專利名稱：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及電源管理狀態(tài)切換方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電源管理的方法，且特別涉及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的電源管理狀態(tài)切換的方法。
背景技術(shù)：
一般而言，目前的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)都會(huì)遵照高級(jí)組態(tài)與電源界面(Advanced Configuration and Power Interface，以下簡(jiǎn)稱ACPI)。
圖1為一計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的示意圖。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)100包含中央處理器(Central Processing Unit)110、北橋芯片120、南橋芯片130、儲(chǔ)存裝置140、外圍裝置150及主存儲(chǔ)器(Main Memory)160。北橋芯片120經(jīng)由總線連接中央處理器110、主存儲(chǔ)器160及南橋芯片130。南橋芯片130經(jīng)由總線連接北橋芯片120、儲(chǔ)存裝置140、及外圍裝置150。儲(chǔ)存裝置140中包含操作系統(tǒng)141。南橋芯片130包含一個(gè)仲裁位131(如ACPI定義的PM2_CNT緩存器ARB_DIS位)。
圖2為ACPI定義中央處理器的電源狀態(tài)示意圖。ACPI定義中央處理器在工作狀態(tài)(full running state)時(shí)(C0狀態(tài))正常地運(yùn)作，例如執(zhí)行指令、搬運(yùn)數(shù)據(jù)。如果計(jì)算機(jī)系統(tǒng)100閑置超過(guò)一段預(yù)定時(shí)間，操作系統(tǒng)141會(huì)讓中央處理器110進(jìn)入省電狀態(tài)。
在ACPI標(biāo)準(zhǔn)中所定義的中央處理器省電狀態(tài)包含第一(C1)、第二(C2)、第三(C3)省電狀態(tài)以及比C3狀態(tài)更省電的其它狀態(tài)，例如C4狀態(tài)(未圖示)。而C2狀態(tài)會(huì)比C1狀態(tài)省電，C3狀態(tài)會(huì)比C2狀態(tài)省電。當(dāng)操作系統(tǒng)141檢測(cè)到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)100無(wú)任何動(dòng)作時(shí)，則會(huì)使得中央處理器110進(jìn)入C3或C4狀態(tài)(以下簡(jiǎn)稱C3/C4狀態(tài))能夠使得計(jì)算機(jī)系統(tǒng)更有效地節(jié)省電源。
操作系統(tǒng)141會(huì)根據(jù)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)100上的總線主控組件動(dòng)作狀態(tài)(BusMaster activity status，例如BM_STS緩存器)來(lái)決定讓中央處理器110進(jìn)入C2狀態(tài)或C3狀態(tài)?？偩€主控組件是指在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)100中具有總線主控權(quán)的組件。
在C2狀態(tài)中，中央處理器110不執(zhí)行任何指令，但是能夠窺探(snoop)總線主控組件(Bus Master)存取主存儲(chǔ)器的動(dòng)作。如果有中斷事件(Breakevent)產(chǎn)生時(shí)，亦即產(chǎn)生中斷(Interrupt)時(shí)、或中央處理器110被請(qǐng)求執(zhí)行指令時(shí)，中央處理器110會(huì)從C2狀態(tài)回到C0狀態(tài)。
在C3/C4狀態(tài)中，中央處理器110停止時(shí)鐘脈沖，同時(shí)也不能窺探總線主控組件存取主存儲(chǔ)器160的動(dòng)作。因此C3/C4狀態(tài)為比C2更省電的狀態(tài)(稱C3/C4狀態(tài)為無(wú)時(shí)鐘脈沖省電狀態(tài))。
為了避免總線主控組件存取主存儲(chǔ)器160而破壞了中央處理器110的高速緩存的數(shù)據(jù)一致性(Cache Coherence)，操作系統(tǒng)141在使得中央處理器110進(jìn)入C3/C4狀態(tài)之前，會(huì)先將仲裁位131切換至啟動(dòng)狀態(tài)(例如將ARB_DIS位設(shè)為“1”)，以限制任何總線主控組件的請(qǐng)求通過(guò)北橋芯片120傳送至中央處理器110。
如果有中斷事件產(chǎn)生時(shí)，例如可能由一個(gè)總線主控組件存取主存儲(chǔ)器160、或請(qǐng)求中央處理器110執(zhí)行指令或產(chǎn)生中斷(Interrupt)時(shí)，則中央處理器110就必需從C3/C4狀態(tài)回到C0狀態(tài)。
雖然C3/C4狀態(tài)相較于C2狀態(tài)更為省電，但是如果在C3/C4狀態(tài)時(shí)收到了一個(gè)中斷請(qǐng)求，則執(zhí)行這個(gè)中斷請(qǐng)求所要等待的時(shí)間(latency)相較于在C2狀態(tài)時(shí)收到中斷請(qǐng)求所要等待的時(shí)間長(zhǎng)。
從南橋芯片130接收到中斷請(qǐng)求到中斷請(qǐng)求被中央處理器110響應(yīng)的時(shí)間包括中央處理器110從C3/C4狀態(tài)回到C0狀態(tài)的時(shí)間、切換仲裁位131的時(shí)間、南橋芯片130將中斷請(qǐng)求傳送至北橋芯片120的時(shí)間，以及北橋芯片120將中斷請(qǐng)求傳送至中央處理器110的時(shí)間。
圖3為一般電源管理狀態(tài)切換方法流程圖。首先南橋芯片130從外圍裝置150接收到一中斷請(qǐng)求(步驟S302)，(中斷請(qǐng)求是用以請(qǐng)求中央處理器110執(zhí)行指令或搬運(yùn)數(shù)據(jù)的請(qǐng)求)；接著南橋芯片130使得中央處理器110從C3/C4狀態(tài)回到C0狀態(tài)(步驟S304)；當(dāng)中央處理器110從C3/C4狀態(tài)回到C0狀態(tài)之后，關(guān)閉仲裁位131(步驟S306)；將中斷請(qǐng)求從南橋芯片130傳送至北橋芯片120(步驟S308)；最后再將中斷請(qǐng)求從北橋芯片傳送至中央處理器110(步驟S310)。
由以上的敘述可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)中央處理器在C3/C4狀態(tài)時(shí)收到一中斷請(qǐng)求，則必須先讓中央處理器從C3/C4狀態(tài)回到C0狀態(tài)，之后關(guān)閉仲裁位使得中斷請(qǐng)求可以先從南橋送到北橋再送到處理器處理，因此從收到中斷請(qǐng)求到處理器真正執(zhí)行中斷請(qǐng)求所要等待的時(shí)間非常之久。因此，如果是當(dāng)中斷請(qǐng)求是影像處理時(shí)，過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的等待往往會(huì)造成影像播放不流暢的情形發(fā)生。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)電源管理狀態(tài)切換的方法，可以減少等待時(shí)間。
本發(fā)明計(jì)算機(jī)系統(tǒng)電源管理狀態(tài)切換方法包含有當(dāng)中央處理器為C3/C4狀態(tài)時(shí)，南橋芯片接收一中斷請(qǐng)求；接著將中央處理器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換為C0狀態(tài)，同時(shí)將中斷請(qǐng)求傳送至北橋芯片暫存；當(dāng)中央處理器為C0狀態(tài)后，關(guān)閉一仲裁位；最后將中斷請(qǐng)求傳送到中央處理器處理。
另外，本發(fā)明還提供一種電源管理機(jī)制的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，包括有一中央處理器，中央處理器包含有至少三種工作狀態(tài)，分別為無(wú)時(shí)鐘脈沖省電狀態(tài)(例如C3/C4)、可窺探省電狀態(tài)(例如C2)和工作狀態(tài)；一第一控制芯片，連接至中央處理器；以及一第二控制芯片，連接至第一控制芯片；其中當(dāng)中央處理器為無(wú)時(shí)鐘脈沖省電狀態(tài)時(shí)，第二控制芯片接收一中斷請(qǐng)求后，在使得中央處理器由無(wú)時(shí)鐘脈沖省電狀態(tài)轉(zhuǎn)換成工作狀態(tài)的同時(shí)將中斷請(qǐng)求送至第一控制芯片暫存；當(dāng)中央處理器為工作狀態(tài)后，使得中斷請(qǐng)求通過(guò)第一控制芯片傳送至中央處理器處理。


圖1為一計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的示意圖；圖2為ACPI定義中央處理器的電源狀態(tài)示意圖；圖3為一般電源管理狀態(tài)切換方法流程圖；圖4為本發(fā)明電源管理的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)一實(shí)施例示意圖；圖5為本發(fā)明一實(shí)施例電源管理狀態(tài)切換的訊號(hào)圖；圖6為本發(fā)明電源管理狀態(tài)切換方法一實(shí)施例流程圖。
附圖符號(hào)說(shuō)明10～中央處理器；20～北橋芯片；30～南橋芯片；60～主存儲(chǔ)器；100～計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；110～中央處理器；120～北橋芯片；130～南橋芯片；131～仲裁位；140～儲(chǔ)存裝置；141～操作系統(tǒng)；150～外圍裝置；160～主存儲(chǔ)器；200～計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；202～主機(jī)板；B2～控制總線；B3～總線；T1-T7～時(shí)間點(diǎn)。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提出一種電源管理狀態(tài)切換方法，用以改善計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的電源管理狀態(tài)切換等待時(shí)間。
圖4為本發(fā)明電源管理的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)示意圖。其中計(jì)算機(jī)系統(tǒng)200可能是個(gè)人計(jì)算機(jī)、可攜式筆記型計(jì)算機(jī)、或其它計(jì)算機(jī)裝置。
計(jì)算機(jī)系統(tǒng)200包含有中央處理器10、北橋芯片20、南橋芯片30、及主存儲(chǔ)器60。北橋芯片20經(jīng)由總線連接中央處理器10、主存儲(chǔ)器60、及南橋芯片30。北橋芯片20負(fù)責(zé)中央處理器10和主存儲(chǔ)器60以及其它高時(shí)鐘脈沖頻率的單元之間的訊號(hào)傳送，上述高時(shí)鐘脈沖頻率的單元例如顯示器接口、或高速網(wǎng)絡(luò)通訊接口。北橋芯片20及南橋芯片30分別為上述第一控制芯片及第二控制芯片的實(shí)例，上述第一控制芯片及第二控制芯片并非限定于此。
南橋芯片30經(jīng)由總線B3連接北橋芯片20，并可以連接儲(chǔ)存裝置、外圍裝置。儲(chǔ)存裝置中包含一操作系統(tǒng)。中央處理器10通過(guò)南橋芯片30和儲(chǔ)存裝置、外圍裝置以較低時(shí)鐘脈沖頻率傳送訊號(hào)。
計(jì)算機(jī)系統(tǒng)200包含一個(gè)仲裁位如同ACPI中所定義的PM2_CNT緩存器中ARB_DIS位。仲裁位設(shè)置在北橋芯片20中。需要了解的是，仲裁位也可以設(shè)置在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)200的其它位置。
仲裁位啟動(dòng)(ARB_DIS＝1)時(shí)會(huì)限制任何總線主控組件的請(qǐng)求通過(guò)北橋芯片20，相對(duì)地，當(dāng)仲裁位關(guān)閉(ARB_DIS＝0)時(shí)，總線主控組件的請(qǐng)求才可通過(guò)北橋芯片20。
在此實(shí)施例中，南橋芯片30可以經(jīng)由一控制總線B2控制中央處理器10的狀態(tài)。
假設(shè)中央處理器10起初在C0工作狀態(tài)時(shí)，當(dāng)操作系統(tǒng)檢測(cè)到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)200已超過(guò)一預(yù)定時(shí)間無(wú)任何動(dòng)作時(shí)，操作系統(tǒng)會(huì)根據(jù)系統(tǒng)上的總線主控組件動(dòng)作狀態(tài)(Bus Master activity status，例如BM_STS緩存器)來(lái)決定讓中央處理器10進(jìn)入C2或C3/C4狀態(tài)。
如果總線主控組件還在運(yùn)作時(shí)，中央處理器10可以進(jìn)入C2狀態(tài)(可窺探狀態(tài))。如果無(wú)總線主控組件運(yùn)作時(shí)，中央處理器10可以根據(jù)操作系統(tǒng)啟動(dòng)仲裁位(ARB_DIS＝1)，并且中央處理器10進(jìn)入C3/C4狀態(tài)。
圖5為本發(fā)明電源管理狀態(tài)切換的訊號(hào)圖。中央處理器10具有連接控制總線B2的四個(gè)接腳第一接腳(STPCLK)、第二接腳(CPU_SLP)、第三接腳(STP_CPU)、及第四接腳(DPSLP)。南橋芯片30在T1時(shí)控制第一接腳(STPCLK)用以切換中央處理器10從C0狀態(tài)至C2狀態(tài)，在T2時(shí)控制第二接腳(CPU_SLP)用以切換中央處理器10從C2狀態(tài)至C3狀態(tài)，在T3時(shí)控制第三接腳(STP_CPU)用以停止中央處理器10的時(shí)鐘脈沖，并且在T3時(shí)控制第四接腳(DPSLP)用以切換中央處理器10從C3狀態(tài)至C4狀態(tài)。
在中央處理器10進(jìn)入C2狀態(tài)或C3狀態(tài)(無(wú)時(shí)鐘脈沖省電狀態(tài))后，中央處理器10不再執(zhí)行操作系統(tǒng)的電源管理程序。因此，南橋芯片30負(fù)責(zé)控制中央處理器10的電源管理狀態(tài)切換。
當(dāng)中央處理器10在無(wú)時(shí)鐘脈沖省電狀態(tài)，例如C3/C4狀態(tài)，南橋芯片30會(huì)根據(jù)接收到總線主控組件請(qǐng)求的種類來(lái)切換中央處理器10的狀態(tài)。
如果一總線主控組件發(fā)出一種請(qǐng)求，使得中央處理器10必需從C3/C4狀態(tài)回到C0狀態(tài)，上述請(qǐng)求即造成中斷事件，如圖5所示，時(shí)間T7時(shí)南橋芯片30接收到一中斷請(qǐng)求。
當(dāng)中央處理器10在C3/C4狀態(tài)、或比C4省電的狀態(tài)下，如果南橋芯片30接收到一中斷請(qǐng)求，則南橋芯片30通過(guò)控制總線B2使得中央處理器10切換至C0狀態(tài)以響應(yīng)中斷請(qǐng)求。
圖6為本發(fā)明電源管理狀態(tài)切換方法流程圖。首先，南橋芯片30從總線主控組件，例如一個(gè)外圍裝置，接收到一中斷請(qǐng)求(步驟S602)；接著南橋芯片30通過(guò)控制總線B2控制中央處理器10從C3/C4狀態(tài)回到C0狀態(tài)，同時(shí)將中斷請(qǐng)求從南橋芯片30送到北橋芯片20暫存(步驟S602)；接著，當(dāng)中央處理器10回到C0狀態(tài)之后，關(guān)閉仲裁位(ARB_DIS＝0)(步驟S604)；最后，將中斷請(qǐng)求通過(guò)北橋芯片20送到中央處理器10處理(步驟S606)。
參照?qǐng)D5，南橋芯片30在T4時(shí)控制第四及第三接腳(DPSLP、STP_CPU等)的訊號(hào)來(lái)控制中央處理器10從C4狀態(tài)回到C3狀態(tài)，并恢復(fù)中央處理器10的時(shí)鐘脈沖。接著，南橋芯片30在T5時(shí)控制第二接腳(CPU_SLP)的訊號(hào)使得中央處理器10回從C3到C2狀態(tài)，最后，在T6時(shí)控制第一接腳(STPCLK)的訊號(hào)使得中央處理器10從C2回到C0狀態(tài)。
雖然在上述說(shuō)明中，南橋芯片是利用繞過(guò)北橋芯片20的控制總線B2使得中央處理器10從C3/C4狀態(tài)回到C0狀態(tài)。但是在其它的實(shí)例中，南橋芯片30可以通過(guò)北橋芯片20控制中央處理器10從C3/C4狀態(tài)回到C0狀態(tài)。雖然中央處理器10在C3/C4狀態(tài)時(shí)，仲裁位在啟動(dòng)狀態(tài)(ARB_DIS＝1)，而任何請(qǐng)求不能通過(guò)北橋芯片20到達(dá)中央處理器10。但是本發(fā)明的北橋芯片20及南橋芯片30之間可以利用一種協(xié)議或機(jī)制讓仲裁位在啟動(dòng)狀態(tài)(ARB_DIS＝1)時(shí)，控制中央處理器10狀態(tài)的信號(hào)可以被傳送至中央處理器10。
在本發(fā)明中，中斷請(qǐng)求不需要等待仲裁位被設(shè)定為關(guān)閉狀態(tài)(ARB_DIS＝0)之后再傳送。也就是在仲裁位關(guān)閉狀態(tài)之前，就先將中斷請(qǐng)求送到北橋芯片20暫存。以圖5為例，南橋芯片30可以在對(duì)應(yīng)圖5的T4、T5、或T6時(shí)，即傳送中斷請(qǐng)求至北橋芯片20。
相較于已知方法，本發(fā)明可以在中央處理器轉(zhuǎn)換狀態(tài)的同時(shí)就將中斷請(qǐng)求傳送到北橋芯片暫存，藉此，可以減少中央處理器在C3/C4狀態(tài)中響應(yīng)運(yùn)作請(qǐng)求或其它中斷事件的等待時(shí)間。
雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例披露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的前提下，可作各種的更動(dòng)與潤(rùn)飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍以本發(fā)明的權(quán)利要求為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)電源管理方法，其中該計(jì)算機(jī)系統(tǒng)符合一高級(jí)組態(tài)與電源界面規(guī)范，該計(jì)算機(jī)系統(tǒng)至少包含有一中央處理器，一北橋制芯片，以及一南橋芯片，其中該中央處理器在無(wú)時(shí)鐘脈沖省電狀態(tài)，該方法包括有該南橋芯片接收到一中斷請(qǐng)求；轉(zhuǎn)換該中央處理器的狀態(tài)為工作狀態(tài)，同時(shí)傳送該中斷請(qǐng)求至該北橋芯片暫存；關(guān)閉一仲裁位；以及傳送該中斷請(qǐng)求至該中央處理器處理；其中當(dāng)該中央處理器為該無(wú)時(shí)鐘脈沖省電狀態(tài)時(shí)，該仲裁位為啟動(dòng)狀態(tài)。
2.如權(quán)利要求1所述的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)電源管理方法，其中還包括將該中央處理器由該無(wú)時(shí)鐘脈沖省電狀態(tài)轉(zhuǎn)換成可窺探省電狀態(tài)，再轉(zhuǎn)換成該工作狀態(tài)。
3.如權(quán)利要求1所述的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)電源管理方法，其中該仲裁位位于該北橋芯片。
4.如權(quán)利要求1所述的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)電源管理方法，其中當(dāng)該仲裁位啟動(dòng)時(shí)，會(huì)限制該中斷請(qǐng)求通過(guò)北橋芯片傳送至該中央處理器。
5.如權(quán)利要求1所述的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)電源管理方法，其中該南橋芯片利用連接至該中央處理器的一總線控制該中央處理器由該無(wú)時(shí)鐘脈沖省電裝置轉(zhuǎn)換至該工作狀態(tài)，或利用一與中央處理器的通訊協(xié)議使得該中央處理器由該無(wú)時(shí)鐘脈沖省電狀態(tài)轉(zhuǎn)換成該工作狀態(tài)。
6.一種電源管理機(jī)制的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，包括有一中央處理器，該中央處理器包含有至少三種工作狀態(tài)，分別為無(wú)時(shí)鐘脈沖省電狀態(tài)、可窺探省電狀態(tài)和工作狀態(tài)；一第一控制芯片，連接至該中央處理器；以及一第二控制芯片，連接至該第一控制芯片；其中當(dāng)該中央處理器在該無(wú)時(shí)鐘脈沖省電狀態(tài)時(shí)，該第二控制芯片接收一請(qǐng)求，若該請(qǐng)求須由該中央處理器處理，則使得該中央處理器由該無(wú)時(shí)鐘脈沖省電狀態(tài)轉(zhuǎn)換成該工作狀態(tài)，同時(shí)將該請(qǐng)求送至該第一控制芯片暫存，當(dāng)該中央處理器為工作狀態(tài)時(shí)，使得該請(qǐng)求通過(guò)該第一控制傳送至該中央處理器處理。
7.如權(quán)利要求6所述的電源管理機(jī)制的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其中該第一控制芯片包含有一仲裁位，其中當(dāng)該中央處理器在該無(wú)時(shí)鐘脈沖省電狀態(tài)時(shí)，該仲裁位為啟動(dòng)狀態(tài)，此時(shí)該仲裁位限制該請(qǐng)求通過(guò)該第一控制芯片。
8.如權(quán)利要求7所述的電源管理機(jī)制的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其中當(dāng)該中央處理器在該工作狀態(tài)時(shí)，該仲裁位為關(guān)閉狀態(tài)，此時(shí)該仲裁位允許該請(qǐng)求通過(guò)該第一控制芯片。
9.如權(quán)利要求6所述的電源管理機(jī)制的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其中該中央處理器由該無(wú)時(shí)鐘脈沖省電省電狀態(tài)轉(zhuǎn)換成可該窺探省電狀態(tài)，再轉(zhuǎn)換成該工作狀態(tài)。
10.如權(quán)利要求6所述的電源管理機(jī)制的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其中該第二控制芯片利用連結(jié)至該中央處理器的一總線使得該中央處理器由該無(wú)時(shí)鐘脈沖省電狀態(tài)轉(zhuǎn)換成該工作狀態(tài)。
11.如權(quán)利要求6所述的電源管理機(jī)制的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其中該第二控制芯片利用一與該中央處理器間的通訊協(xié)議使得該中央處理器由該無(wú)時(shí)鐘脈沖省電狀態(tài)轉(zhuǎn)換成該工作狀態(tài)。
全文摘要
一種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的電源管理狀態(tài)切換方法。當(dāng)處理器進(jìn)入無(wú)時(shí)鐘脈沖省電狀態(tài)(C3/C4狀態(tài))時(shí)，仲裁位啟動(dòng)狀態(tài)會(huì)限制北橋芯片接收任何總線主控器(Bus Master)請(qǐng)求通過(guò)北橋芯片傳送至處理器。當(dāng)處理器在C3/C4狀態(tài)時(shí)南橋芯片接收總線主控器的中斷請(qǐng)求，使得處理器必需從C3/C4狀態(tài)回到工作狀態(tài)來(lái)加以處理時(shí)，則在處理器轉(zhuǎn)換狀態(tài)的同時(shí)，將中斷請(qǐng)求傳送至北橋芯片暫存，之后等待仲裁位關(guān)閉后，再將中斷請(qǐng)求傳送至處理器。
文檔編號(hào)G06F1/32GK1619467SQ20041010035
公開(kāi)日2005年5月25日 申請(qǐng)日期2004年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月9日
發(fā)明者林志雄, 王景容 申請(qǐng)人:威盛電子股份有限公司