 시스템의 에너지 효율을 높이고 시스템의 성능을 최적화할 수 있게 되는 것이다.Ultimately, by adjusting the CPU core voltage according to various CPU usage rates in an actual system through the above linear regression model, the energy efficiency of the system can be increased and the performance of the system can be optimized.
(본 발명의 최적 실시예에 따른 컴퓨터 시스템의 제어 방법)(Control method of a computer system according to an optimal embodiment of the present invention)
이제, 본 발명의 최적 실시예에 따른 CPU 사용율에 따라 선형회귀모델을 활용하여 CPU 동작조건을 설정하는 절전형 컴퓨터 시스템의 제어 방법에 대하여, 도 15 및 도 16을 주로 참조하고, 도 14를 보조적으로 참조하여 설명한다.Now, a control method of a power-saving computer system that sets CPU operating conditions by utilizing a linear regression model according to CPU usage rate according to an optimal embodiment of the present invention will be described mainly with reference to FIGS. 15 and 16, and supplementarily with reference to FIG. 14.
우선, 도 15에서 보는 바와 같이, 유저가 파워 버튼을 눌러 전원이 'ON'되고 컴퓨터 시스템이 시작되어, PMOS(50) 등의 스위칭 소자들을 턴온시킴으로써 시스템 전체에 대기전력(5VSB)을 공급하고, ATX 파워 커넥터를 통해 메인 보드에 각종 소자들에 모든 동작 전원 (3V, 5V, 12V 등)을 공급하게 되면(S0), PM 제어 앱이 실행되면서 '사용자 작업습관 데이터' 를 로드하게 된다(S1).First, as shown in Fig. 15, when the user presses the power button to turn the power 'ON' and the computer system starts, the switching elements such as PMOS (50) are turned on to supply standby power (5VSB) to the entire system, and all operating power (3V, 5V, 12V, etc.) is supplied to various elements on the main board through the ATX power connector (S0), and the PM control app is executed to load 'user work habit data' (S1).
이후, '단일 앱이나 파일'이 실행되는지 여부? 를 확인하여(S2), '단일 앱이나 파일'이 실행 중인 것으로 판단되면, 해당 '실행앱'에 대한 '사용자 작업습관 데이터'가 있는가? 여부를 판단하여(S3), 있으면, (선형회귀분석 모델링을 생략하고) 바로 그에 따른 CPU 주파수 설정을 행하게 된다(S5).Afterwards, whether a 'single app or file' is running is checked (S2), and if it is determined that a 'single app or file' is running, whether there is 'user work habit data' for the 'running app' is determined (S3), and if there is, (linear regression analysis modeling is omitted) the CPU frequency is set accordingly (S5).
한편, 상기 S2 단계에서의 판단 결과, '단일 앱이나 파일' 실행 중이 아닌 것으로 판단되면, 복합 앱들의 '실행 앱 세트'가 실행 중인 것으로 판단하여, 해당 '실행앱 세트'에 대한 '사용자 작업습관 데이터'가 있는가? 여부를 판단하게 되는바(S4), 있으면, 역시 (선형회귀분석 모델링을 생략하고) 바로 그에 따른 CPU 주파수 설정을 행하게 된다(S5). 다만, 윈도우 환경하에서 최근의 일반적인 대부분의 프로그램들은 백그라운드 프로그램이나 기타 앱을 동시에 실행하는 경우가 많게 되므로, S2 단계를 생략하고 곧바로 S4 단계로 진행해도 된다.Meanwhile, if it is determined in the S2 step that a 'single app or file' is not being executed, it is determined that the 'executing app set' of composite apps is being executed, and it is determined whether there is 'user work habit data' for the 'executing app set' (S4). If there is, the CPU frequency is set accordingly (omitting linear regression analysis modeling) (S5). However, since most recent general programs in the Windows environment often execute background programs or other apps simultaneously, the S2 step can be omitted and the S4 step can be proceeded directly.
상기 S5 단계 이후에는, 추가적으로 새로운 앱이 실행되었는지 여부를 체크하여(S6), 새로운 앱이 실행되었으면 프로그램 로딩을 위해 일정 시간 대기 후, 상기 S2 단계로 리턴하여 반복수행하게 되며, 그렇지 않은 경우에는, 코어 온도가 제1 기준치(T1) 미만인지? 여부를 체크하여(S7), 그렇지 않은 상태 (과열 상태) 라고 판단되는 경우에는, 코어클럭 주파수(f)를 일정치 (일례로 10Mhz) 상승시키고(S8), 계속해서 상기 제1 기준치(T1)로 떨어질 때까지 반복 체크하게 된다.After the above step S5, it is additionally checked whether a new app is running (S6), and if a new app is running, it waits for a certain period of time for program loading, returns to the S2 step and repeats the process. If not, it is checked whether the core temperature is lower than the first reference value (T1) (S7), and if it is determined not to be so (overheating state), the core clock frequency (f) is increased to a certain value (for example, 10 MHz) (S8), and the check is repeated until it drops to the first reference value (T1).
반면, 상기 코어 온도가 제1 기준치(T1) 미만인 경우에는, 아이들 상태인지? 여부를 체크하여(S9), 그렇지 않은 경우에는 반복해서 수행하고, 아이들 상태인 경우에는, PCI 다바이스들에 대한 파워를 다운시키고(S10), 대기전원을 비롯한 파워를 오프한 후(S11), 프로세스를 종료하게 된다.On the other hand, if the core temperature is lower than the first reference value (T1), it is checked whether it is in an idle state (S9), and if not, it is performed repeatedly, and if it is in an idle state, the power to the PCI devices is turned off (S10), the power including the standby power is turned off (S11), and the process is terminated.
다른 한편, 상기 S3 단계 또는 S4 단계에서의 판단 결과, 해당 실행앱 또는 '실행앱 세트'에 대한 '사용자 작업습관 데이터'가 없는 경우에는, 상술한 '선형회귀분석 모델링에 의한 주파수 설정 프로세스'를 진행하게 된다.On the other hand, if there is no 'user work habit data' for the corresponding execution app or 'execution app set' as a result of the judgment in the S3 or S4 step, the 'frequency setting process by linear regression analysis modeling' described above is performed.
먼저, 다양한 CPU 사용율에서의 안정적인 주파수 값을 측정하기 위해, CPU 사용율 및 주파수를 실시간 감지한 후(S21), 주파수 변화가 일정치 이내로 (일례로 3% 이내로) 안정되었는지? 여부를 체크하게 된다(S22).First, in order to measure a stable frequency value at various CPU usage rates, the CPU usage rate and frequency are detected in real time (S21), and then it is checked whether the frequency change is stable within a certain value (for example, within 3%) (S22).
그리하여, 상기 S22 단계에서의 판단 결과, 불안정한 경우에는 상기 S21 단계부터 반복해서 수행하고, 안정된 경우에는, CPU 사용율 및 주파수 평균값을 계산하게 된다(S23). 주파수 평균값은, 일례로 [수학식 4]에서와 같이, 상기 [표 1]에서 예시한 'peak-to-peak' 치 5개 샘플링에 대하여 행하여지도록 한다.Accordingly, in the case of instability in the judgment result in the above step S22, the process is repeated from the above step S21, and in the case of stability, the CPU usage rate and frequency average are calculated (S23). The frequency average is performed for sampling 5 'peak-to-peak' values as exemplified in the above [Table 1], as in [Mathematical Formula 4], for example.
이후, 상기 [표 2] 및 [수학식 5]에서와 같이, 슬로프(a) 및 인터셉트(b)를 계산하고(S24), [수학식 6]에서와 같은 선형회귀모델에 따른 설정 주파수 수학식(y = ax + b)을 산출하고(S25), 이를 참조하여, [수학식 7]에서와 같이 현재 CPU 사용율(x)에 적합한 설정 주파수(f)를 계산하게 되며, 상기 선형회귀모델링에 의해 설정된 주파수를 dB에 저장한다(S26).Thereafter, as in the above [Table 2] and [Mathematical Formula 5], the slope (a) and the intercept (b) are calculated (S24), and the set frequency mathematical formula (y = ax + b) according to the linear regression model as in [Mathematical Formula 6] is derived (S25), and with reference to this, the set frequency (f) suitable for the current CPU usage rate (x) is calculated as in [Mathematical Formula 7], and the frequency set by the linear regression modeling is stored in dB (S26).
참고로, 본 발명의 선형회귀모델링에 의해 설정된 주파수는 절전을 극대화하기 위해 최대한 낮게 설정되는 것이 바람직한바, 따라서 코어온도가 허용치인 제2 기준치(T2) 보다 더 높아질 수 있다. 따라서, 이에 대한 대비책으로, 코어온도가 제2 기준치(T2) 미만인지? 여부를 체크하여(S27), 그렇지 않은 경우에는 (과열 상태인 경우에는), 코어클럭 주파수(f)를 일정치 (일례로 10Mhz) 상승시키고(S28), 계속해서 상기 제2 기준치(T2)로 떨어질 때까지 반복 체크하게 된다.For reference, the frequency set by the linear regression modeling of the present invention is preferably set as low as possible to maximize power saving, and thus the core temperature may become higher than the second reference value (T2), which is an allowable value. Accordingly, as a countermeasure for this, a check is made (S27) to see whether the core temperature is lower than the second reference value (T2), and if not (in case of an overheated state), the core clock frequency (f) is increased to a certain value (for example, 10 MHz) (S28), and the checking is repeated until it drops to the second reference value (T2).
반면, 상기 코어 온도가 제2 기준치(T2) 미만인 경우에는, 비동작 PCI 디바이스 (Not working PCI devices)가 있는지? 여부를 체크하여(S29), 그렇지 않은 경우에는 반복해서 수행하고, 비동작 PCI 디바이스가 존재하는 경우에는 비동작 PCI 디바이스를 슬립시키게 된다(S30). On the other hand, if the core temperature is lower than the second reference value (T2), a check is made to see if there are any non-working PCI devices (S29), and if not, the process is repeated, and if there are any non-working PCI devices, the non-working PCI devices are put to sleep (S30).
이후, 새로운 앱이 실행되었는지 여부를 체크하여(S31), 새로운 앱이 실행되지 않으면 계속해서 체크하고, 새로운 앱이 실행되는 경우에는, 처음으로 (상기 S2 단계로) 리턴하게 된다.Afterwards, it checks whether a new app is running (S31), and if a new app is not running, it continues to check, and if a new app is running, it returns to the beginning (step S2 above).
이와 같은 본 발명의 CPU 사용율에 따라 선형회귀모델을 활용하여 CPU 동작조건을 설정하는 절전형 컴퓨터 시스템 및 그 제어 방법에 의하면, 각종 실행앱들이나 파일들에 따른 사용자의 작업습관에 다른 데이터(CPU 주파수 및/또는 코어전압)들인 '사용자 작업습관 데이터'에 따라 CPU를 구동하게 되므로, 그리고 그러한 데이터가 없는 경우에는 CPU 사용율에 따른 최적의 구동방식(CPU 주파수 및/또는 코어전압)을 선형회귀모델에 의해 설정하도록 함으로써, CPU 성능의 저하 없이도 최적으로 절전이 가능하다는 장점이 있다.According to the power-saving computer system and its control method that sets CPU operating conditions by utilizing a linear regression model according to the CPU usage rate of the present invention, the CPU is operated according to 'user work habit data' which is different data (CPU frequency and/or core voltage) depending on the user's work habits according to various running apps or files, and when such data is not present, the optimal operation method (CPU frequency and/or core voltage) according to the CPU usage rate is set by the linear regression model, thereby having the advantage of enabling optimal power saving without lowering the CPU performance.
(변형예)(variant example)
마지막으로, 상술한 제어방법의 실시예에서는, 상기 (예제1)에서와 같이 CPU 사용율(x %)에 대한 CPU 클럭주파수(y GHz)를 예로 들어 설명하였으나, 상기 (예제2)에서와 같이 상기 CPU 클럭주파수(y GHz) 대신 CPU 코어전압(y [V])을 설정하도록 하거나, 혹은 CPU 클럭주파수(y GHz) 및 CPU 코어전압(y [V]) 모두를 동일한 방식으로 설정하도록 할 수 있다.Finally, in the embodiment of the control method described above, the CPU clock frequency (y GHz) for the CPU usage rate (x %) was explained as an example as in (Example 1) above, but instead of the CPU clock frequency (y GHz) as in (Example 2) above, the CPU core voltage (y [V]) may be set, or both the CPU clock frequency (y GHz) and the CPU core voltage (y [V]) may be set in the same manner.
이상에서는 본 발명의 일 실시예에 따라 본 발명을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 변경 및 변형한 것도 본 발명에 속함은 당연하다.Although the present invention has been described above according to one embodiment of the present invention, it is obvious that changes and modifications made by a person having ordinary skill in the art to which the present invention pertains within a scope that does not depart from the technical spirit of the present invention also belong to the present invention.
(제4 종래기술)
10 : 메인보드
11 : CPU 12 : SIO (System IO)
13 : 파워 버튼 14 : 칩셋
15 : 리셋 버튼 16 : 제1 배터리
17 : 리쥼리셋 18 : LAN
19 : 수퍼IO (Super IO) 19a : PS_ON 회로
20 : 파워서플라이 (SMPS) 30 : 마이컴
40 : 제1 스위칭부 41 : 제2 스위칭부
50 : 케이스 파워 스위치 60 : 파워 커넥터
70 : VDD 감지부
(제5 종래기술)(도 11)
10 : 메인보드
10a: 시스템 메모리 10b: DDI (Digital Display Interface)
10c: OS 10d: 태스크 매니저(Task Manager)
10e: 파워 매니지먼트(Power Management)
10f: 설정값 dB
11 : CPU 12 : 후크 드라이버(Hook Driver)
14 : 칩셋 15 : PCI 버스
17 : SPI 플래시 18 : VGA
18': LAN 19 : SIO (Super IO)
20 : 파워서플라이 (SMPS) 21 : 보조 전원단(5VSB)
22 : 메인 컨버터
51 : 스위칭 소자 52 : PMOS FET
53, 54 : 레귤레이터
71, 72 : USB 포트 73 : TPM (Trusted Platform Module)
74 : SATA
(본 발명)(도 14)
10 : 메인보드
10a: 시스템 메모리 10b: 후크 드라이버(Hook Driver)
10c: OS 10d: 태스크 매니저(Task Manager)
10e: CPU 코어 파워서플라이 (PWM controller)
10f: PM(Power Management) 제어부
10g: 사용자 작업습관 데이터 dB
10h: 선형회귀모델 주파수 설정 데이터
11 : CPU 14 : 칩셋
15 : LAN 15' : PCI 버스
17 : 펌웨어 18 : 아날로그 디스플레이(VGA) 커넥터
19 : SIO (Super IO)
20 : 파워서플라이 (SMPS)
50 : PMOS
53, 54 : 레귤레이터
71, 72 : USB 포트 73 : TPM (Trusted Platform Module)
74 : SATA(4th prior art)
10 : Main Board
11: CPU 12: SIO (System IO)
13: Power Button 14: Chipset
15: Reset button 16: 1st battery
17: Reset 18: LAN
19: Super IO 19a: PS_ON Circuit
20: Power supply (SMPS) 30: Microcomputer
40: 1st switching unit 41: 2nd switching unit
50 : Case power switch 60 : Power connector
70 : V DD detection unit
(5th prior art) (Fig. 11)
10 : Main Board
10a: System Memory 10b: DDI (Digital Display Interface)
10c: OS 10d: Task Manager
10e: Power Management
10f: Setpoint dB
11: CPU 12: Hook Driver
14: Chipset 15: PCI Bus
17: SPI Flash 18: VGA
18': LAN 19: SIO (Super IO)
20: Power supply (SMPS) 21: Auxiliary power supply (5VSB)
22 : Main converter
51: Switching element 52: PMOS FET
53, 54 : Regulator
71, 72: USB port 73: TPM (Trusted Platform Module)
74 : SATA
(Present invention) (Fig. 14)
10 : Main Board
10a: System Memory 10b: Hook Driver
10c: OS 10d: Task Manager
10e: CPU core power supply (PWM controller)
10f: PM(Power Management) Control Unit
10g: User work habits data dB
10h: Linear regression model frequency setting data
11: CPU 14: Chipset
15 : LAN 15' : PCI bus
17: Firmware 18: Analog Display (VGA) Connector
19: SIO (Super IO)
20: Power Supply (SMPS)
50 : PMOS
53, 54 : Regulator
71, 72: USB port 73: TPM (Trusted Platform Module)
74 : SATA
Claims (8)
상기 메인 보드(10)는, 후크 드라이버(10b), 태스크 스케쥴러(10d), CPU 코어 파워서플라이(10e), PM(Power Management) 제어부(10f) 및 사용자 작업습관 데이터 dB(10g)를 더 포함하고,
상기 사용자 작업습관 데이터 dB(10g)에는 저장된 실행앱이나 실행앱 세트에 따른 CPU 사용율 정보 및 사용율 정보에 대응되는 최적의 CPU 동작조건의 데이터가 저장되어 있으며,
상기 칩셋(14)은, 실행앱이나 실행앱 세트에 따라 최적의 CPU 동작조건으로 조정하여 줌으로써 CPU의 소비전력을 절감하되, 특정 실행앱이나 실행앱 세트에 따른 CPU 사용율 정보 및 사용율 정보에 대응되는 최적의 CPU 동작조건 데이터가 저장되어 있지 않는 경우에는, 선형회귀모델을 활용하여 CPU 동작조건을 설정하되,
상기 CPU 동작조건은 CPU 클럭주파수를 포함하며,
CPU 사용율(x %)에 대한 CPU 주파수(y GHz) 값 측정을 위한 수식은 하기 [수학식 1] 과 같으며, 하기 [수학식 1]에서의 계수 a, b는 각각, 하기 [수학식 2] 및 [수학식 3] 에서와 같이 구해지며,
하기 [수학식 2] 및 [수학식 3] 에서 CPU 사용율(x %) 및 CPU 주파수(y GHz) 값(xi,yi)의 평균값()은, 주파수 변화가 일정치 이내로 안정된 경우에, 파형의 'peak-to-peak' 값을 샘플링한 복수개의 샘플링 값들에 대한 CPU 사용율 및 CPU 주파수의 평균값인 것을 특징으로 하는 CPU 사용율에 따라 선형회귀모델을 활용하여 CPU 동작조건을 설정하는 절전형 컴퓨터 시스템.
[수학식 1]
[수학식 2]
[수학식 3]
A computer system including a main board (10) including a CPU (11), a chipset (14), firmware (17), SIO (19) and system memory (10a), an SMPS (20) that supplies power to the main board (10), and various peripheral devices.
The above main board (10) further includes a hook driver (10b), a task scheduler (10d), a CPU core power supply (10e), a PM (Power Management) control unit (10f), and user work habit data dB (10g).
The above user work habit data dB (10g) stores CPU usage information according to the saved running app or set of running apps and data on optimal CPU operation conditions corresponding to the usage information.
The above chipset (14) reduces CPU power consumption by adjusting the CPU operating conditions to the optimal conditions according to the running app or the set of running apps. However, if the CPU usage rate information and the optimal CPU operating condition data corresponding to the usage rate information according to a specific running app or the set of running apps are not stored, the CPU operating conditions are set using a linear regression model.
The above CPU operating conditions include CPU clock frequency.
The formula for measuring the CPU frequency (y GHz) value for the CPU usage rate (x %) is as shown in [Mathematical Formula 1] below, and the coefficients a and b in [Mathematical Formula 1] below are obtained as in [Mathematical Formula 2] and [Mathematical Formula 3] below, respectively.
In the following [Mathematical Formula 2] and [Mathematical Formula 3], the average values (xi,yi) of CPU usage (x %) and CPU frequency (y GHz) ) is a power-saving computer system that sets CPU operating conditions by utilizing a linear regression model according to CPU usage, characterized in that the CPU usage and CPU frequency are averages of multiple sampling values that sample the 'peak-to-peak' value of the waveform when the frequency change is stable within a certain value.
[Mathematical Formula 1]
[Mathematical formula 2]
[Mathematical Formula 3]
상기 메인 보드(10)는, 후크 드라이버(10b), 태스크 스케쥴러(10d), CPU 코어 파워서플라이(10e), PM(Power Management) 제어부(10f) 및 사용자 작업습관 데이터 dB(10g)를 더 포함하고,
상기 사용자 작업습관 데이터 dB(10g)에는 저장된 실행앱이나 실행앱 세트에 따른 CPU 사용율 정보 및 사용율 정보에 대응되는 최적의 CPU 동작조건의 데이터가 저장되어 있으며,
상기 칩셋(14)은, 실행앱이나 실행앱 세트에 따라 최적의 CPU 동작조건으로 조정하여 줌으로써 CPU의 소비전력을 절감하되, 특정 실행앱이나 실행앱 세트에 따른 CPU 사용율 정보 및 사용율 정보에 대응되는 최적의 CPU 동작조건 데이터가 저장되어 있지 않는 경우에는, 선형회귀모델을 활용하여 CPU 동작조건을 설정하되,
상기 CPU 동작조건은 CPU 코어전압을 포함하며,
CPU 사용율(x %)에 대한 CPU 코어전압(y [V]) 값 측정을 위한 수식은 하기 [수학식 1'] 와 같으며, 하기 [수학식 1']에서의 계수 a, b는 각각, 하기 [수학식 2] 및 [수학식 3] 에서와 같이 구해지며,
하기 [수학식 2] 및 [수학식 3] 에서 CPU 사용율(x %) 및 CPU 코어전압(y [V]) 값(xi,yi)의 평균값()은, 주파수 변화가 일정치 이내로 안정된 경우에, 파형의 'peak-to-peak' 값을 샘플링한 복수개의 샘플링 값들에 대한 CPU 사용율 및 CPU 코어전압 평균값인 것을 특징으로 하는 CPU 사용율에 따라 선형회귀모델을 활용하여 CPU 동작조건을 설정하는 절전형 컴퓨터 시스템.
[수학식 1']
[수학식 2]
[수학식 3]
A computer system including a main board (10) including a CPU (11), a chipset (14), firmware (17), SIO (19) and system memory (10a), an SMPS (20) that supplies power to the main board (10), and various peripheral devices.
The above main board (10) further includes a hook driver (10b), a task scheduler (10d), a CPU core power supply (10e), a PM (Power Management) control unit (10f), and user work habit data dB (10g).
The above user work habit data dB (10g) stores CPU usage information according to the saved running app or set of running apps and data on optimal CPU operation conditions corresponding to the usage information.
The above chipset (14) reduces CPU power consumption by adjusting the CPU operating conditions to the optimal conditions according to the running app or the set of running apps. However, if the CPU usage rate information and the optimal CPU operating condition data corresponding to the usage rate information according to a specific running app or the set of running apps are not stored, the CPU operating conditions are set using a linear regression model.
The above CPU operating conditions include CPU core voltage,
The formula for measuring the CPU core voltage (y [V]) value for the CPU usage rate (x %) is as shown in [Mathematical Formula 1'] below, and the coefficients a and b in [Mathematical Formula 1'] below are obtained as in [Mathematical Formula 2] and [Mathematical Formula 3] below, respectively.
In the following [Mathematical Formula 2] and [Mathematical Formula 3], the average values (xi, yi) of CPU usage rate (x %) and CPU core voltage (y [V]) ) is a power-saving computer system that sets CPU operating conditions by utilizing a linear regression model according to CPU usage, characterized in that the CPU usage and CPU core voltage average values for multiple sampling values that sample the 'peak-to-peak' value of the waveform when the frequency change is stable within a certain value.
[Mathematical formula 1']
[Mathematical formula 2]
[Mathematical Formula 3]
상기 CPU 동작조건은 하기 [수학식 1]에 의해 구해지는 CPU 클럭주파수를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 CPU 사용율에 따라 선형회귀모델을 활용하여 CPU 동작조건을 설정하는 절전형 컴퓨터 시스템.
[수학식 1]
In the second paragraph,
A power-saving computer system that sets CPU operating conditions by utilizing a linear regression model according to CPU usage, characterized in that the above CPU operating conditions further include a CPU clock frequency obtained by the following [Mathematical Formula 1].
[Mathematical Formula 1]
상기 CPU 동작조건은 하기 [수학식 1']에 의해 구해지는 CPU 코어전압을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 CPU 사용율에 따라 선형회귀모델을 활용하여 CPU 동작조건을 설정하는 절전형 컴퓨터 시스템.
[수학식 1']
In paragraph 1,
A power-saving computer system that sets CPU operating conditions by utilizing a linear regression model according to CPU usage, characterized in that the above CPU operating conditions further include a CPU core voltage obtained by the following [Mathematical Formula 1'].
[Mathematical formula 1']
(a) 컴퓨터 시스템이 시작되어 시스템 전체에 대기전력 및 메인 보드에 동작 전원을 공급하게 되면, PM 제어 앱이 실행되면서 '사용자 작업습관 데이터' 를 로드하게 되는 단계(S1);
(b) 상기 (a) 단계 이후, 앱이나 파일이 실행되는지 여부? 를 확인하는 단계(S2);
(c) 상기 (b) 단계에서의 판단 결과, 해당 '실행앱'이나 '실행앱 세트'에 대한 '사용자 작업습관 데이터'가 있는가? 여부를 판단하는 단계(S3, S4);
(d) 상기 (c) 단계에서의 판단 결과, 해당 '실행앱'이나 '실행앱 세트'에 대한 '사용자 작업습관 데이터'가 있으면, 선형회귀분석 모델링을 생략하고 바로 그에 따른 CPU 주파수 설정을 행하게 되는 단계(S5); 및
(e) 상기 (c) 단계에서의 판단 결과, 해당 '실행앱'이나 '실행앱 세트'에 대한 '사용자 작업습관 데이터'가 없으면, 선형회귀분석 모델링을 통하여, 선형회귀분석 모델링을 통하여 현재 '실행앱'이나 '실행앱 세트'에 대한 최적 주파수를 산출하는 '선형회귀분석 모델링에 의한 주파수 설정 프로세스'를 진행하게 되는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 CPU 사용율에 따라 선형회귀모델을 활용하여 CPU 동작조건을 설정하는 절전형 컴퓨터 시스템의 제어 방법.A control method for a power-saving computer system that sets CPU operating conditions by using a linear regression model according to the CPU usage rate of Article 1,
(a) When the computer system starts and supplies standby power to the entire system and operating power to the main board, the PM control app is executed and loads ‘user work habit data’ (S1);
(b) After step (a), a step (S2) of checking whether the app or file is running;
(c) a step (S3, S4) for determining whether, as a result of the judgment in step (b), there is ‘user work habit data’ for the ‘execution app’ or ‘execution app set’;
(d) If, as a result of the judgment in step (c) above, there is 'user work habit data' for the 'execution app' or 'execution app set', the linear regression analysis modeling is omitted and the CPU frequency is set accordingly (S5); and
(e) If, as a result of the judgment in step (c) above, there is no ‘user work habit data’ for the ‘executable app’ or ‘executable app set’, a ‘frequency setting process by linear regression analysis modeling’ is performed to calculate the optimal frequency for the current ‘executable app’ or ‘executable app set’ through linear regression analysis modeling.
A control method for a power-saving computer system that sets CPU operating conditions by utilizing a linear regression model according to CPU usage rate, characterized in that it includes.
(e1) CPU 사용율 및 주파수를 실시간 감지한 후(S21), 주파수 변화가 일정치 이내로 안정될 때까지 체크하는 단계(S22);
(e2) 상기 (e1) 단계 이후, 주파수 변화가 일정치 이내로 안정된 경우에는, 샘플링된 값에 대하여 CPU 사용율 및 주파수 평균값을 계산하게 되는 단계(S23);
(e3) 상기 (e2) 단계 이후, 상기 [수학식 2] 및 [수학식 3]에 의해, 슬로프(a) 및 인터셉트(b)를 계산하는 단계(S24);
(e4) 상기 (e3) 단계 이후, 상기 [수학식 1]의 선형회귀모델에 따른 설정 주파수 수학식(y = ax + b)을 산출하는 단계(S25); 및
(e5) 상기 (e4) 단계 이후, 상기 선형회귀모델에 따른 설정 주파수 수학식(y = ax + b)을 참조하여, 현재 CPU 사용율(x)에 적합한 설정 주파수(y)를 계산하고 상기 선형회귀분석 모델링에 의해 설정된 주파수를 dB에 저장하는 단계(S26);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 CPU 사용율에 따라 선형회귀모델을 활용하여 CPU 동작조건을 설정하는 절전형 컴퓨터 시스템의 제어 방법.In the fifth paragraph, step (e) comprises:
(e1) After detecting CPU usage and frequency in real time (S21), a step of checking until the frequency change stabilizes within a certain value (S22);
(e2) After the step (e1) above, if the frequency change is stable within a certain value, a step (S23) is performed to calculate the CPU usage rate and frequency average value for the sampled values;
(e3) After the step (e2), a step (S24) of calculating the slope (a) and the intercept (b) by the above [Mathematical Formula 2] and [Mathematical Formula 3];
(e4) After the step (e3) above, a step (S25) of calculating a set frequency mathematical formula (y = ax + b) according to the linear regression model of the above [Mathematical Formula 1]; and
(e5) After the step (e4), a step (S26) of calculating a set frequency (y) suitable for the current CPU usage rate (x) by referring to the set frequency mathematical formula (y = ax + b) according to the linear regression model and storing the frequency set by the linear regression analysis modeling in dB;
A control method for a power-saving computer system that sets CPU operating conditions by utilizing a linear regression model according to CPU usage rate, characterized in that it includes.
(A) 컴퓨터 시스템이 시작되어 시스템 전체에 대기전력 및 메인 보드에 동작 전원을 공급하게 되면, PM 제어 앱이 실행되면서 '사용자 작업습관 데이터' 를 로드하게 되는 단계(S1);
(B) 상기 (A) 단계 이후, 앱이나 파일이 실행되는지 여부? 를 확인하는 단계(S2);
(C) 상기 (B) 단계에서의 판단 결과, 해당 '실행앱'이나 '실행앱 세트'에 대한 '사용자 작업습관 데이터'가 있는가? 여부를 판단하는 단계(S3, S4);
(D) 상기 (C) 단계에서의 판단 결과, 해당 '실행앱'이나 '실행앱 세트'에 대한 '사용자 작업습관 데이터'가 있으면, 선형회귀분석 모델링을 생략하고 바로 그에 따른 CPU 코어전압 설정을 행하게 되는 단계(S5); 및
(E) 상기 (C) 단계에서의 판단 결과, 해당 '실행앱'이나 '실행앱 세트'에 대한 '사용자 작업습관 데이터'가 없으면, 선형회귀분석 모델링을 통하여, 선형회귀분석 모델링을 통하여 현재 '실행앱'이나 '실행앱 세트'에 대한 최적 코어전압을 산출하는 '선형회귀분석 모델링에 의한 코어전압 설정 프로세스'를 진행하게 되는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 CPU 사용율에 따라 선형회귀모델을 활용하여 CPU 동작조건을 설정하는 절전형 컴퓨터 시스템의 제어 방법.A control method for a power-saving computer system that sets CPU operating conditions by using a linear regression model according to the CPU usage rate of the second clause,
(A) When the computer system starts and supplies standby power to the entire system and operating power to the main board, the PM control app is executed and loads ‘user work habit data’ (S1);
(B) After the step (A) above, a step (S2) of checking whether the app or file is running;
(C) A step (S3, S4) for determining whether there is ‘user work habit data’ for the ‘execution app’ or ‘execution app set’ as a result of the judgment in the above step (B);
(D) If there is 'user work habit data' for the 'execution app' or 'execution app set' as a result of the judgment in the above step (C), a step (S5) in which linear regression analysis modeling is omitted and the CPU core voltage is set accordingly; and
(E) If, as a result of the judgment in step (C) above, there is no ‘user work habit data’ for the ‘executable app’ or ‘executable app set’, a step of performing a ‘core voltage setting process by linear regression analysis modeling’ to calculate the optimal core voltage for the current ‘executable app’ or ‘executable app set’ through linear regression analysis modeling is performed;
A control method for a power-saving computer system that sets CPU operating conditions by utilizing a linear regression model according to CPU usage rate, characterized in that it includes.
(E1) CPU 사용율 및 코어전압을 실시간 감지한 후(S21), 코어전압 변화가 일정치 이내로 안정될 때까지 체크하는 단계(S22);
(E2) 상기 (E1) 단계 이후, 코어전압 변화가 일정치 이내로 안정된 경우에는, 샘플링된 값에 대하여 CPU 사용율 및 코어전압 평균값을 계산하게 되는 단계(S23);
(E3) 상기 (E2) 단계 이후, 상기 [수학식 2] 및 [수학식 3]에 의해, 슬로프(a) 및 인터셉트(b)를 계산하는 단계(S24);
(E4) 상기 (E3) 단계 이후, 상기 [수학식 1']의 선형회귀모델에 따른 설정 코어전압 수학식(y = ax + b)을 산출하는 단계(S25); 및
(E5) 상기 (E4) 단계 이후, 상기 선형회귀모델에 따른 설정 코어전압 수학식(y = ax + b)을 참조하여, 현재 CPU 사용율(x)에 적합한 설정 코어전압(y)을 계산하고 상기 선형회귀분석 모델링에 의해 설정된 코어전압을 dB에 저장하는 단계(S26);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 CPU 사용율에 따라 선형회귀모델을 활용하여 CPU 동작조건을 설정하는 절전형 컴퓨터 시스템의 제어 방법.In the 7th paragraph, the step (E) is,
(E1) Step of detecting CPU usage and core voltage in real time (S21), then checking until core voltage change stabilizes within a certain level (S22);
(E2) After the step (E1) above, if the core voltage change is stable within a certain value, a step (S23) is performed to calculate the CPU usage rate and the core voltage average value for the sampled values;
(E3) After the step (E2), a step (S24) of calculating the slope (a) and intercept (b) by the above [Mathematical Formula 2] and [Mathematical Formula 3];
(E4) After the step (E3) above, a step (S25) of calculating a set core voltage mathematical formula (y = ax + b) according to the linear regression model of the above [Mathematical Formula 1']; and
(E5) After the step (E4), a step (S26) of calculating a set core voltage (y) suitable for the current CPU usage rate (x) by referring to the set core voltage mathematical formula (y = ax + b) according to the linear regression model and storing the core voltage set by the linear regression analysis modeling in dB;
A control method for a power-saving computer system that sets CPU operating conditions by utilizing a linear regression model according to CPU usage rate, characterized in that it includes.
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