TWI283341B - Structure of dynamic management device power source and its method - Google Patents

Description

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五、發明說明（1) 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於一種動態管理裝置電源之系統及其方 法，其可週期性判斷一活躍程式使用某一特定裝置機率為 零或一非活躍程式閒置該裝置之平均間置時間大於裝置損 盈平衡時間（device break-even time )之一第一條件或一 第二條件成立時，即時改變該裝置之電源狀態，以達節省 電源消耗之功用者。 【先前技術】 電腦是工業革命之後影響人類最深廣的科技’時至今 日’我們可以說，沒有電腦，就沒有現代的新文明。網際 網路這四年來發展驚人，人類歷史更可能進入繼農業、工 業時代之後的網路時代，電腦與網路，是人類下階段文明 建設的基礎。而微軟，正是「決定」電腦與網路發展最龐 大的單一力量。 微軟是目前電腦世界共同語言的建構者，從早期的D 0 S作業系統開始，微軟統一 了電腦發展初期百花齊放的 局面’使個人電腦的作業系統在一致的標準下，猛爆性進 展’隨著硬體效率的加倍提升，個人電腦終於取代大型電 月旬’開始成為$午多家庭的必備電器，之後window S時代來 臨」方便使用的操作介面，使用電腦不必依靠天書般的程 f語言，個人電腦和微軟再進一步成為更多家庭與個人不 可或缺的工具，因其深入、廣泛進入人類生活的程度，使 我們不得不重視電腦裝置之電源管理。 先進電源 I 理；丨面（Advanced p〇wer· Management;

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ΑΡΜ) ’是Intel與Micros of t在92年所定義的節電管理介 面’其使電腦利用APM彳故周邊電源控制與管理，該方法即 透過BIOS來控制；支援αρμ的BIOS^負責將自己的各種周 邊裝置，如螢幕、硬碟、軟碟及主機板系統本身等的副程 式，以16bit/32bit protected Mode提供出來，並建立適 當的哞叫表格，讓其他作業系統（如Wind〇ws)可以直接呼 叫控制硬體的電源狀態。 然APM電源管理之主導權乃交由b I 〇s控管，因APM定義 的功能較侷限，能做到頂多是設定幾分鐘之後（通常是一 個裝置的損益平衡時間值）將某裝置關機，並且做簡單的 監控，電源節省的效率並不是很高。因實際開機後真正主 導、掌控整台電腦的是作業系統，實際接觸周邊裝置的調 度’也因此電源管理的作業重心，必須要由B丨〇s轉移到〇s 才月b真正完全發揮到最高的電源管理效率，針對節電需 要重新定義新一代電源/組態控制介面（Advanced Configuration and Power Interface； ACPI)〇 ACPI是由 Intel， Microsoft， Toshiba 所共同制定 為了在作業系統和硬體之間有一個共同的電源管理介面， 以改進以前在電源管理上由各別的廠商所制定的不統一介 ，。其由Win98及WNT5.0開始支持，把電源管理的功 能整$到作業系統中，藉由統一的介面來控制所有硬體的 電源操作’從Notebook到桌上型和伺服器均包含在此規 格内。 在ACP I運作方法中，作業系統利用AML語言解譯程

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透過ACPI驅動程式對符合…口規範設計的周邊裝置做 :啟、關閉等動作’或是設定若干時間後自動關閉、開啟 、置等等。其控制的方法有兩種，一種是透過SCI(System 2〇ntrol Interrupt)中斷訊號，另外一種則是透過極為較 複雜的表格結構，直接周邊對周邊，周邊對CPU以及CP^ 周邊的溝通。 其中，ACP I所定義的電源控制模式圖，所有的狀態可 分為 G(Global)、D(Device)、s(Sleeping)及 C(CPU)。其 中Global是指所有系統，又可分為一、GO-Working:工作 狀態，使用者程式可正常的執行，但是設備可以有它們自 己的狀態，在沒有用到此設備時，此設備可進入其它非工 作狀悲，一、G1 - S 1 e e p i n g :此狀態下系統消耗較小的電 源，沒有任何使用者的程式在執行，系統看起來就像在關 機狀態，因為此時顯示螢幕是被關閉的，只要有任何叫醒 啟動的訊息傳達進耒系統即很快回復到工作狀態；三、 G2/S5 - Soft Of f :此狀態下，系統只保留非常少的電 源，沒有任何使用者和作業系統的程式在執行，這個狀態 下需要較長的時間來回復到工作狀態；四、G3 -Mechanical Of f :整個系統的電源均關閉，沒有任何電流 通過系統，系統只能重新打開電源供應器的開關來啟動， 此狀態下電源的消耗為零。Dev i ce是指一些裝置，如數 據機、硬碟機、光碟機等，又可分為一、DO - Fully-On :正常工作下；二、])i :可省較少的電源；三、D2 : 某些功能被關閉，可省較多的電源；四、D 3 - 0 f f : 此

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五、發明說明（4) 狀態下設備的電源完全被移出，所以下次電源再一次被供 應時需要作業系統重新再對這個設備作一次設 定。Sleeping是指在G1下系統進入睡眠狀態，又可分 為一、S1 - Sleeping:在此狀態下可很快的回復系統的 運作’系統的内容均沒有遺失；二、S2 — Sleeping··類 似S1但疋C P U和C a c h e的内容巳遺失，系統回復後作 業糸統需要維遵 CPU和 Cache的内容；：r 、S3 -Sleeping:除了記憶體的資料外其餘cpu、 Cache及 Chipset的内容均遺失，記憶體的内容由硬體維護；四、 S 4 - S 1 e e p 1 n g :此狀態有最低的電源銷耗，最長的回復 時間’所有的設備均被關閉；五、S 5 - S 〇 f ΐ 0 f f :即是 Global G2的狀態，和S4類似，但作業系統不維護任何 内容。CPU又可分為一、（：0:〇?1]執行指令；二、（：1:在 最低的回復時間下，軟體完全不受影響；三、c 2 :較 c i 好；四、C3:較C2好。ACPI定義五^電源切換模有 效利用作業系統達電源控管之特性。 當系統進入節電模式時，一但有任何周邊裝置被觸 發，此時系統會產生一個SM I的硬體中斷訊號通知並喚醒 CPU，CPU時脈恢復運轉，並且透過bI0S、〇s取回先前儲存 的相關資訊後，以RSM指令回復到原先暫停的工作狀態。 雖ACPI提供強大之電源管理介面，然WIND〇ws系統以 時間限定的方式（Time Out)來判斷一裝置之閒置時間，此 方法雖可達到電源節省之特性，但卻造成了另一個浪費電 源的問題，如使用T i me Out的方式需浪費電源來供應此裝

五、發明說明（5) 置閒置時間之電力， 因此’如何針對 管理方法，不僅可改 源，長久以來一直是 者’而本創作人基於 究、開發、及銷售實 人之專業知識，經多 一種裝置之動態電源 發明内容】 本發明之主要目 之系統及其方法，其 application)使用一 裝置之平均閒置時間 1283341 且無法有效 上述問題而 善傳統之缺 使用者殷切 多年從事於 務經驗，乃 方研究設計 管理方法， 的，在於提 可週期性判 裝置機率為 大於裴置損 break-even time)之一第一條件 變該裝置為一關閉狀態。 本發明之次要目的，在於提 其可週期性判斷一活躍程式使用 躍程式閒置該裝置之平均閒置時 (device break-even time)之一 立時，即時改變該裝置之電源狀 本發明之又一目的，在於提 之系統及其方法’利用一裝置之 所得之一平均統什數據’公正表 間，精準度量該裝置之電源節省 地即時關閉該閒置裝置。 提出一種裝置之動態電源 點，又可更有效地節省電 盼望及本創作人念茲在茲 電源管理之相關產品之研 思及改良之意念，窮其個 、專題探討，終於研究出 可解決上述之問題。爰是 供一種動態管理裝置電源 疋一活躍程式（active 零或一非活躍程式閒置該 益平衡時間（device 或一第二條件成立時，改 供一即時化處理之功能， 一裝置機率為零或一非活 間大於裝置損益平衡時間 第一條件或一第二條件成 態。 紙 供一種動態管理裝置電源 閒置時間歷史紀錄檔計算 達該裝置之平均閒置時 狀態，以達節省電源消耗

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五、發明說明（6) 之用途。 本發明係揭示一裝置，用以接收一第一 該裝置之供電狀態；一電源管理單元，用以 號；以及一記憶單元，包含一常駐程式及一 料表係紀錄一執行程式使用該裝置之一第_ 條件。其中，該第一條件係為週期性判斷_ 該裝置機率是否為零；該第二條件係為判斷 閒置該裝置之平均閒置時間是否大於裝置損 (device break-even time)。當該第一條件 成立時，發出一第二信號予該電源管理單元 號予該裝置，即時地動態改變該裝置為一關 節省電源之消耗。 實施方式】 蛛為使貴審查委員對本創作之結構特 ^ 效有更進-步之暸解與認識，謹佐以= 5砰細之說明，說明如後： —般習知之瞢理奘罢@z 裝置於箱—# &裝置電源系統係利用一 直於預疋的一段間詈Β主卩日μ 法常诰占V /苔〜 時間後將該裝置加以 石中k成必須額外供廄 》 ^ 執行，無法有效衡量；二：器及裝置之電源 裝置之電源狀態衡：於：種時間及何種情況 源之系統及其方半、本發明係揭露一種動 耗。 去，从方便一使用者有效節 請參閱第一阍，甘 囵〃係為本發明之一較佳 ^號後，改變 發出該第一信 資料表，該資 條件及'第一 活躍程式使用 一非活躍程式 益平衡時間 或该第二條件 發出該第—^ 閉狀態，用以 徵及所達成之 之實施例及配 計算器計算〜 關閉，然此方 以供計算動作 下有效管理言亥 態管理裝置^ 省電源之肖 實施例之動態 1283341 五、發明說明（7) _ 管理裝置電源之系統及其方. 包含一記憶單元10,用以執統方塊圖；該系統主要 第二條件之判斷及紀錄該第—電源之一第—條件或一 果；一電源管理單元20，用以:件及該第二條件之判斷結 一裝置30，用以接收一第—該第一信號；以及至少 態。 就後’改變該裝置之供電狀 其中，裝置30的平均間署 間歷史紀錄檔案庫4 0計算所彳曰曰係利用裝置3 0之閒置時 達該裝置之平均閒置時間，^ = 一平均統計數據，公正表 態，以達節省電源消耗之用=準度量該裝置之電源節省狀 輸出裝置，如一網路卡·若兔、並且裝置3 0可為一輸入/ 機。 ，馮一資料儲存裝置，如一硬碟 该第一條件係為判斷一活躍程式i ve application)使用該裝置之機率是否為零；以及該第二條 件係為判斷一非活躍程式（inactive叩…丨以^⑽綱置該 裝置之平均間置時間是否大於裝置損益平衡時間（d e v丨c e break-even time)。 當一使用者5 0開啟一電腦後，利用該記憶單元i 〇執行 節省電源之一第一條件及一第二條件之判斷及紀錄該第一 條件及該第二條件之判斷詰果，一旦該第一或第二條件成 立，即發出一第二信號予該電源管理單元2 0，該電源管理 單元2 0接收一第二信號後發出該第一信號予該裝置3 0。 請參閱第二-A圖，其係為本發明之一較佳實施例記憶 單元之細部示意圖，如圖所示，係揭示一常駐程式1 〇 1及

f η -----^ ί 1283341 五、發明說明（8) 第2 2 ί件号料表1 〇 2，其中該常駐程式1 0 1係用以判斷一 将用二4及一第一條件是否成立；該節電條件資料表1 0 2 ’、j、、、己錄該第一條件及該第二條件之判斷結果。 節電二2 = : —B圖’其係為本發明之-較佳實施例之- ΙΪΐΪ: 攔位示意圖，㊈圖所示，係揭示-節電 ιοί貝J 2之搁位，其中該第一條件係為一常駐程式 101判斷一活躍程式使用該裝置之機率為零之社該 件係為判斷一常駐程式101判斷一非活躍;式閒置該 f置之平均閒置時間是否大於裝置損益平衡時間（device break-even time)之結果。 當一使用者50開啟一電腦後，該常駐程式i 〇丨週期性 判定一活躍程式使用該裝置之該第一條件或該第二條件成 立時’依據該節電條件資料表1 0 2之結果，發出一第二作 號予該電源管理單元20發出一第一信號予該"裝置"3〇厂5 請參閱第三圖’其係為本發明之一較^施例之一種 動態管理裝置電源方法，其主要步驟係包括·' 步驟S1 01 :開啟一常駐程式。· 步驟S1 02 :進行電源節省之一第一條件判斷一 用該裝置之機率是否為零。 / 步驟S1 03:填入第一條件之判斷結果於—節。 步驟S1〇4:刻斷一第二條件是否成立，其中該置的平均 閒置時間係利用一裝置之閒置時間歷史紀錄# 案庫4 0計算所得之一平均統計數據。 ”、备 步驟S105:填入第二條件之判斷結果於一節電資料表内。

步驟S106:若第一或 發送一第二信號至一 藉由上述 一常駐程式判 該裝置 為週期 第二條 於裝置 本發明 第二條 電源管 之系統 斷該電源 式使用 條件係 零；該 時間大 當該第 電源管 置，即 消耗。 之一第 性判斷 件係為 損益平 一條件或該第 再由電 態改變 理單元 時地動 一條件 一活躍 判斷一 衡時間 二條件 源管理 該裝置 理單元 及方法 條件及 及一第二 程式使用 非活躍程 (device 成立時， 單元發出 之供電狀 立，則達成節電條件 係利用一記憶單元之 資料表紀錄一執行程 條件。其中，該第一 一裝置機率是否為 式使用該裝置之閒置 time)。 號予該 該裝 態，用以節省電源之 break-even ' 發出一第二信 該第一信號予

綜上所述，本發明係實為一具有新穎性、進步性及可 供產業利用者，應符合我國專利法所規定之專利申請要件 無疑’爰依法知：出發明專利申請，祈鈞局早曰賜准專 利，至感為禱。 惟以上所述者’僅為本創作之一較佳實施例而已，並 非用來限定本創作實施之範圍， '

，舉凡依本創作申請專利範圍所述之形狀、構造、特徵及 精神所為务均等變化與修飾，均應包括於本創作之申請專 利範圍内。

1283341 k 辟1 修(声)正替換頁 圖式簡單說明 第一圖：其係為本發明之一較佳實施例之動態管理裝置電 源之系統及其方法之系統方塊圖； 第二-A圖：其係為本發明之一較佳實施例記憶單元之細部 不意圖， 第二-B圖：其係為本發明之一較佳實施例之一節電條件資 料表之攔位示意圖；及 第三圖：其係為本發明之一較佳實施例之動態管理裝置電 源之系統流程圖。 【圖號簡單說明】

10 記憶單元 1 0 1常駐程式 102節電條件資料表 20 電源管理單元 30 裝置 40 檔案庫 50 使用者

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Claims (1)

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六、申請專利範圍 1. 一種動態管理裝置電源之系統，該系統係包含： 一裝置，用以接收一第一信號後，改變該裝置之供電 狀態； 一電源管理單元，用以發出該第一信號；以及 一記憶單元，包含一常駐程式及一資料表，該常駐程式 係用以週期性判斷一活躍程式與該裝置的電源供應之 間的關係是否符合一第一條件及一非活躍程式與該裝 置的電源供應之間的關係是否符合一第二條件，並且 於該第一條件或第二條件成立時發出一第二信號予該 電源管理單元使其發出該第一信號予該裝置以關閉該 裝置的電源供應，並且其中該資料表係紀錄一執行程 式使用該裝置之一第一條件及一第二條件。 2 ·如專利申請範圍第1項所述之動態管理裝置電源之系統 ，其中該第一條件係為判斷該活躍程式使用該裝 置之機率是否為零。 、 3 ·如專利申請範圍第1項所述之動態管理裝置電源之系統 ，其中該第二條件係為判斷該非活躍程式閒置該裝置之 平均閒置時間大於裝置損益平衡時間。 4 ·如申請專利範圍第1項所述之動態管理裝置電源之系統 ，其中，該裝置係為一輸入/輸出裝置。 5. 如申請專利範圍第4項所述之動態管理裝置電源之系統 ，其中，該輸入/輸出裝置係為一網路卡。 6. 如申請專利範圍第1項所述之動態管理裝置電源之系統 ，其中，該裝置係為一資料儲存裝置。

第15頁 1283341 VX.) ..換頁 擎 六、申請專利範圍 7 ·如申請專利範圍第1項所述之動態管理裝置電源之系統 ，其中，該裝置係為一硬碟機。 8 · —種動態管理裝置電源方法，該步驟係包含： 週期性判定一活躍程式與一裝置的電源供應之間的關係 是否符合一第一條件及一非活躍程式與該裝置的電源 供應之間的關係是否符合一第二條件；及 當該第一條件或第二條件成立時，發出一第二信號予一 電源管理單元使其發出一第一信號予該裝置，用以改 變該裝置之一供電狀態。 9 ·如專利申請範圍第8項所述之動態管理裝置電源方法， 其中該第一條件係為判斷該活躍程式使用該裝置之機率 是否為零。 1 0 ·如專利申請範圍第8項所述之動態管理裝置電源方法， 其中該第二條件係為判斷該非活躍程式閒置該裝置之 平均閒置時間大於裝置損益平衡時間。 1 1.如專利申請範圍第1 0項所述之動態管理裝置電源方 法，其中，該裝置平均閒置時間係利用該裝置之閒置 時間歷史紀錄檔所得之一平均統計數據。 1 2.如專利申請範圍第8項所述之動態管理裝置電源方法， 其中，該裝置係為一輸入/輸出裝置。 1 3.如專利申請範圍第1 2項所述之動態管理裝置電源方 法，其中，該輸入/輸出裝置係為一網路卡。 1 4 ·如專利申請範圍第8項所述之動態管理裝置電源方法， 其中，該裝置係為一資料儲存裝置。

第16頁 1283341 六、申請專利範圍 1 5 ·如專利申請範圍第1 4項所述之動態管理裝置電源方 法，其中，該裝置係為一硬碟機。 ΙΙΒϋΙΙΙ 第17頁

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