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JP2003514296A - Method of dynamically adjusting operating parameters of a processor according to its environment - Google Patents

Method of dynamically adjusting operating parameters of a processor according to its environment

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JP2003514296A
JP2003514296A JP2001536668A JP2001536668A JP2003514296A JP 2003514296 A JP2003514296 A JP 2003514296A JP 2001536668 A JP2001536668 A JP 2001536668A JP 2001536668 A JP2001536668 A JP 2001536668A JP 2003514296 A JP2003514296 A JP 2003514296A
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JP
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clock
processor
voltage
frequency
integrated circuit
Prior art date
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Application number
JP2001536668A
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Japanese (ja)
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バウム,ゲアリー
オディオーン,カイル
ミッチェル,チャールズ・ウェルドン
クレシ,クァディール・アマド
カルドウェル,ダービン・デュアル
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Advanced Micro Devices Inc
Original Assignee
Advanced Micro Devices Inc
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 コンピュータシステムが複数の動作特徴のうち1つの変化を検出すると、システムは、プロセッサ上で走るコアクロックをストップする。検出された変化に応答して、更新された周波数制御情報がクロック制御論理に与えられ、変化に応答して、更新された電圧制御情報が電圧制御回路に供給される。更新された情報が一旦与えられると、システムはクロックを再スタートして、更新された周波数制御情報に対応する第2のクロック周波数でおよび更新された電圧制御情報に対応する第2の電圧でプロセッサを動作させる。 (57) Abstract When a computer system detects a change in one of a plurality of operating characteristics, the system stops the core clock running on the processor. In response to the detected change, updated frequency control information is provided to the clock control logic, and in response to the change, updated voltage control information is provided to the voltage control circuit. Once the updated information is provided, the system restarts the clock and the processor at a second clock frequency corresponding to the updated frequency control information and at a second voltage corresponding to the updated voltage control information. To work.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【技術分野】【Technical field】

この発明は、ポータブルコンピュータならびにそれと関連するパフォーマンス
および熱の問題に関する。
The present invention relates to portable computers and their associated performance and thermal issues.

【0002】[0002]

【背景技術】[Background technology]

従来のノートブック型コンピュータは電力および熱の制約を有するために、同
等のデスクトップコンピュータよりも低いパフォーマンスレベルで動作する。電
源としてバッテリを用いる場合、従来のノートブック型コンピュータはバッテリ
寿命を節約する技術をしばしば用いてパフォーマンスレベルを低くすることがで
きる。さらに、従来のノートブック型コンピュータは小型で密に詰まったシステ
ム構造を有するため、コンピュータ動作によって生成される熱を安全に放散でき
るのが限られてしまう。したがって、従来のノートブック型コンピュータは一般
的にデスクトップコンピュータよりも用いる電力が少ないが、これはパフォーマ
ンスに好ましくない影響を与える。
Conventional notebook computers operate at lower performance levels than comparable desktop computers due to power and thermal constraints. When using a battery as a power source, conventional notebook computers can often use battery life-saving techniques to reduce performance levels. In addition, conventional notebook computers have a small and tightly packed system structure that limits the safe dissipation of heat generated by computer operations. Therefore, conventional notebook computers typically use less power than desktop computers, which has a negative impact on performance.

【0003】 熱およびバッテリ電力による制約によって生じる限定を軽減しようとして多く
の省電力技術が導入されてきた。プロセッサの動作周波数(クロック周波数)お
よびその動作電圧によってその電力消費が決まる。電力消費およびしたがって熱
の生成はプロセッサの動作周波数にほぼ比例するため、プロセッサの周波数をデ
スクトップのパフォーマンスレベルよりも下にすることが、ノートブック型コン
ピュータの電力限界内に留まる一般的な方法であった。
Many power saving techniques have been introduced in an attempt to mitigate the limitations caused by thermal and battery power constraints. The operating frequency (clock frequency) of the processor and its operating voltage determine its power consumption. Since power consumption and therefore heat production are approximately proportional to the operating frequency of the processor, keeping the processor frequency below the desktop performance level is a common way to stay within the power limits of notebook computers. It was

【0004】 「スロットリング」と称される一般的な電力管理技術は、プロセッサのクロッ
クをストップすることによってプロセッサ動作を一時的に止めることでプロセッ
サが過熱するのを防止する。スロットリングは、プロセッサ動作の有効周波数を
低くしかつ、クロック制御信号(たとえば、プロセッサのSTPCLK♯入力)
を用いることによってプロセッサの電力消費を対応して減じ、プロセッサ動作の
デューティサイクルを変調する、業界では標準的な方法である。プロセッサの上
または近くに置かれる温度センサが、必要なときにスロットリングを開始する。
スロットリングは、数ミリ秒の周期を有する予め規定されたデューティサイクル
に従って、プロセッサ動作を続けてストップしたりスタートしたりする。プロセ
ッサの実効速度の減少により、電力消費およびしたがってプロセッサの温度が減
少する。
A common power management technique called "throttling" prevents the processor from overheating by temporarily stopping processor operation by stopping the processor clock. Throttling lowers the effective frequency of processor operation and also provides clock control signals (eg, the processor's STPCLK # input).
Is a standard method in the industry for correspondingly reducing processor power consumption and modulating the duty cycle of processor operation. A temperature sensor placed on or near the processor initiates throttling when needed.
Throttling continues to stop or start processor operation according to a predefined duty cycle with a period of a few milliseconds. Reducing the effective speed of the processor reduces power consumption and therefore processor temperature.

【0005】 ワードプロセッサのようなアプリケーションは典型的に、ほとんどの時間プロ
セッサをアイドル状態にする。その結果、ワードプロセシングアプリケーション
を動かすときの典型的なプロセッサの電力消費は最大よりも30−50%低くな
り得る。コンピュータシステムがそのアイドル時間を活用して、プロセッサを一
時的にスリープ状態にすることにより、さらなる節電を達成することができる。
Applications such as word processors typically leave the processor idle most of the time. As a result, typical processor power consumption when running word processing applications can be 30-50% lower than maximum. Additional power savings can be achieved by the computer system taking advantage of its idle time to put the processor to sleep temporarily.

【0006】 たとえば、ワードプロセシングアプリケーションでは、プロセッサは、各々の
文字がタイプされた後で短時間にまとまった作業を行なうが、次にその動作は次
のキーストロークまで停止する。さらに、周辺機器をターンオフしてさらなる節
電を得てもよい。たとえば、ノートブックのハードドライブは、次に必要になる
まで、活動がないある期間の後にサスペンド状態にされ得る。たとえば数分の、
活動のない別の期間をシステムが検出すれば、ディスプレイをターンオフしても
よい。そのような技術はバッテリ電力を節約するのに有用であり、プロセッサの
場合は、放散すべき熱の量を減じるのに有用である。またよく行なわれるのは、
冷却ファンを用いて、システムから除去される熱の量を増し、プロセッサの温度
を下げるとともにシステムの損傷を防止することである。
For example, in a word processing application, the processor performs a chunk of work shortly after each character is typed, but then the operation stops until the next keystroke. In addition, peripherals may be turned off for additional power savings. For example, a notebook hard drive may be suspended after a period of inactivity until it is next needed. A few minutes, for example
If the system detects another period of inactivity, the display may be turned off. Such techniques are useful in conserving battery power and, in the case of processors, in reducing the amount of heat that must be dissipated. Also often done is
A cooling fan is used to increase the amount of heat removed from the system, lower the processor temperature and prevent system damage.

【0007】 典型的なノートブック型コンピュータは、電力管理がアクティブでありそのバ
ッテリによって動作している場合、約15から20ワットを消費する。プロセッ
サ部分の電力消費量は典型的には8−12ワットである。残余の電力消費は、デ
ィスプレイ、ハードドライブ、メモリサブシステム、グラフィックスコントロー
ラおよびその他の周辺機器に与えられる。40から50ワット/時間のバッテリ
パックの場合、ノートブックは2.5から3.5時間の間稼動する。これに対し
て、ノードブックのプロセッサのそれらの電力および熱の制約がない、典型的な
デスクトップのプロセッサは20−30ワットを消費する。
A typical notebook computer consumes about 15 to 20 watts when power management is active and running on its battery. The power consumption of the processor part is typically 8-12 watts. The remaining power consumption is provided to the display, hard drive, memory subsystem, graphics controller and other peripherals. For a 40 to 50 watt / hour battery pack, the notebook will run for 2.5 to 3.5 hours. In contrast, typical desktop processors, which do not have the power and thermal constraints of the Nodebook processors, consume 20-30 watts.

【0008】 しかしながら、ノートブック型コンピュータをAC線電源に差込む場合は十分
な電力が利用可能であり、補助冷却容量が利用可能になり、プロセッサからより
多くの熱を除去できる。それにより、プロセッサがデスクトップのプロセッサに
近いパフォーマンスレベルで動作できるようになる。そのような環境では、すべ
ての電力管理特徴が不能化されても、ノートブックのシステム全体は完全に動作
状態のままであろう。ノートブックの総電力消費および損失は約20から30ワ
ットに増大し得る。
However, when plugging a notebook computer into an AC line power source, sufficient power is available, auxiliary cooling capacity is available, and more heat can be removed from the processor. This allows the processor to operate at a performance level close to that of a desktop processor. In such an environment, the entire notebook system would remain fully operational even if all power management features were disabled. Notebook total power consumption and losses can increase to about 20 to 30 watts.

【0009】 プロセッサの動作パラメータを適切にモニタし制御することは、ノートブック
のパフォーマンスおよびバッテリ寿命を最適化する上で重要である。旧型のパー
ソナルコンピュータシステムの電力管理は、システム管理割込(SMI)の独占
使用および/またはマイクロコンピュータを用いて実現されるのが典型的であっ
た。現在のx86ベースのコンピュータシステムは、業界がサポートする電力管
理方策を活用する。これは、1998年11月19日付の、インテル(Intel)
、マイクロソフト(Microsoft)および東芝による、ACPI(Advanced Config
uration and Power Interface Specification)改訂1.0aに記載されている
。ACPIは、Windows(R)9xおよびWindows(R)NTまた
は他の互換オペレーティングシステムに組込まれた特徴を用いる、オペレーティ
ングシステム(OS)が制御する電力管理機構である。これは、すべてのACP
Iイベントを扱う標準的な割込(システム制御割込またはSCI)を規定する。
システムイベントについてOSに通知するデバイスにより、システム制御割込が
生成される。
Proper monitoring and control of processor operating parameters is important for optimizing notebook performance and battery life. Power management in older personal computer systems was typically accomplished using the exclusive use of system management interrupts (SMI) and / or microcomputers. Current x86 based computer systems leverage industry supported power management strategies. This is Intel, November 19, 1998
, Microsoft and Toshiba, ACPI (Advanced Config
uration and Power Interface Specification) Revision 1.0a. ACPI is an operating system (OS) controlled power management mechanism that uses features built into Windows® 9x and Windows® NT or other compatible operating systems. This is all ACP
It defines a standard interrupt (system control interrupt or SCI) that handles I events.
A system control interrupt is generated by the device notifying the OS about system events.

【0010】 その電力管理方策の一部として、ACPIは、スリープおよびサスペンド状態
を記載する。スリープ状態は一時的にプロセッサ動作を停止するが、動作は数ミ
リ秒で復元可能である。ノートブックは、内部アクティビティモニタが何の処理
も起こっていないことを示すとスリープ状態に入る。キー入力されたり、マウス
が動かされたりまたはモデムを介してデータを受信したりすると、プロセッサが
動き出す。
As part of its power management strategy, ACPI describes sleep and suspend states. The sleep state temporarily halts processor operation, but operation can be restored in a few milliseconds. The notebook goes to sleep when the internal activity monitor indicates that nothing is happening. When a key is typed, the mouse is moved, or data is received via the modem, the processor starts working.

【0011】 サスペンド状態は、より多くのサブシステム(たとえばディスプレイまたはハ
ードドライブ)をシャットダウンし、数秒かかって動作を復元し得る。サスペン
ド状態は、(現在開いているアプリケーションの処理をコンピュータが再開する
には十分な)システムの現在のコンテクストをメモリにコピーする(サスペンド
・トゥ・ラム)(suspend to RAM)かまたは、ハードドライブにコピー(サスペ
ンド・トゥ・ディスク)(suspend to disk)し、周辺機器の電源を落とし得る
The suspend state may shut down more subsystems (eg, a display or hard drive) and take several seconds to restore operation. The Suspend state either copies the system's current context (enough for the computer to resume processing currently open applications) to memory (suspend to RAM) or to the hard drive. You can copy (suspend to disk) and power down your peripherals.

【0012】 ACPIは、システムの標準的な電力状態と個々のコンポーネントの電力状態
とを規定する。さらに、それは、システムおよびデバイスを異なる電力モードに
置く標準的な方法を規定し、イベントのレポート、システム中の温度のモニタお
よび制御ならびにバッテリのモニタを可能にする特徴を有する。ACPI電力管
理は、ノートブック型PC動作のための多数のシステム電力状態を含む。Gx状
態はシステムの全体的な動作ステータスを示す。Cxプロセッサ状態、Dxデバ
イス状態およびSxスリープ状態は、サスペンド・トゥ・ラムおよびサスペンド
・トゥ・ディスクなどのスリープ状態とサブシステムのステータスとを規定する
。図1Aには4つのグローバルGx状態が示される。
ACPI defines the standard power states of the system and the power states of individual components. In addition, it defines a standard way of putting systems and devices into different power modes and has features that allow for reporting of events, monitoring and controlling temperature in the system and monitoring of batteries. ACPI power management includes a number of system power states for notebook PC operation. The Gx state indicates the overall operational status of the system. The Cx processor state, Dx device state and Sx sleep state define sleep states such as suspend-to-ram and suspend-to-disk and subsystem status. Four global Gx states are shown in FIG. 1A.

【0013】 コンピュータがG0状態で動作しているとき、CPUは、図1Bに示される4
つのコンピューティング状態を有し得る。なお、所与のプラットホームでは、す
べてのCPU状態をサポートすることは不要であろう。たとえば、いくつかのシ
ステムのC1およびC2は、動作の復元のために同じ電力損失およびレイテンシ
を与え得る。したがって、設計者は、これらの状態のうち1つだけを実現するよ
うに選択すればよい。また、異なるシステムは特定のCPU状態の異なる実現例
を有し得る。コンピュータシステムのさまざまな部分の電源が落とされ得るスリ
ープ状態とは異なり、すべてのシステムはコンピューティング状態では電源が入
ったままである。
When the computer is operating in the G0 state, the CPU is 4 shown in FIG. 1B.
It may have one computing state. Note that it may not be necessary to support all CPU states on a given platform. For example, C1 and C2 in some systems may provide the same power loss and latency due to restoration of operation. Therefore, the designer need only choose to achieve one of these states. Also, different systems may have different implementations of particular CPU states. Unlike sleep states, where various parts of a computer system may be powered down, all systems remain powered on in the computing state.

【0014】 コンピュータがG1状態(スリーピング)にあるとき、システムは、図1Cに
示される4つのスリープ状態のうち1つにある。Cx状態と同様に、いくつかの
スリープ状態は所与の設計に対して大きく異なる挙動を示すことはないであろう
。したがって、特定のシステムでは、状態のうち1つまたはそれ以上を実現しな
いのが妥当であろう。
When the computer is in the G1 state (sleeping), the system is in one of the four sleep states shown in FIG. 1C. Similar to the Cx state, some sleep states will not behave very differently for a given design. Therefore, it may be appropriate for a particular system not to implement one or more of the states.

【0015】 見られるように、ACPI環境は、熱および電力の問題を扱う多数のメカニズ
ムを提供する。しかしながら、ノートブックのパフォーマンスがデスクトップコ
ンピュータに近づくのが望まれるならば、プロセッサがより高速で動きかつより
多くの熱を放散することが必要である。しかしながら、ノートブックは依然とし
て、電力および熱の制約によって限定されるモバイル環境で稼動しなければなら
ない。したがって、ノートブックが容易にその環境に適合して、所与の動作環境
で適切なレベルのパフォーマンスを提供することができれば、望ましいであろう
。ACPIおよび現在の電力管理技術は、ノートブック型コンピュータの動作環
境に基づいてあるレベルのモニタおよび制御を与えるが、ノートブック型コンピ
ュータを用いる環境により効果的に応答する、改善された電力管理技術を提供す
る必要がある。さらに、ユーザに多大な影響を与えずにさまざまな環境の要求に
動的に合わせることが望ましいであろう。
As can be seen, the ACPI environment provides a number of mechanisms to deal with thermal and power issues. However, if notebook performance is desired to approach a desktop computer, then it is necessary for the processor to run faster and dissipate more heat. However, notebooks still have to operate in a mobile environment, limited by power and heat constraints. Therefore, it would be desirable if a notebook could easily adapt to its environment and provide an appropriate level of performance in a given operating environment. Although ACPI and current power management techniques provide some level of monitoring and control based on the operating environment of the notebook computer, there are improved power management techniques that respond more effectively to the environment in which the notebook computer is used. Need to provide. Moreover, it would be desirable to dynamically adapt to the requirements of different environments without significantly impacting the user.

【0016】[0016]

【発明の開示】DISCLOSURE OF THE INVENTION

したがって、ノートブック型または同様のコンピューティングデバイスは、外
部電源(ACアダプタ、オートアダプタまたはその他の外部電源)の利用可能性
、補助冷却装置の装着および/または活性化ならびに、バッテリ動作の間のパフ
ォーマンス基準を選択するためにユーザが規定可能であり得るプロファイルなど
のシステム環境をモニタする。これらの要因のうちどれかの変化が起こると、シ
ステムレベルソフトウェアは、コンピューティングデバイスのプロセッサに対し
て適切な動作パラメータまたは「ラン状態」を割当てる。
Therefore, a notebook or similar computing device may have the availability of an external power source (AC adapter, auto-adapter or other external power source), attachment and / or activation of an auxiliary cooling device, and performance during battery operation. Monitor the system environment, such as profiles that may be user definable to select criteria. When changes in any of these factors occur, system level software assigns the appropriate operating parameters or "run state" to the processor of the computing device.

【0017】 各々のラン状態は、利用可能な電力および電力消費に対して異なる限界を有す
るが、状況はノートブックを使用する間に変化し得る。理想的には、各々のラン
状態で、プロセッサは、利用可能な電力および電力消費の上限をフルに利用する
。ラン状態を変更するには、システムはプロセッサのコアクロック周波数および
コア電圧を変更する。プロセッサ周波数によって、動作のために最小限必要な電
圧が決まるため、プロセッサコアのための動作周波数および電圧は同時に変更さ
れる。コア周波数が変更されると、コア電圧も変更される。
Each run state has different limits on available power and power consumption, but situations can change during notebook use. Ideally, in each run state, the processor makes full use of available power and power consumption caps. To change the run state, the system changes the processor's core clock frequency and core voltage. Since the processor frequency determines the minimum required voltage for operation, the operating frequency and voltage for the processor core are changed at the same time. When the core frequency changes, so does the core voltage.

【0018】 1つの実施例では、電子システム中の集積回路の電力消費を制御するための方
法が提供される。この方法は、第1の電圧および第1の周波数で集積回路を動作
するステップを含む。システムが電子システム中の複数の動作特徴のうち少なく
とも1つの変化を検出すると、変化の検出に応答して、システムは、集積回路の
少なくとも実質的な部分上で動くクロックをストップする。更新された周波数制
御情報は、検出された変化に応答してクロック制御論理に与えられ、更新された
電圧制御情報は、変化に応答して電圧制御回路に供給される。更新された情報が
一旦与えられると、システムはクロックを再スタートして、更新された周波数制
御情報に対応する第2のクロック周波数でおよび更新された電圧制御情報に対応
する第2の電圧で集積回路を動作する。
In one embodiment, a method for controlling power consumption of an integrated circuit in an electronic system is provided. The method includes operating the integrated circuit at a first voltage and a first frequency. When the system detects a change in at least one of the plurality of operating characteristics in the electronic system, in response to detecting the change, the system stops the clock running on at least a substantial portion of the integrated circuit. The updated frequency control information is provided to the clock control logic in response to the detected change, and the updated voltage control information is provided to the voltage control circuit in response to the change. Once the updated information is provided, the system restarts the clock and integrates at the second clock frequency corresponding to the updated frequency control information and at the second voltage corresponding to the updated voltage control information. Operate the circuit.

【0019】 別の実施例は、第1のクロックおよび第1の電圧を受けるように結合される第
1の論理部分を有する集積回路を含むコンピュータシステムを提供する。プログ
ラマブル電圧レギュレータ回路は、電圧レギュレータ回路に与えられる電圧制御
信号に従って第1の電圧に対して可変電圧レベルを与える。クロック制御回路は
、周波数制御信号に従って決定される周波数で第1のクロックを生成する。制御
回路は、コンピュータシステム中の複数の動作特徴の変化の表示を受取る。制御
回路は、第1の電圧の新たな電圧値および第1のクロックの新たな周波数を示す
更新された電圧制御信号および周波数制御信号を与えることにより、動作特徴の
うちの1つの変化に応答する。新たな電圧値および新たな周波数は、動作特徴の
検出された変化に対応する。
Another embodiment provides a computer system that includes an integrated circuit having a first logic portion coupled to receive a first clock and a first voltage. The programmable voltage regulator circuit provides a variable voltage level for the first voltage according to a voltage control signal provided to the voltage regulator circuit. The clock control circuit generates the first clock at a frequency determined according to the frequency control signal. The control circuit receives an indication of changes in a plurality of operating characteristics in the computer system. The control circuit responds to a change in one of the operating characteristics by providing an updated voltage control signal and frequency control signal indicating a new voltage value of the first voltage and a new frequency of the first clock. . The new voltage value and the new frequency correspond to the detected change in the operating characteristic.

【0020】 添付の図面を参照することにより、当業者にはこの発明がよりよく理解され、
その数多くの目的、特徴および利点も明らかになるであろう。
The present invention may be better understood by those skilled in the art by referring to the accompanying drawings,
Its numerous purposes, features and advantages will also be apparent.

【0021】 異なる図面で同じ参照記号を用いるのは、類似のまたは同一の項目を示す。[0021]   The use of the same reference symbols in different drawings indicates similar or identical items.

【0022】[0022]

【発明を実行するためのモード】[Modes for Carrying Out the Invention]

この発明の1つの実施例に従うノートブック型コンピュータまたは他のポータ
ブルコンピューティングデバイスは、ノートブック型コンピュータおよびそのプ
ロセッサの動作をその環境の変化に動的に適合して、改良されたパフォーマンス
およびバッテリー寿命を提供する。それらの変化を判断するため、ノートブック
型コンピュータは、外部電源の適用または除去(ACアダプタ、オートアダプタ
もしくはその他の外部電源)、熱環境の変化(ACアダプタに埋込まれた補助冷
却装置、ポートレプリケータ、ドッキングステーションもしくは外部電源が利用
可能なことによって使用可能なノートブック内の冷却能力もしくは冷却能力を有
するその他の装着可能な装置)およびバッテリー動作のためにユーザが規定可能
なプロファイルの変化(たとえば、パフォーマンスもしくはバッテリー寿命の最
大化)などをモニタする。
A notebook computer or other portable computing device according to one embodiment of the present invention dynamically adapts the operation of the notebook computer and its processor to changes in its environment to provide improved performance and battery life. I will provide a. To determine these changes, the notebook computer applies or removes an external power source (AC adapter, auto-adapter or other external power source), changes in the thermal environment (auxiliary cooling device embedded in the AC adapter, port). User-definable profile changes for battery operation (such as replicators, docking stations, or other wearable devices with cooling capacity in a notebook that can be used due to the availability of an external power source) (eg, , Performance or maximizing battery life) etc.

【0023】 それらまたはその他のパラメータのどのような変化も検出すると、ノートブッ
ク型コンピュータは、プロセッサの動作周波数、動作電圧、電力消費および電力
消費能力をセットする適切なランモードを入力することによって変化に適合する
。これは、パラメータの変化を検出すると割込を生成することによって達成され
得る。割込により、コンピューティングデバイスのさまざまなランモードに対し
て適切な動作パラメータを割当てるシステムレベルソフトウェアが実行される。
好ましくは、ノートブック型コンピュータは、ユーザがアプリケーションプログ
ラムまたはシステムソフトウェアから出る必要なしに、適切な変更を動的に行な
う。
Upon detecting any change in those or other parameters, the notebook computer changes by inputting the appropriate run mode that sets the operating frequency, operating voltage, power consumption and power consumption capability of the processor. Conforms to. This can be accomplished by generating an interrupt upon detecting a change in the parameter. Interrupts execute system-level software that assigns appropriate operating parameters for various run modes of a computing device.
Preferably, the notebook computer dynamically makes the appropriate changes without the user having to leave the application program or system software.

【0024】 さまざまなランモードは、ノートブックが動作しなければならない異なる環境
を反映する。たとえば、バッテリー電力で動くなどのある環境では、バッテリ寿
命がパフォーマンスよりも重要であろう。しかしながら、ビデオクリップを再生
する間は、おそらくパフォーマンスの方がより重要である。ACアダプタまたは
オートアダプタに差込めば、バッテリ寿命が問題ではなくなる。理想的には、各
々のランモードで、プロセッサは利用可能な電力および電力消費の上限をフルに
利用する。
The various run modes reflect the different environments in which the notebook has to operate. For example, in some environments, such as running on battery power, battery life may be more important than performance. However, performance is probably more important while playing a video clip. Battery life is not an issue when plugged into an AC adapter or auto adapter. Ideally, in each run mode, the processor fully utilizes the available power and power consumption caps.

【0025】 CPUの熱および電力の管理は、クロック周波数を変更することだけでなくC
PU電圧を変更することによって改良される。各々のランモードは、プロセッサ
の動作パラメータの周波数および電圧を、パフォーマンス要件、電力消費の限界
および電力消費の限界の動的な変化に一致させて、改良されたパフォーマンスお
よびバッテリー寿命をユーザに与える。プロセッサ周波数によって、動作に最小
限必要な電圧が決まるため、プロセッサコアのための動作周波数および電圧が同
時に変更される。したがって、周波数とともに電圧を低減することは、電力また
は熱の面で環境が制約されるときまたは節電が望まれるときには、システムのプ
ロセッサの電力消費を減少させる非常に効果的な方法である。バッテリ寿命は、
CPUに与えられる電圧を最小限にしてターゲット動作周波数での適切な動作を
保証することによって向上する。実際に、これにより、動作の所与の周波数での
最低限のCPU電力消費が可能になる。こうしてこのシステムは、電力および周
波数を特定の限定内に最適化することができる。さらに、CPU動作の所与の周
波数に対して熱の管理が最適化される。
CPU heat and power management not only involves changing the clock frequency, but also C
It is improved by changing the PU voltage. Each run mode matches the frequency and voltage of the operating parameters of the processor with performance requirements, power consumption limits and dynamic changes of power consumption limits to provide users with improved performance and battery life. Since the processor frequency determines the minimum voltage required for operation, the operating frequency and voltage for the processor core are changed simultaneously. Therefore, reducing the voltage with frequency is a very effective way to reduce the power consumption of the system's processor when the environment is constrained in terms of power or heat, or when power saving is desired. Battery life is
It is improved by minimizing the voltage applied to the CPU to ensure proper operation at the target operating frequency. In effect, this allows a minimum CPU power consumption at a given frequency of operation. The system is thus able to optimize power and frequency within certain limits. Further, thermal management is optimized for a given frequency of CPU operation.

【0026】 プロセッサのコアクロック周波数の変更は、プロセッサが消費する電力に対し
てほぼ線形の影響を及ぼす。したがって、クロック周波数の20%の低減により
、プロセッサが消費する電力が20%減じられる。最も高い周波数に対する最も
低い周波数の比率は通常は2:1よりも大きいため、変化の範囲はかなり大きい
。その結果、プロセッサの電力が同じ比率だけ変化し得る。プロセッサのコア電
圧の変化はほぼ二乗の効果(square law effect)を有する。すなわち、潜在的
な節電は電圧低減の割合の二乗に比例する。電圧の変化の範囲は一般的に50%
よりも小さいが、プロセッサのコア電圧を低減すれば、二乗効果によりプロセッ
サの電力は大きく変わる。留意すべきなのは、高パフォーマンスのプロセッサは
典型的に、I/O領域に対する電圧とコア論理領域に対する電圧とを含む複数の
電圧を受け、信号をチップから外へ駆動するのにI/O領域が十分に高い電圧を
必要とするためにコア論理電圧は典型的にI/O領域で必要な電圧よりも小さい
ことである。
Changing the core clock frequency of a processor has a near linear effect on the power consumed by the processor. Thus, a 20% reduction in clock frequency reduces the power consumed by the processor by 20%. The ratio of the lowest frequency to the highest frequency is typically greater than 2: 1 so the range of variation is quite large. As a result, the power of the processor may change by the same rate. The change in the core voltage of the processor has an almost square law effect. That is, potential power savings is proportional to the square of the rate of voltage reduction. The range of voltage change is generally 50%
Although smaller, if the core voltage of the processor is reduced, the power of the processor will change significantly due to the square effect. It should be noted that high performance processors typically receive multiple voltages, including a voltage for the I / O region and a voltage for the core logic region, and the I / O region is typically used to drive signals out of the chip. The core logic voltage is typically less than that required in the I / O region in order to require a sufficiently high voltage.

【0027】 図2を参照して、さまざまなランモードを実現してプロセッサがその環境に動
的に合わせられるようにするステートマシンが示される。ノートブックはデスク
トップコンピュータのパフォーマンスで動作することが望ましいため、たとえば
、補助電力および補助冷却を提供するドッキングステーションにドッキングされ
ると、ランモード3(11)は最大システムパフォーマンス(クロック周波数お
よび熱の放散)を与える。それに必要なのは、ドッキングステーションが、空気
をプロセッサのヒートシンクに強制的に通すかまたはそうでなければ、たとえば
、ヒートパイプもしくはヒートプレートなどを用いて熱をプロセッサから外へお
よびプロセッサから遠くへ伝導する高度な冷却システムを組入れることであろう
。ヒートパイプは、熱を放散するのにヒートシンクおよびファンを用いるドッキ
ングステーションの中に熱を伝導するのにも用い得る。
Referring to FIG. 2, a state machine is illustrated that implements various run modes to allow the processor to dynamically adapt to its environment. Since it is desirable for a notebook to operate at the performance of a desktop computer, run mode 3 (11) will provide maximum system performance (clock frequency and heat dissipation) when docked, for example, to a docking station that provides auxiliary power and cooling. )give. It requires that the docking station force air through the heat sink of the processor or otherwise conduct heat away from the processor and far away from the processor using, for example, a heat pipe or heat plate. I would like to install a proper cooling system. Heat pipes can also be used to conduct heat into a docking station that uses heat sinks and fans to dissipate the heat.

【0028】 システムがアンドックされれば、システムは、ランモード1(13)またはラ
ンモード0(15)のいずれかに入ることができる。バッテリーによって動作す
る場合(ランモード0または1)、ユーザは節電とパフォーマンスとのどちらか
を選択することができる。ランモード1は、ランモード2と同じくらい高くかつ
能動的な冷却を必要とし得る、プロセッサ速度を維持するパフォーマンスモード
である。その高レベルのパフォーマンスは、プロセッサと、熱の分散を補助する
ファンなどの冷却装置を動かす必要性とによる電力消費の増大の結果、バッテリ
寿命を短くする。パフォーマンス/バッテリ動作モードでは、パフォーマンスは
能動冷却の限定によって限定される。
Once the system is undocked, the system can enter either Run Mode 1 (13) or Run Mode 0 (15). When operating on battery (run mode 0 or 1), the user can choose between power saving and performance. Run mode 1 is a performance mode that maintains processor speed, which may require as high and active cooling as run mode 2. Its high level of performance reduces battery life as a result of increased power consumption due to the processor and the need to move cooling devices such as fans to help dissipate the heat. In the performance / battery operating mode, performance is limited by active cooling limitations.

【0029】 代替的に、ランモード0すなわちバッテリーセイバーモードでは、バッテリー
寿命がパフォーマンスよりも重視される。最大バッテリー寿命モードすなわちラ
ンモード0では、受動冷却の限定によってパフォーマンスの上限が与えられる。
その上限は、プロセッサによる電力消費をパフォーマンスの上限よりもさらに下
にすることによってバッテリ寿命を延ばすことが望まれるために、実際のパフォ
ーマンスよりも高くなり得る。バッテリセイバーモード(ランモード0)で能動
冷却なしで動作できるかは、プロセッサコアクロックを止めるストップクロック
/グラント状態での低い電力消費に依存する。これ以外では、能動冷却に電力を
消費しなければならない。
Alternatively, in Run Mode 0, or Battery Saver Mode, battery life is more important than performance. In maximum battery life mode, or run mode 0, the passive cooling limitation provides an upper performance limit.
The cap may be higher than actual performance because it is desired to extend battery life by keeping the power consumption by the processor below the performance cap. The ability to operate in battery saver mode (run mode 0) without active cooling depends on low power consumption in the stop clock / grant state that shuts down the processor core clock. Otherwise, active cooling must consume power.

【0030】 さらに、ランモード1とランモード0との2つの極端の間に少なくとも1つの
動作モードを設けてもよい。その「2つの極端の間」のモードは、能動冷却を提
供するが、より低いパフォーマンス目標しか有さず、その結果、より少ない頻度
でしか能動冷却をスイッチオンしなくてよい。その動作モードは、より低いプロ
セッサ電力消費と冷却ファンによるより頻度の低い電力消費とにより有利である
。ランモード1で重視されるパフォーマンスとランモード0で重視されるバッテ
リー寿命との間にさらなる細分性を有する、付加的なバッテリーモードを設けて
もよい。1つの実現例では、ユーザは、コントロールパネルアプレットを通して
、ディスプレイまたはハードドライブがスリープする前に、ユーザが時間遅延を
選択するのと同じ態様でさまざまなバッテリ動作モードを指定し得る。
Further, at least one operation mode may be provided between the two extremes of the run mode 1 and the run mode 0. The "between two extremes" mode provides active cooling, but has a lower performance goal, so that active cooling may be switched on less frequently. The mode of operation favors lower processor power consumption and less frequent power consumption by cooling fans. An additional battery mode may be provided that has more granularity between the performance emphasized in run mode 1 and the battery life emphasized in run mode 0. In one implementation, the user may specify various battery operating modes through the control panel applet in the same manner as the user selects a time delay before the display or hard drive sleeps.

【0031】 ランモード2(17)は、ノートブック型コンピュータがアンドックされてい
る間に(たとえばACアダプタから)外部電力を供給する。ランモード2は、熱
を考慮することによって限定される最大パフォーマンスを与える。補助冷却がな
いために、ランモード2のパフォーマンスがランモード1よりも下に限定され得
る。しかしながら、ノートブックが能動冷却装置を有するならば、電力消費に配
慮することなく、ランモード2で継続してそれを利用可能である。それによりC
PUがランモード1よりも高い周波数で動作できるようになる。
Run mode 2 (17) provides external power while the notebook computer is undocked (eg, from an AC adapter). Run mode 2 gives maximum performance limited by heat considerations. The performance of run mode 2 may be limited below run mode 1 due to the lack of auxiliary cooling. However, if the notebook has an active cooling device, it can continue to be used in run mode 2 without concern for power consumption. Thereby C
Allows the PU to operate at higher frequencies than Run Mode 1.

【0032】 各々のランモードは、利用可能な冷却メカニズムおよびバッテリー寿命の要件
の制約内で最大のパフォーマンスを提供することが意図される。図3Aは、総消
費電力(TDP)とともに、図2に図示されたさまざまなランモードをまとめて
いる。さまざまな環境が、動作についてユーザにプロンプトを出したりまたは警
告したりすることが可能である。たとえば、DVD映画再生プログラムは、開始
の際にランモードをチェックすることができる。ACPIはパフォーマンスレベ
ルを示すテーブルを維持する。ランモード0(バッテリー節約モード)で動作し
ている場合、ユーザが他の動作モードの1つを選択しないとフルフレームレート
での再生が可能になりません、という警告メッセージを生成可能である。
Each run mode is intended to provide maximum performance within the constraints of available cooling mechanisms and battery life requirements. FIG. 3A summarizes the various run modes illustrated in FIG. 2 along with total power consumption (TDP). Various environments can prompt or warn the user about operations. For example, a DVD movie playback program can check run mode at the start. ACPI maintains a table showing performance levels. When operating in run mode 0 (battery save mode), it is possible to generate a warning message that playback at full frame rate is not possible unless the user selects one of the other operating modes.

【0033】 コンピュータシステムは、ランモード間に小さなレイテンシしか与えてはなら
ない。ユーザはたとえば1秒までのレイテンシを許容可能であり得るが、好まし
くは、レイテンシはユーザに気付かれてはならないものである。
The computer system should only provide a small latency between run modes. The user may be able to tolerate a latency of up to, for example, 1 second, but preferably the latency should be transparent to the user.

【0034】 図3Bはさまざまなランモードの例示的なパフォーマンスパラメータの表を与
える。たとえばランモード0では、CPU電圧は1.6ボルトであり、CPU周
波数は200MHzである。これに対して、ランモード3は2.2ボルトで40
0MHzの動作を与える。
FIG. 3B provides a table of exemplary performance parameters for various run modes. For example, in run mode 0, the CPU voltage is 1.6 volts and the CPU frequency is 200 MHz. On the other hand, Run Mode 3 is 2.2 volts and 40
It gives 0 MHz operation.

【0035】 図4を参照して、このグラフは、これまでに説明された「スロットリング」に
よって平均動作周波数を低減する、ノートブックの電力低減の比較を示す。左側
の縦軸はボルトである。右側の縦軸はワットである。線41は、典型的なノート
ブックのプロセッサに対する周波数の関数として求められる電圧を図示する。真
中の線43は周波数の関数としての電力を示し、周波数を下げることから入手可
能な節電を図示する。見られるように、節電は一般的に線形である。留意すべき
なのは、周波数を下げることから得られる節電は、スロットリングから与えられ
る節電と同等であることである。線45は電圧と周波数との両者の関数としての
電力を示し、電圧と周波数との両者を下げることから得られる節電を図示する。
留意すべきなのは、電圧と周波数との両者の低減と組合せてスロットリングを用
いて、プロセッサの実効速度または電力消費をさらに減じ得ることである。典型
的なノートブックのシステムでは、200MHzでのさらなる節電は少なくとも
45分のバッテリー寿命と同等である。
With reference to FIG. 4, this graph shows a comparison of notebook power reductions that reduce the average operating frequency by the “throttling” described so far. The vertical axis on the left is volts. The vertical axis on the right is watts. Line 41 illustrates the voltage determined as a function of frequency for a typical notebook processor. The middle line 43 shows power as a function of frequency, illustrating the power savings available from lowering frequency. As can be seen, power saving is generally linear. It should be noted that the power savings obtained from lowering the frequency are equivalent to the power savings provided by throttling. Line 45 shows power as a function of both voltage and frequency and illustrates the power savings resulting from lowering both voltage and frequency.
It should be noted that throttling may be used in combination with both voltage and frequency reduction to further reduce the effective speed or power consumption of the processor. In a typical notebook system, additional power savings at 200 MHz equates to a battery life of at least 45 minutes.

【0036】 ランモードの変更はソフトウェアがトリガするステートマシン論理によって制
御されるが、一旦トリガされると、ステートマシンはプロセッサがスリープして
いる間にその動作を行なうことができる。ランモード論理は、サウスブリッジ集
積回路の電力管理特徴部に組込まれてもよくまたは、コンピュータシステム中の
いずれの他の好適な場所に、標準的なサウスブリッジ電力管理を補う別個の論理
デバイスによって実現してもよい。ランモードを変更するのに必要なソフトウェ
アは、標準的なサウスブリッジに組込まれるSMIまたはSCI特徴によってト
リガ可能である。必要なソフトウェアは既存のルーチンを強化して、プロセッサ
をスリープまたはサスペンドモードに置き、次に動作を再開することができる。
The change of run mode is controlled by software-triggered state machine logic, but once triggered, the state machine can perform its operations while the processor is sleeping. The run-mode logic may be incorporated into the power management features of the southbridge integrated circuit, or implemented elsewhere in the computer system by a separate logic device that supplements standard southbridge power management. You may. The software needed to change the run mode can be triggered by SMI or SCI features built into the standard Southbridge. The required software can enhance existing routines to put the processor into sleep or suspend mode and then resume operation.

【0037】 本明細書中にさらに説明されるような1つの実施例では、プロセッサは、その
内部バス−乗数状態を変更しかつ、チップセット制御によってその内部レジスタ
の状態を維持したりまたは回復したりする。その特徴により、本明細書中にさら
に説明されるように、システムの電源を落したりまたはバス周波数(BF)ピン
を手動で再構成したりせずに、複数の周波数動作モードが可能になる。
In one embodiment, as further described herein, the processor modifies its internal bus-multiplier state and maintains or restores the state of its internal registers by chipset control. Or That feature enables multiple frequency operating modes without powering down the system or manually reconfiguring the Bus Frequency (BF) pins, as described further herein.

【0038】 スリープおよびサスペンド状態はプロセッサ動作を止めることを必要とするた
め、システムソフトウェアがすべてのスリープ、サスペンドおよび回復動作を制
御することができない。この問題を克服するため、(サウスブリッジとして公知
の)入力/出力集積回路にステートマシンを設けて、スリープおよびサスペンド
動作ならびに再開動作の最終段階を制御する。多くのノートブック型コンピュー
タは、サウスブリッジ集積回路内のステートマシンを用いて一般的な電力管理特
徴を提供する。1つのそのような集積回路が、インテルコーポレイションから入
手可能な82371AB PCI−TO−ISA/IDE XCELERATO
R(PIIX4)である。その中に含まれる電力管理特徴は電力消費を低減して
バッテリ寿命を延ばしかつ熱の生成および放散を制御して、プロセッサを安全に
動作させる。このタスクのために別個のマイクロコントローラを用いることもあ
るが、大部分のノートブック型PCはサウスブリッジに頼って、熱および電力の
管理のためのハードウェアを設ける。サウスブリッジは、ノースブリッジも含む
チップセットのうちの1つのチップである。ノースブリッジは、メモリコントロ
ーラ機能および周辺機器相互接続(PCI)バスとプロセッサに接続されたホス
トバスとの間のブリッジ機能を与える。サウスブリッジは(コンピュータシステ
ム中の主入力/出力バスとして機能する)PCIバスにもインターフェイスしか
つ、ISAバス上の(またはサウスブリッジに一体化される)レガシーデバイス
とのインターフェイスを設けることと、さまざまなその他の入力/出力バスおよ
び/または機能へのインターフェイス(たとえばユニバーサルシリアルバス(U
SB))を設けることと、さまざまな電力管理に関する機能も提供することとを
含む、さまざまな機能を提供する。さまざまなメーカーからのサウスブリッジチ
ップは、インテルPIIX4サウスブリッジで用いられるレジスタ、タイマおよ
びステートマシン定義を典型的に利用してきた。現在のサウスブリッジチップの
PIIX4互換性は、本明細書中に記載のモバイル動作モードをサポートするよ
うに拡張可能である。
The sleep and suspend states require that processor activity be halted, and thus system software cannot control all sleep, suspend and recovery operations. To overcome this problem, a state machine is provided in the input / output integrated circuit (known as the South Bridge) to control the final stages of sleep and suspend and resume operations. Many notebook computers use state machines in southbridge integrated circuits to provide general power management features. One such integrated circuit is the 82371AB PCI-TO-ISA / IDE XCELERATO available from Intel Corporation.
R (PIIX4). Power management features included therein reduce power consumption to extend battery life and control heat generation and dissipation to safely operate the processor. Most notebook PCs rely on the Southbridge to provide the hardware for heat and power management, although a separate microcontroller may be used for this task. Southbridge is one of the chipsets that also includes Northbridge. The northbridge provides the memory controller function and the bridge function between the peripheral component interconnect (PCI) bus and the host bus connected to the processor. The Southbridge also interfaces with the PCI bus (which acts as the main input / output bus in the computer system) and interfaces with legacy devices on the ISA bus (or integrated into the Southbridge) and various Interface to other input / output buses and / or functions such as universal serial bus (U
SB)) and providing various power management related functions as well. Southbridge chips from various manufacturers have typically utilized the register, timer and state machine definitions used in the Intel PIIX4 Southbridge. The current Southbridge chip's PIIX4 compatibility is extensible to support the mobile modes of operation described herein.

【0039】 図5に図示される例示的な実施例では、電圧レギュレータ501は、(x86
プロセッサ環境ではVCC2と一般的に称される)コア電圧502をプロセッサ(
CPU)503に供給する。図示された実施例では、サウスブリッジ505は、
電圧制御信号VID[4:0]を電圧レギュレータ501に供給することにより
、CPU503に供給される電圧レベルを制御する。プロセッサ周波数を制御す
るため、AMD−K6(登録商標)プロセッサに用いられるものなどの1つの典
型的な実現例では、3つのバス周波数入力ピン(BF[2:0])を用いてプロ
セッサの内部動作周波数を決定する。サウスブリッジ505は、CPUにBF(
バス周波数)信号BF[2:0]を供給することにより、CPU503の動作周
波数を制御する。バスクロック信号506は、クロック発生器507からCPU
503に供給されて、3つのバス周波数ピンの値によって決まった比率で、内部
でCPUによって乗算される。1つの実現例では、乗算数の範囲はバスクロック
の2.5倍からバスクロックの6.0倍に及ぶ。特定のシステム実現例に従って
他の乗算数が可能である。
In the exemplary embodiment illustrated in FIG. 5, voltage regulator 501 is (x86
In a processor environment, commonly referred to as V CC2 ) core voltage 502
CPU) 503. In the illustrated embodiment, the south bridge 505 is
By supplying the voltage control signal VID [4: 0] to the voltage regulator 501, the voltage level supplied to the CPU 503 is controlled. To control the processor frequency, in one typical implementation, such as that used in AMD-K6® processors, three bus frequency input pins (BF [2: 0]) are used inside the processor. Determine the operating frequency. The south bridge 505 has a BF (
The operating frequency of the CPU 503 is controlled by supplying the bus frequency) signal BF [2: 0]. The bus clock signal 506 is sent from the clock generator 507 to the CPU.
503 and is internally multiplied by the CPU at a ratio determined by the values of the three bus frequency pins. In one implementation, the range of multiplication numbers ranges from 2.5 times the bus clock to 6.0 times the bus clock. Other multiplication numbers are possible depending on the particular system implementation.

【0040】 図6はCPU中のクロック制御回路の1つの実現例を図示する。周波数分割回
路61がBFピンを受けるが、それらはプロセッサリセット信号(CPURST
)のアサートの間にサンプリングされる。サンプリングされた値は、PLLが安
定するのに十分な期間、位相ロックループ(PLL)クロック乗算器/シンセサ
イザ回路に与えられる。BFピンの値は、CPURST信号の立下がりエッジで
分周器61にラッチされる。リセットパルスは十分に長いため、クロック乗算回
路が確実に安定するようになる。バスクロック63は位相(周波数)検出器64
に与えられ、検出器は電圧制御発振器(VCO)67に制御電圧65を与える。
VCOは、CPUのコア論理に、BFピンによって決定された値で乗算されるバ
スクロック周波数によって決定した周波数を有するクロックを供給する。ゲート
制御論理68を用いて、適切なゲート制御信号69をアサートするときにCPU
コアクロックをゲートオフして、コアクロックをストップし得る。
FIG. 6 illustrates one implementation of the clock control circuit in the CPU. The frequency divider circuit 61 receives the BF pin, but they are the processor reset signal (CPURST
) Is asserted during the assertion of. The sampled value is provided to a phase locked loop (PLL) clock multiplier / synthesizer circuit for a period sufficient for the PLL to stabilize. The value on the BF pin is latched into divider 61 on the falling edge of the CPURST signal. The reset pulse is long enough to ensure that the clock multiplication circuit is stable. The bus clock 63 is a phase (frequency) detector 64
, The detector provides a control voltage 65 to a voltage controlled oscillator (VCO) 67.
The VCO provides the core logic of the CPU with a clock having a frequency determined by the bus clock frequency multiplied by the value determined by the BF pin. The gating logic 68 is used to allow the CPU to assert the appropriate gating signal 69.
The core clock can be gated off and the core clock stopped.

【0041】 より速いプロセッサが提供されるに従い、より大きな範囲のクロック乗数値を
与えて、バッテリ寿命モード(ランモード0)を十分にサポートする、すなわち
プロセッサが十分にゆっくりと動けるのを確実にするために、さらなるBFピン
が有用であろう。
As faster processors are provided, a larger range of clock multiplier values are provided to fully support battery life mode (run mode 0), ie to ensure that the processor can move slow enough. An additional BF pin would be useful for this.

【0042】 再び図5を参照して、サウスブリッジ505はクロック発生器507にイネー
ブル信号509を供給して、CPU505に供給されるクロックを完全に切り離
し、CPUが消費する電力を最小化する。したがって、サウスブリッジ505は
電圧レギュレータをプログラムし、クロック発生器を制御し、STPCLK♯信
号510を介してプロセッサのスロットリングに対するデューティサイクルを管
理しかつ、BFピンを制御することによってクロック乗算器を制御する。さらに
、サウスブリッジ505は、プロセッサ中のクロック乗数を変更しかつコア電圧
を変更するのに必要な特別なプロトコルを調整して、ランモード間の遷移を管理
する。ランモードを変更するのにオペレーティングシステム(OS)の直接サポ
ートが提供されない実施例では、ランモード間の遷移は、できる限りオペレーテ
ィングシステムとユーザとの両者に対して透過であることが好ましい。
Referring again to FIG. 5, the south bridge 505 supplies the enable signal 509 to the clock generator 507 to completely disconnect the clock supplied to the CPU 505 and minimize the power consumed by the CPU. Therefore, the south bridge 505 programs the voltage regulator, controls the clock generator, manages the duty cycle for processor throttling via the STPCLK # signal 510 and controls the clock multiplier by controlling the BF pin. To do. In addition, the south bridge 505 manages the transitions between run modes by coordinating the special protocols needed to change the clock multiplier in the processor and change the core voltage. In embodiments where direct operating system (OS) support is not provided to change run modes, the transitions between run modes are preferably as transparent as possible to both the operating system and the user.

【0043】 透過性を達成可能な1つの方法は、ドッキングまたはAC/バッテリーステー
タスの変化を検出するときに用いるべきシステム管理割込(SMI)向けのもの
である。ACPI機構はその割込を用いず、オペレーティングシステムには透過
である。変化を検出するとき、変化に対しては約1秒までの短いレイテンシが受
入可能であるが、レイテンシはより短いことが望ましい。留意すべきなのは、い
くつかの実施例では、オペレーティングシステムサポートを設けてもよく、した
がって透過性が有利でなくなることである。
One way in which transparency can be achieved is for a system management interrupt (SMI) to be used when detecting docking or AC / battery status changes. The ACPI mechanism does not use that interrupt and is transparent to the operating system. When detecting changes, short latencies for changes up to about 1 second are acceptable, but shorter latencies are desirable. It should be noted that in some embodiments operating system support may be provided, thus reducing transparency.

【0044】 図5に示されたように、ジャンパ511は、立上げの際にクロック乗算器およ
び電圧レギュレータにデフォルト状態を与える。サウスブリッジは、8つのジャ
ンパ入力ピンIBF[0:2]およびIV[0:4]でジャンパ信号を受ける。
ジャンパおよびジャンパ入力の数は特定の設計に従って異なってもよい。抵抗器
513を有するジャンパ511の設定は、電圧レギュレータの制御ピンVoltage
ID(VID)ピンとプロセッサクロック乗算器ピン(BFピン)との両者にデフ
ォルト値を与える。それらのデフォルト値はサウスブリッジ505に与えられる
。電源オンの際、サウスブリッジはVIDピンおよびBFピンのデフォルト値を
それぞれ電圧レギュレータおよびCPUに与える。しかしながら、本明細書中に
記載のランモード間で遷移するには、この発明の1つの実施例に従うサウスブリ
ッジ505は、本明細書中にさらに記載されるように、ジャンパ入力よりもむし
ろ、電圧レギュレータおよびCPUに与えられる出力信号のソースとしては、内
部レジスタを選択する。
As shown in FIG. 5, jumper 511 provides the clock multiplier and voltage regulator with a default state upon power-up. The South Bridge receives jumper signals on eight jumper input pins IBF [0: 2] and IV [0: 4].
The number of jumpers and jumper inputs may vary according to the particular design. The setting of the jumper 511 with the resistor 513 is controlled by the voltage regulator control pin Voltage.
Default values are given to both the ID (VID) pin and the processor clock multiplier pin (BF pin). Their default values are provided to Southbridge 505. Upon power up, the South Bridge provides default values for the VID and BF pins to the voltage regulator and CPU, respectively. However, in order to transition between the run modes described herein, the south bridge 505 according to one embodiment of the present invention, as described further herein, uses a voltage rather than a jumper input. The internal register is selected as the source of the output signal supplied to the regulator and the CPU.

【0045】 図5に図示された実施例では、3つの出力ビットを用いてクロック周波数を制
御し、5つの出力ビットを用いてCPUコア電圧レギュレータを制御し得る。し
かしながら、特定のクロック周波数方策および用いられる電圧レギュレータに従
って他の数のビットを用いてもよい。さらに、特定のビットを電圧または周波数
制御ビット専用にする必要はない。したがって、サウスブリッジがジャンパ用に
10の入力をならびにクロックおよび周波数制御用に10の出力を設ける場合、
適用例によっては3つの周波数制御ピンと5つの電圧制御ピンしか必要としない
ことがある一方、別の適用例ではその各々を4つまたはその各々を5つ必要とし
得る。さらに、入力ビットおよび出力は周波数または電圧制御ビットの専用には
されない。したがって、電圧レギュレータが7つの制御ビットを利用できる場合
、電圧制御に7つの制御ビットを利用し、周波数制御に3つのビットを利用して
もよい。これは有利には、サウスブリッジに変更を加えることなく実現例に柔軟
性をもたらす。いくつかの実現例では、プロセッサは、ジャンパの設定に頼るよ
りもむしろ、514で示されたものなどのデフォルトスタティックVID信号を
供給し得る。
In the embodiment illustrated in FIG. 5, three output bits may be used to control the clock frequency and five output bits may be used to control the CPU core voltage regulator. However, other numbers of bits may be used depending on the particular clock frequency strategy and the voltage regulator used. Furthermore, it is not necessary for a particular bit to be dedicated to a voltage or frequency control bit. Thus, if the Southbridge provides 10 inputs for jumpers and 10 outputs for clock and frequency control,
Some applications may require only three frequency control pins and five voltage control pins, while other applications may require four of each or five of each. Moreover, the input bits and outputs are not dedicated to frequency or voltage control bits. Thus, if the voltage regulator has seven control bits available, it may use seven control bits for voltage control and three bits for frequency control. This advantageously provides implementation flexibility without modification to the Southbridge. In some implementations, the processor may provide a default static VID signal, such as that shown at 514, rather than relying on jumper settings.

【0046】 プロセッサの電圧と周波数との両者を変更するには、プロセッサ動作を止める
必要がある。すなわち、プロセッサクロック、すなわちレジスタおよびラッチま
たは時間検知経路中の他の回路ノードなどの記憶素子に供給される少なくともそ
れらのクロック、を止める必要がある。そうしなければ予測不可能な挙動が生じ
得るからである。現在のx86アーキテクチャでは、まずSTPCLK♯信号を
アサートしてCPUにその内部クロック分散をストップさせることによってこれ
が達成される。STPCLK♯を受けると、CPUは現在アクティブな命令を完
了し、「ストップグラント」指示をアサートする。「ストップグラント」を一旦
受けると、イネーブル信号509を用いてクロック発生器507でクロックがス
トップされ得る。好都合には、ACPIのフレームワークは多数のサスペンドお
よびスリープ動作を与える。これらは、サウスブリッジでサポートされかつ、変
更を加えられて、ここで必要なコンテクストでプロセッササスペンド動作を実現
し得る。
In order to change both the voltage and the frequency of the processor, it is necessary to stop the processor operation. That is, it is necessary to stop the processor clocks, ie, at least those clocks supplied to storage elements such as registers and latches or other circuit nodes in the time sensing path. Otherwise, unpredictable behavior can occur. In current x86 architectures this is accomplished by first asserting the STPCLK # signal to cause the CPU to stop its internal clock distribution. Upon receiving STPCLK #, the CPU completes the currently active instruction and asserts a "stop grant" indication. Once the "stop grant" is received, the clock can be stopped at clock generator 507 using enable signal 509. Advantageously, the ACPI framework provides a number of suspend and sleep operations. These can be supported and modified in the South Bridge to achieve processor suspend operation in the context required here.

【0047】 図7のフローチャートは、この発明の1つの実施例に従って電圧および周波数
を制御する動作を一般的に図示する。プロセッサは70で通常動作モードで動作
中であり、電圧レギュレータ501は適切な電圧制御信号VID[0:4]を受
け、周波数制御回路は適切な周波数制御信号(たとえばBF信号)を受けると仮
定する。コンピュータシステムは、71で、電源、熱環境またはユーザが選択し
た動作パラメータなどの動作特徴の変化を検出する。その変化を検出するのに応
答して、システムは、72で、そのクロックを止めることによってプロセッサ動
作をストップし、新たなランモードに適切な新たな周波数および対応する電圧設
定を決定する。その情報はサウスブリッジのレジスタまたはコンピュータシステ
ム中の他の好適な場所に保存され得る。更新された電圧および周波数制御信号は
、73および74で、適切な電圧および周波数制御回路に供給され、次にプロセ
ッサは75で動作を再開する。
The flow chart of FIG. 7 generally illustrates the operation of controlling voltage and frequency according to one embodiment of the invention. Assume that the processor is operating in the normal operating mode at 70, the voltage regulator 501 receives the appropriate voltage control signal VID [0: 4] and the frequency control circuit receives the appropriate frequency control signal (eg, BF signal). . At 71, the computer system detects changes in operating characteristics such as power supply, thermal environment, or operating parameters selected by the user. In response to detecting the change, the system stops processor operation by stopping its clock at 72 to determine the appropriate new frequency and corresponding voltage setting for the new run mode. The information may be stored in a Southbridge register or other suitable location in the computer system. The updated voltage and frequency control signals are provided at 73 and 74 to the appropriate voltage and frequency control circuitry, and the processor then resumes operation at 75.

【0048】 再開動作はサスペンド動作の最後の行動の1つからトリガされる。図7と関連
して企図される再開動作のステップの1つは、再開動作のために、周波数制御信
号更新指示(たとえばリセット(CPURST))をプロセッサに発することで
ある。その周波数制御更新または有効信号は、コアクロックの生成のために用い
るべき有効データがBFピン上に存在することをプロセッサに示す。その目的の
ためにCPUリセットを用いる場合、そのリセットはプロセッサのみに与えられ
、リセットを必要としないコンピュータシステムの部分には与えられない。
The resume action is triggered from one of the last actions of the suspend action. One of the steps of the resume operation contemplated in connection with FIG. 7 is to issue a frequency control signal update instruction (eg, reset (CPURST)) to the processor for the resume operation. The frequency control update or valid signal indicates to the processor that valid data is present on the BF pin to be used for core clock generation. When a CPU reset is used for that purpose, the reset is provided only to the processor and not to those parts of the computer system that do not require reset.

【0049】 1つの実現例では、プロセッサは、リセットの立下がりエッジで(図6を参照
)リセット信号がアサートされそれらの値にラッチするときに、(BFピン上で
)周波数制御信号の値を検知する。これに代えて、リセット以外の信号をアサー
トして、新たな周波数制御信号値が存在していることをプロセッサに示してもよ
い。リセット信号を用いて新たな周波数制御(BF)信号が利用可能であること
を示せば、プロセッサは、リセットのアサートの際にコンテクストを失う。たと
えば、プロセッサレジスタ中の値が失われ得る。したがって、リセットを発する
前にプロセッサコンテクストを保存しなければならないかまたは、アプリケーシ
ョンは、オフにされたところで再開できない。一旦リセットが完了すると、プロ
セッサコンテクストは、新たな周波数および電圧設定で動作するプロセッサによ
って、保存されたどの場所からでも復元可能である。再開動作のレイテンシを最
小化する、したがって、プロセッサコンテクストをできる限り速く復元すること
が望ましい。
In one implementation, the processor sets the value of the frequency control signal (on the BF pin) when the reset signal is asserted and latches to their value on the falling edge of reset (see FIG. 6). Detect. Alternatively, a signal other than reset may be asserted to indicate to the processor that a new frequency control signal value is present. If the reset signal is used to indicate that a new frequency control (BF) signal is available, the processor loses context upon asserting reset. For example, the value in the processor register may be lost. Therefore, either the processor context must be saved before issuing a reset, or the application cannot resume where it was turned off. Once the reset is complete, the processor context can be restored from any saved location by the processor operating at the new frequency and voltage settings. It is desirable to minimize the latency of resume operations and thus restore the processor context as quickly as possible.

【0050】 スリープおよびサスペンド状態はプロセッサ動作を止めることを必要とする。
したがって、システムソフトウェアがいくつかの管理動作を直接に制御すること
ができない。この問題を克服するため、サウスブリッジのステートマシンは、シ
ステムを制御してプロセッサ動作およびその他のシステムデバイスをサスペンド
する。システムが一旦スリープまたはサスペンド状態に入ると、サウスブリッジ
はシステムを動作再開させるいくつかの可能なイベントをモニタする。イベント
が起こると、別のステートマシンがシステムをシーケンス付けして動作を再開す
る。スリープおよびサスペンド状態を与えるのに用いられる同じハードウェアお
よびソフトウェアを、ランモード間の切換を行なうのに利用することができる。
Sleep and suspend states require stopping processor operation.
Therefore, the system software cannot directly control some management operations. To overcome this problem, Southbridge state machines control the system and suspend processor operations and other system devices. Once the system has entered sleep or suspend state, the Southbridge monitors for some possible events that will bring the system back up. When the event occurs, another state machine sequences the system and resumes operation. The same hardware and software used to provide sleep and suspend states can be utilized to switch between run modes.

【0051】 前述のように、プロセッサのSTPCLK♯入力(♯記号は信号がアクティブ
ローであることを示す)をしばしば用いて、一時的に動作をサスペンドしたり節
電したりする。STPCLK♯信号を用いることにより、プロセッサはストップ
グラント状態に入る。その状態では、コアクロックがストップされるが、クロッ
ク乗算論理を含むいくつかの最小限の論理は依然として動作する。現在のサウス
ブリッジチップが用いるシーケンスをスタートしてソケット7プロセッサをスト
ップグラント状態に置くために、サウスブリッジの制御レジスタ(LVL2)を
読出す。これによりSTPCLK♯がアサートされ、プロセッサクロックを止め
なければならないことをプロセッサに通知する。サウスブリッジは、プロセッサ
が現在の動作を完了し、ストップグラント指示を発して、それによりプロセッサ
がそのコアクロックをゲートオフしたことを示すのを待つ。サウスブリッジは(
L2 SRAMをサスペンドするオプションである)ZZピンをアサートする。
それは、サウスブリッジ中のCNTBレジスタのZZ_ENによってイネーブル
される。
As mentioned above, the STPCLK # input of the processor (the # symbol indicates that the signal is active low) is often used to temporarily suspend or save power. The processor enters the stop grant state by using the STPCLK # signal. In that state, the core clock is stopped, but some minimal logic, including clock multiplication logic, still works. The Southbridge control register (LVL2) is read to start the sequence used by the current Southbridge chip and place the socket 7 processor in the stop grant state. This asserts STPCLK #, notifying the processor that the processor clock should be stopped. The Southbridge waits for the processor to complete its current operation and issue a Stop Grant indication, thereby indicating that the processor has gated off its core clock. South Bridge (
Assert the ZZ pin (which is an option to suspend the L2 SRAM).
It is enabled by ZZ_EN in the CNTB register in the Southbridge.

【0052】 ウェイクアップイベントを検出すると、サウスブリッジはZZピン(ただしこ
のオプションがイネーブルされれば)をデアサートし、STPCLK♯をデアサ
ートする。この制御シーケンスを用いると、次のキーストロークのようなイベン
トを待つ間にかなりの電力を節約することができるのであるが、プロセッサクロ
ックは、本明細書中に記載のようなランモードの変更と関連の、コア周波数の変
更のためにもストップされ得る。このシーケンスの変形がSLP♯信号をアサー
トして、互換プロセッサの部分を電力を落した状態にする。
Upon detecting a wake-up event, the Southbridge deasserts the ZZ pin (provided this option is enabled) and deasserts STPCLK #. While this control sequence can save considerable power while waiting for an event such as the next keystroke, the processor clock can be configured to change run modes as described herein. It may also be stopped due to a change in the associated core frequency. A variation of this sequence asserts the SLP # signal, leaving the compatible processor portion powered down.

【0053】 プロセッサクロック乗算回路に供給されているクロックをストップして、前述
のように、依然としてアクティブなプロセッサのその部分を排除することによっ
ても、より多くの電力を節約することができる。クロック発生器507でのクロ
ックもシーケンスの一部としてストップして、本明細書中に記載のようなランモ
ードを変更し得る。PIIX4互換サウスブリッジでシーケンスをスタートして
、プロセッサクロックがオフである深いスリープ状態にプロセッサを置くため、
ソフトウェアはサウスブリッジの制御レジスタ(LVL3)を読出し、その結果
、STPCLK♯がアサートされる。サウスブリッジはストップグラントを待つ
。ZZピンはオプションでアサートされてL2 SRAMをサスペンドする。そ
れはCNTBレジスタのZZ_ENによってイネーブルされる。次にSLP♯が
アサートされる。SUS_STAT1♯がノースブリッジに対してアサートされ
て、システムメモリを自動リフレッシュモードに置く。CPU_STP(図5の
イネーブル509)がアサートされて、CPUバスクロックに対するクロックシ
ンセサイザ(クロック発生器507)出力を不能にする。
More power can also be saved by stopping the clock supplied to the processor clock multiplication circuit to eliminate that portion of the processor that is still active, as described above. The clock at clock generator 507 may also be stopped as part of the sequence to change the run mode as described herein. To start the sequence on a PIIX4 compatible Southbridge and put the processor in a deep sleep state with the processor clock off,
Software reads the Southbridge control register (LVL3), which results in STPCLK # being asserted. Southbridge waits for a stop grant. The ZZ pin is optionally asserted to suspend the L2 SRAM. It is enabled by ZZ_EN in the CNTB register. Next, SLP # is asserted. SUS_STAT1 # is asserted to Northbridge to put the system memory in auto-refresh mode. CPU_STP (enable 509 in FIG. 5) is asserted to disable the clock synthesizer (clock generator 507) output for the CPU bus clock.

【0054】 ウェイクアップイベントを検出すると、サウスブリッジはまずCPU_STP
をデアサートして、クロックシンセサイザのCPUバスクロック出力をイネーブ
ルする。次に、サウスブリッジの(「高速燃焼タイマ」(Fast Burn Timer)と
して業界では公知の)タイマがカウントダウンして、CPU PLLがロックす
る時間を与える。留意すべきなのは、タイマが用いる値が、システムのパワーオ
ンセルフテスト(POST)シーケンスの間にBIOSがセットするCLK_L
CKレジスタからロードされることである。最後に、SUS_STAT1♯、S
LP♯、ZZピン(ただしこのオプションがイネーブルされた場合)およびST
PCLK♯がデアサートされる。
When a wakeup event is detected, the south bridge first makes a CPU_STP.
To enable the CPU synthesizer CPU bus clock output. The Southbridge timer (known in the industry as the "Fast Burn Timer") then counts down to give the CPU PLL time to lock. It should be noted that the value used by the timer is the CLK_L set by the BIOS during the system power-on self-test (POST) sequence.
It is to be loaded from the CK register. Finally, SUS_STAT1 #, S
LP #, ZZ pin (if this option is enabled) and ST
PCLK # is deasserted.

【0055】 スリープステートマシンは、サウスブリッジの電力管理制御レジスタの中でS
US_EN(ビット13)をセットすることおよび適切な値(ビット[12:1
0])をロードすることにより、システムをサスペンドするのに必要なより複雑
な動作を行なうことができる。値は、所望のサスペンド/再開動作のタイプを示
す。以下の表1は、利用可能なサスペンド/再開動作のタイプとサウスブリッジ
中の電力管理制御レジスタのそれらの関連の値とを詳細に示す。再開レイテンシ
は、サスペンド動作のタイプに依存して異なる。たとえば、サスペンド・トゥ・
ディスクの再開レイテンシは典型的には30秒未満であり、サスペンド・トゥ・
ラムの場合は約1秒であり、コンテクストが維持されたパワー・オン・サスペン
ドの場合は約20msである。コンテクストを維持することが再開のレイテンシ
を減少させるのは明らかである。
The sleep state machine uses the S in the power management control register of the south bridge.
Setting US_EN (bit 13) and the appropriate value (bit [12: 1
0]) can be loaded to perform the more complex operations required to suspend the system. The value indicates the type of suspend / resume operation desired. Table 1 below details the types of suspend / resume operations available and their associated values in the power management control registers in the Southbridge. The restart latency is different depending on the type of suspend operation. For example, suspend to
Disk restart latencies are typically less than 30 seconds, and suspend to
It is about 1 second for Ram and about 20 ms for Power On Suspend where context is maintained. It is clear that maintaining context reduces restart latency.

【0056】[0056]

【表1】 [Table 1]

【0057】 前述のように、リセットをアサートしてプロセッサにBF信号値の変化を通知
して、ランモードの変更と関連するクロック周波数の変更を行なうことにより、
プロセッサコンテクストを失わせる。CPUコンテクストを復元するサスペンド
動作の1つが、上に示されたパワード・オン・サスペンド、CPUコンテクスト
非保持(POSCCL)である。リセットを用いて、図8に図示されたような新
たなBFピンの値をラッチするときに、そのサスペンド動作を利用し得る。
As mentioned above, by asserting a reset to notify the processor of changes in the BF signal value and making a change in clock frequency associated with a change in run mode,
Lost processor context. One of the suspend operations to restore the CPU context is the powered on suspend, CPU context non-hold (POSCCL) shown above. Reset may take advantage of that suspend operation when latching the new BF pin value as illustrated in FIG.

【0058】 この発明の1つの実施例でのPOSCCLの使用を図示する図8を参照して、
新たな動作環境が一旦検出されると、すなわち新たなランモードが所望されると
、801で新たな電圧および周波数設定が適切なレジスタにロードされる。それ
らのレジスタは、サウスブリッジの中にまたはさらなる論理の中にまたはコンピ
ュータシステムのいずれの他の好適な場所にあってもよい。さらなる論理の中に
ある場合の実施例は後述される。それらのレジスタが一旦ロードされると、80
3で、プロセッサコンテクストが保存され、再スタートアドレスを指定すること
によって再開動作がセットアップされる。プロセッサコンテクストを保存するこ
とは、プロセッサの内部キャッシュをクリアすることおよびプロセッサの状態を
DRAMに保存することを含み得る。ジャンプのセットアップは、スタートアッ
プベクトルアドレス(リアルモード)をセットすることおよび必要なフラグバイ
トをセットすることを必要とするため、BIOSは、システムをリブートする代
わりに、CPUリセット後にルーチン復元へ即時に分岐する。x86プロセッサ
は常に、リセット後にアドレス範囲F000:FFF0で実行を開始する。従来
のx86パーソナルコンピュータシステムでは、BIOS ROMはそのアドレ
ス範囲に存在する。BIOSはRAM中のフラグバイトをチェックして、BIO
Sが(プロセッサコンテクストを復元したりまたはコールドブートを行なったり
などの)特別なコードを実行するように分岐すべきか否かを見る。
Referring to FIG. 8 illustrating the use of POSCCL in one embodiment of the present invention,
Once a new operating environment is detected, ie, a new run mode is desired, the new voltage and frequency settings are loaded into the appropriate registers at 801. The registers may be in the south bridge or in additional logic or in any other suitable location in the computer system. Examples of when in further logic are described below. Once those registers are loaded, 80
At 3, the processor context is saved and the restart operation is set up by specifying the restart address. Saving the processor context may include clearing the processor's internal cache and saving the processor state in DRAM. The jump setup requires setting the startup vector address (real mode) and setting the required flag bytes, so the BIOS immediately branches to a routine restore after CPU reset instead of rebooting the system. To do. The x86 processor always starts execution in the address range F000: FFF0 after reset. In a conventional x86 personal computer system, the BIOS ROM is in that address range. The BIOS checks the flag byte in RAM and
See if S should branch to execute special code (such as restoring processor context or doing a cold boot).

【0059】 プロセッサコンテクストを保存した後、ソフトウェアは次に、805で、サウ
スブリッジ内のレジスタを読出すことによりプロセッサをサスペンドするサウス
ブリッジステートマシンをトリガする。サスペンドステートマシンの最後の行動
が、ステートマシンとして実現され得る新たなランモード論理をトリガする。新
たなランモード論理は、新たな電圧および周波数制御設定を有する、電圧レギュ
レータおよびCPU中の周波数制御論理にそれぞれ与えられる、電圧および周波
数制御信号を更新し、次に、809で、ウェイクアップ指示を与えて再開ステー
トマシンをトリガする。留意すべきなのは、コア論理に供給されている電圧がコ
アクロックがオフである間に変更されて、これが電圧変化の好ましくない影響の
リスクを軽減することである。これに代えてまたはこれに加えて、本明細書中に
さらに説明されるように、プロセッサにリセットが与えられている間にコア電圧
を変更してもよい。コア電圧が変更されるときにプロセッサをリセットする必要
はないが、コア電圧が新たな値に落ち着くまでプロセッサの動作をさせないこと
が望ましい。再開ステートマシンはプロセッサにリセット信号を発して、新たな
周波数値をクロック乗算論理に与えるようにする。たとえば約1msまたはそれ
未満の、プロセッサの位相ロックループ(PLL)を同期するのに十分な時間の
後、813で、再開ステートマシンはリセットを解除する。次に、815で、C
PUは実行を開始し、以前にアドレスをセットアップしたPOSCCL再開ルー
チンにジャンプし、CPUコンテクストを復元する。次にプロセッサは、POS
CCLを実行する時間まで以外に、ランモード変更の時間に用いられるアプリケ
ーションに影響を及ぼすことなく、それがオフにされたところで処理を再開する
ことができる。
After saving the processor context, the software then, at 805, triggers the Southbridge state machine that suspends the processor by reading the registers in the Southbridge. The last action of the suspend state machine triggers new run mode logic that can be implemented as a state machine. The new run mode logic updates the voltage and frequency control signals provided to the frequency control logic in the voltage regulator and CPU, respectively, with the new voltage and frequency control settings, and then at 809, a wake-up instruction. Give and trigger the resume state machine. It should be noted that the voltage supplied to the core logic is changed while the core clock is off, which reduces the risk of undesired effects of voltage changes. Alternatively or additionally, the core voltage may be changed while the processor is being reset, as further described herein. Although it is not necessary to reset the processor when the core voltage changes, it is desirable to not allow the processor to operate until the core voltage has settled to a new value. The resume state machine issues a reset signal to the processor to provide the new frequency value to the clock multiplication logic. After 813, for example, about 1 ms or less, sufficient time to synchronize the processor's phase-locked loop (PLL), the resume state machine releases reset at 813. Then, at 815, C
The PU begins execution and jumps to the POSCCL resume routine that previously set up the address and restores the CPU context. The processor then points to the POS
Other than by the time the CCL is executed, processing can resume where it was turned off without affecting the application used at the time of the run mode change.

【0060】 図9Aを参照して、タイミング図は、POSCCLサスペンドおよび対応する
再開動作のためのサウスブリッジの動作を図示する。オン状態からサスペンド状
態への遷移が図9Aの左側に示され、サスペンド状態からオン状態への遷移が図
9Aの右側に示される。プロセッサは、一旦POSCCLのスリープ状態に入る
と、RTCアラーム、SMBusイベント、シリアルポート、リングインジケー
タ、システムのソフトパワーボタン、外部SMI(EXTSMI)、システムの
リッドの持上げ、グローバルスタンバイタイマアラーム、USBアクティビティ
、IRQ[1,3:15]または汎用入力1(GPI1)のアサートなどのイベ
ントによってウェイクされ得る。本明細書中に記載の1つの実施例では、サウス
ブリッジへの汎用入力が、プロセッサをウェイクアップさせるトリガイベントと
して用いられる。図9Aに示される信号は図9Bで説明される。図9Bにリスト
にされたいくつかの信号を汎用出力として与えてもよい(または特定のノートブ
ック型PCの設計では用いられないこともある)。
Referring to FIG. 9A, a timing diagram illustrates the operation of the Southbridge for POSCCL suspend and corresponding resume operations. The transition from the on state to the suspend state is shown on the left side of FIG. 9A, and the transition from the suspend state to the on state is shown on the right side of FIG. 9A. Once the processor enters the POSCCL sleep state, RTC alarm, SMBus event, serial port, ring indicator, system soft power button, external SMI (EXTSMI), system lid lift, global standby timer alarm, USB activity, It may be waked up by an event such as IRQ [1,3: 15] or assertion of general purpose input 1 (GPI1). In one embodiment described herein, a general purpose input to the Southbridge is used as a trigger event to wake up the processor. The signals shown in FIG. 9A are described in FIG. 9B. Some of the signals listed in FIG. 9B may be provided as general-purpose outputs (or may not be used in certain notebook PC designs).

【0061】 プログラマブル論理デバイス実現例 図5に図示されたシステムで用い得るさまざまなサウスブリッジ実現例のさら
なる詳細を記載する前に、短時間で解決策を与える別の方策を記載する。その方
策では、PIIX4互換サウスブリッジは、プログラマブル論理デバイス(PL
D)などの論理デバイスとともに、必要な信号をプロセッサの(BFピン)周波
数制御入力に供給し、さまざまなランモードの要件に従ってコア電圧電力供給を
再プログラムする。プログラマブル論理デバイスは、プログラマブルアレイ論理
(PAL)デバイスまたはプログラマブル論理アレイ(PLA)またはその他の
適切な論理デバイスであってもよい。
Programmable Logic Device Implementations Before describing further details of various southbridge implementations that may be used in the system illustrated in FIG. 5, another approach that provides a short-term solution is described. In that measure, a PIIX4 compatible south bridge is a programmable logic device (PL).
Along with logic devices such as D), provide the required signals to the processor's (BF pin) frequency control input to reprogram the core voltage power supply according to the requirements of various run modes. The programmable logic device may be a programmable array logic (PAL) device or a programmable logic array (PLA) or other suitable logic device.

【0062】 図10を参照して、プログラマブル論理デバイス101はジャンパ511から
値を受取り、8出力ビットのうち5つをCPUコア電圧レギュレータ501に、
3つの周波数制御ビットBF[2:0]をCPU503に与える。それらのビッ
トはそれぞれ電圧レギュレータ501およびCPU503上のプロセッサ周波数
論理を制御する。さらに、サウスブリッジ103は、いくつかの制御信号をプロ
グラマブル論理デバイス101に与え、本明細書中にさらに記載されるように、
そこからウェイク信号を受取る。図10に示されるPLDは、他のシステムコン
ポーネントに対する設計変更を必要とすることなく、本明細書中に記載のランモ
ード遷移の実現を可能にする。
Referring to FIG. 10, programmable logic device 101 receives a value from jumper 511 and sends 5 out of 8 output bits to CPU core voltage regulator 501.
The three frequency control bits BF [2: 0] are given to the CPU 503. These bits control the processor frequency logic on voltage regulator 501 and CPU 503, respectively. In addition, the south bridge 103 provides some control signals to the programmable logic device 101, as described further herein.
Receive a wake signal from it. The PLD shown in FIG. 10 enables implementation of the run mode transitions described herein without requiring design changes to other system components.

【0063】 留意すべきなのは、必要に応じて、電圧および周波数制御のために供給される
ビットを、電圧レギュレータの必要性および所望される動作の周波数範囲に依存
して、より多くのビットを周波数制御に与えかつより少ないビットを電圧制御に
与えることにより、異なって割当可能なことである。実際に、利用可能なすべて
のビットよりも少ないビットを電圧または周波数またはその両者のために用いて
もよい。たとえば、AMD−K6プロセッサのような典型的なプロセッサは、周
波数設定には3ビットしか必要としない。プログラマブル電圧レギュレータは、
4または5ビットの制御で利用可能である。多くの適用例では、あらゆる範囲の
電圧レギュレータおよびその精密さが必要なのではなく、レギュレータへのいく
つかの制御入力をハイまたはローに連絡してもよい。したがって、本明細書中の
方策は、特定のシステムの必要性に基づいて、異なる数の電圧および周波数制御
信号を用いるのを可能にすることによって、柔軟性をもたらす。
It should be noted that, if desired, the bits provided for voltage and frequency control may be loaded with more bits depending on the need for the voltage regulator and the frequency range of operation desired. By giving control and less bits to voltage control, they can be assigned differently. Indeed, less than all available bits may be used for voltage and / or frequency. For example, a typical processor, such as the AMD-K6 processor, requires only 3 bits for frequency setting. Programmable voltage regulator
Available with 4 or 5 bit control. In many applications, not all ranges of voltage regulators and their precision are required, and some control inputs to the regulator may be tied high or low. Thus, the strategies herein provide flexibility by allowing different numbers of voltage and frequency control signals to be used, based on the needs of the particular system.

【0064】 図11を参照して、プログラマブル論理デバイス101の1つの実現例がより
詳細に示される。図示された実現例では、13の入力および9の出力が存在し、
標準的なプログラマブルアレイ論理(PAL)デバイス中に設計を実現すること
ができる。サウスブリッジから発生する信号はリアルタイムクロック(RTC)
(32kHz)によってクロック動作されてもよい。したがって高速の論理デバ
イスは不要である。
Referring to FIG. 11, one implementation of programmable logic device 101 is shown in more detail. In the illustrated implementation, there are 13 inputs and 9 outputs,
The design can be implemented in a standard programmable array logic (PAL) device. The signal generated from the South Bridge is a real time clock (RTC)
It may be clocked by (32 kHz). Therefore, no high speed logic device is required.

【0065】 サウスブリッジ103からデータイン信号1104およびシフト信号1102
を受取るシリアルシフトレジスタとして接続された8つの入力フリップフロップ
1101が存在する。サウスブリッジ103は、PLD101に供給されるシフ
ト信号としての(GPO−Xとして指定される)1つの汎用出力と、PLD10
1へのデータイン信号としての(GPO−Yとして指定される)別の汎用出力と
を用いる。PLD101は、セレクタ回路1105から入力信号を受取る8つの
出力フリップフロップ1103を含む。セレクタ回路は、入力フリップフロップ
の1つまたはジャンパ設定(IBF[0:3]およびIV[0:3])の1つの
いずれかを選択する。電源オンリセットの際、フリップフロップは、電力OK(
PWROK)1107がアサートされるまでリセット状態に保持される。PWR
OK1107がアサートされる間、サウスブリッジ103がプロセッサにリセッ
トを発する。
Data-in signal 1104 and shift signal 1102 from the south bridge 103
There are eight input flip-flops 1101 connected as a serial shift register that receives The south bridge 103 has one general-purpose output (designated as GPO-X) as a shift signal supplied to the PLD 101, and the PLD 10
Another general purpose output (designated as GPO-Y) as a data-in signal to 1. PLD 101 includes eight output flip-flops 1103 that receive an input signal from selector circuit 1105. The selector circuit selects either one of the input flip-flops or one of the jumper settings (IBF [0: 3] and IV [0: 3]). At the time of power-on reset, the flip-flop outputs the power OK (
PWROK) 1107 is held in reset until asserted. PWR
South Bridge 103 issues a reset to the processor while OK 1107 is asserted.

【0066】 留意すべきなのは、リセットボタンを押すことによってまたはソフトウェアに
よってまたはいずれの他のメカニズムによってもシステムリセットが発生されれ
ば、ジャンパ設定が表わす電圧および周波数制御信号のデフォルト値を周波数お
よび電圧制御回路に再度与えなければならないことである。したがって、110
4でデータを駆動するのに用いられるGPOビットの状態は、示された例示的な
実施例に示されるようにそのビットをセレクト論理1105のためのセレクト信
号としても用いるならば、デフォルトで論理0にならなければならない。110
4のデータがシステムリセットに対して0ならば、それは、ジャンパ設定からの
デフォルト値がセレクト論理1105によって適切に選択されていることを保証
する。いくつかの実現例では、PIIX4−互換サウスブリッジのビットのうち
わずかな数個しかこの特性(たとえばGPO[27:28,30])を有しない
ため、したがって、GPO−XおよびGPO−Yビットがそれらのビットの中か
ら選択される。それらのビットのうち1つを用いることにより、示された実現例
のリセットの間に、スタートアップジャンパ設定が電圧レギュレータおよびプロ
セッサのBFピンと通信するのが確実になる。当業者には他の実現例がすぐに明
らかになるであろう。マルチプレクサセレクトとしてデータイン信号207を用
いることにより、必要なGPOピンの数が最小になる。しかし、サウスブリッジ
からのさらなるGPO信号を用いてマルチプレクサセレクト信号を与えることも
できる。
It should be noted that if a system reset is generated by pressing the reset button or by software or by any other mechanism, the jumper settings represent the default values of the voltage and frequency control signals to the frequency and voltage control signals. It has to be reapplied to the circuit. Therefore, 110
The state of the GPO bit used to drive the data at 4 defaults to a logic 0 if that bit is also used as the select signal for select logic 1105 as shown in the exemplary embodiment shown. Must be. 110
If the data in 4 is 0 for system reset, it ensures that the default value from the jumper setting is properly selected by the select logic 1105. In some implementations, only a few of the bits of the PIIX4-compatible Southbridge have this property (eg GPO [27: 28,30]), so the GPO-X and GPO-Y bits are therefore It is selected from among those bits. The use of one of those bits ensures that the startup jumper settings communicate with the voltage regulator and the BF pin of the processor during the reset of the illustrated implementation. Other implementations will be readily apparent to those skilled in the art. Using the data-in signal 207 as a multiplexer select minimizes the number of GPO pins required. However, an additional GPO signal from the Southbridge can be used to provide the multiplexer select signal.

【0067】 システムが最初に起動するとき、CPURST信号の立上がりエッジにより、
デフォルトまたはスタートアップ電圧および周波数設定が出力レジスタ1103
にロードされ、したがって電圧レギュレータ501およびCPU503に与えら
れるようになる。出力レジスタをロードすることが、電圧レギュレータを初期値
に即時にセットする。デフォルト周波数設定も出力される。CPURSTにより
プロセッサがそのBFピン入力をロードしかつ、初期バスクロック乗数をセット
してCPUコアクロックを生成する。
When the system first boots, the rising edge of the CPURST signal causes
Default or startup voltage and frequency settings are output registers 1103
To the voltage regulator 501 and the CPU 503. Loading the output register immediately sets the voltage regulator to its initial value. The default frequency setting is also output. CPURST causes the processor to load its BF pin input and set the initial bus clock multiplier to generate the CPU core clock.

【0068】 新たなランモードに遷移する必要性をノートブック型システムが一旦検出する
とならびに、サスペンド/再開シーケンスを実行してプロセッサ電圧およびバス
クロック乗数を変更する前に、サウスブリッジ上のGPOビットを用いて新たな
値をデータ入力レジスタ1101にロードする。図12を参照して、121で遷
移シーケンスのためのセットアップが起こり、このときシフト信号1102を用
いてデータイン信号線1104上の新たな電圧および周波数設定を入力レジスタ
1101にシフトする。そのセットアップが一旦完了すると、図12に示された
ように、プロセッサコンテクストを保存し、STPCLK♯およびSLP♯をア
サートするステップを含むサスペンド動作が実行される。
Once the notebook system detects the need to transition to a new run mode and before executing the suspend / resume sequence to change the processor voltage and bus clock multiplier, the GPO bit on the southbridge is set. It is used to load a new value into the data input register 1101. Referring to FIG. 12, the setup for the transition sequence occurs at 121, at which time shift signal 1102 is used to shift the new voltage and frequency settings on data-in signal line 1104 to input register 1101. Once that set up is complete, a suspend operation is performed, including the steps of saving the processor context and asserting STPCLK # and SLP #, as shown in FIG.

【0069】 上述のように、データをシフトレジスタに入力するのに用いられるGPOビッ
ト1104はマルチプレクサ1105も操作する。サスペンド/再開シーケンス
の間にビットをハイにしておくことでマルチプレクサを操作して、ジャンパの代
わりに、シフトレジスタの出力を出力レジスタ1103の入力に供給する。シリ
アルデータは、適切なGPIOポートに書込む論理デバイスに書込まれる。
As mentioned above, the GPO bit 1104 used to input data into the shift register also operates the multiplexer 1105. The multiplexer is operated by keeping the bit high during the suspend / resume sequence to provide the output of the shift register to the input of the output register 1103 instead of the jumper. Serial data is written to the logical device that writes to the appropriate GPIO port.

【0070】 コア電圧および周波数が入力レジスタ1101で一旦変更されると、サウスブ
リッジはPOSCCL動作を実行させられる。これにより、サウスブリッジは、
サスペンド動作が完了したかまたは完了に近いことを示す信号を供給するように
なる。図12に示されるように、それはSLP♯信号であるが、他の信号を用い
ることもできる。その信号はサスペンドシーケンスの終りを示し、トリガ(TG
♯)1109としてPLD101に与えられる。この特定の実現例では、TG♯
はアクティブローである。PLD101は、ゲート1111でトリガ信号をデー
タ入力1107と論理的に組合せることによって、動作を再開する、すなわちプ
ロセッサをウェイクアップするイベントを発生する。それは、ウェイクイベント
(アクティブロー)としてSLP♯をサウスブリッジ入力GP11♯までゲート
制御するのに用いられる。それはウェイクアップイベントとして検知され、その
結果、標準的なPOSCCL再開動作をもたらす。前述されたように、これはプ
ロセッサのリセットを繰返すため、新たなプロセッサ周波数乗数をセットするの
に有用である。したがって、図12に示されたように、サスペンド動作の終りは
ウェイクイベントを結果的に生じる。これは次に、図12に図示された再開シー
ケンスを引き起こす。再開シーケンスが一旦完了すると、データ入力として用い
られるGPO信号1107がローにされる。
Once the core voltage and frequency are changed in the input register 1101, the south bridge is allowed to perform POSCCL operation. With this, South Bridge
A signal indicating that the suspend operation is completed or is almost completed is supplied. It is an SLP # signal, as shown in FIG. 12, but other signals can be used. The signal indicates the end of the suspend sequence and trigger (TG
#) 1109 is given to PLD 101. In this particular implementation, TG #
Is active low. PLD 101 generates an event that resumes operation, ie wakes up the processor, by logically combining the trigger signal with data input 1107 at gate 1111. It is used as a wake event (active low) to gate SLP # to southbridge input GP11 #. It is detected as a wakeup event, resulting in a standard POSCCL resume operation. As mentioned above, this is useful in setting a new processor frequency multiplier because it repeats the reset of the processor. Therefore, as shown in FIG. 12, the end of the suspend operation results in a wake event. This in turn causes the restart sequence illustrated in FIG. Once the restart sequence is complete, the GPO signal 1107 used as a data input is driven low.

【0071】 再開シーケンスの間のCPURSTのアサートにより、入力レジスタ1101
からの値が出力レジスタ1103にロードされる。出力レジスタ1103中の値
は、新たな周波数乗数設定およびコア電圧設定をそれぞれプロセッサおよび電圧
レギュレータに与える。したがって、新たな電圧設定は、CPUリセットがアサ
ートされる間にプロセッサのコア論理に与えられる。新たな周波数乗数比率BF
ピン設定は、CPURSTの立上がりエッジでCPUによってサンプリングされ
、CPURSTの立下がりエッジでプロセッサにラッチされる。POSCCL再
開は、プロセッサPLLを再同期化する時間を与える。
By asserting CPURST during the restart sequence, input register 1101
The value from is loaded into the output register 1103. The value in output register 1103 provides the new frequency multiplier setting and core voltage setting to the processor and voltage regulator, respectively. Therefore, the new voltage setting is provided to the core logic of the processor while CPU reset is asserted. New frequency multiplier ratio BF
The pin settings are sampled by the CPU on the rising edge of CPURST and latched into the processor on the falling edge of CPURST. The POSCCL restart gives time to resynchronize the processor PLL.

【0072】 PLDを用いることにより、変更を加えられていないサウスブリッジおよびプ
ロセッサを、ランモード間で遷移することができるノートブック型システムで使
用できるようになる。
The use of PLDs allows unmodified southbridges and processors to be used in notebook systems that can transition between run modes.

【0073】 ランモード遷移論理およびソフトウェアをできるだけ単純にしておくことが望
ましい場合、バスクロック周波数が変更の間に66MHzから100MHzの間
で変化しないことが推奨される。BF設定は従来は1/2x刻み(たとえば2x
、2.5x、3x、3.5xなど)であるため、それはプロセッサクロック周波
数の段階の細分性を限定する。より大きな複雑さを受入れることができるならば
、そのような変更を実現可能である。バスクロックの周波数を変更することは、
周辺機器相互接続(PCI)およびアクセラレーテッドグラフィックスポート(
AGP)クロックを発生するのに用いられる分周器比率に影響を及ぼす。クロッ
ク比率を変えるときはメモリをスリープにまたは電力を落した状態にすることが
必要であろう。
If it is desired to keep the run mode transition logic and software as simple as possible, it is recommended that the bus clock frequency does not change between 66 MHz and 100 MHz during the change. Conventionally, the BF setting is in 1 / 2x increments (for example, 2x
, 2.5x, 3x, 3.5x, etc.) it limits the granularity of the stages of the processor clock frequency. Such changes are feasible if greater complexity can be accommodated. Changing the frequency of the bus clock is
Peripheral device interconnect (PCI) and accelerated graphics port (
AGP) affects the divider ratio used to generate the clock. It may be necessary to put the memory to sleep or power it down when changing the clock ratio.

【0074】 本明細書中に記載の実現例は、出力電圧を(いずれの外部デバイスも含む)チ
ップセット論理で制御可能なナショナルセミコンダクタ(National Semiconduct
or)のLM4130などの可変電圧レギュレータ供給を利用する。電圧レギュレ
ータは少なくとも4つの制御ビットをサポートし、出力電圧は、1.45から2
.2ボルトの最小範囲をカバーして50mV(またはそれより小さい)刻みで制
御可能であることが望ましい。適用例によってはより広い範囲が望ましいことが
ある。電圧レギュレータの制御ピンは、起動の際のモード0(バッテリーセイバ
ー)電圧レベルでのデフォルト動作のために構成すべきである。次に、チップセ
ットまたは他の適切な論理は、システムが一旦動作すると、正しいランモードに
対するCPU電圧供給を調節する。
The implementations described herein are National Semiconductors whose output voltage (including any external device) can be controlled by chipset logic.
or) variable voltage regulator supply such as LM4130. The voltage regulator supports at least 4 control bits and the output voltage is 1.45 to 2
. It is desirable to be able to control in a 50 mV (or less) step, covering a minimum range of 2 volts. A wider range may be desirable for some applications. The control pin of the voltage regulator should be configured for default operation at mode 0 (battery saver) voltage level during start-up. The chipset or other suitable logic then regulates the CPU voltage supply for the correct run mode once the system is operating.

【0075】 サウスブリッジ実現例 本明細書中に記載のようなランモードを変更するのに必要なコンポーネントの
数を最小化する実現例を提供するため、外部論理デバイスを利用するのではなく
、サウスブリッジに変更を加えてさまざまなランモード間で遷移するのに必要な
論理を提供することができる。そのようなシステムの高レベルの実現例が図5に
図示される。
South Bridge Implementation To provide an implementation that minimizes the number of components needed to change the run mode as described herein, rather than utilizing an external logic device, a south bridge implementation is provided. The bridge can be modified to provide the logic needed to transition between the various run modes. A high level implementation of such a system is illustrated in FIG.

【0076】 サウスブリッジ実現例に対する1つの方策は、PLDに収容される論理をサウ
スブリッジに組入れることである。しかしながら、サウスブリッジをPLDにイ
ンターフェイスするのに必要なさまざまな信号は排除可能であるため、論理を単
純化することができる。さらに、マルチプレクサ信号としてのデータ入力信号の
使用を排除することができる。実際に、入力レジスタは好ましくは、シリアルで
はなくパラレルにロードされ、したがってシフト信号の必要性を排除する。新た
なランモードが必要であるという判断が一旦なされると、サウスブリッジ中のレ
ジスタに適切な電圧および周波数設定が与えられる。
One approach to the Southbridge implementation is to incorporate the logic contained in the PLD into the Southbridge. However, the various signals needed to interface the south bridge to the PLD can be eliminated, thus simplifying the logic. Furthermore, the use of the data input signal as the multiplexer signal can be eliminated. In fact, the input registers are preferably loaded in parallel rather than serial, thus eliminating the need for shift signals. Once it is determined that a new run mode is needed, the registers in the southbridge are given the proper voltage and frequency settings.

【0077】 1つの実現例では、サウスブリッジは、現在用いられていないビット[12:
10]の組合せの1つ(たとえば110)を用いて、電力管理制御レジスタ(上
記表1を参照)に新たなスリープタイプを規定する。それらのビットはスリープ
タイプまたはサスペンドタイプとさまざまに称される。スリープイネーブルビッ
ト(またはサスペンドイネーブル)が1にセットされかつスリープタイプビット
が110であるとき、システムがノートブックのランモードの遷移を引き起こす
In one implementation, the south bridge uses bits [12:
10] is used to define a new sleep type in the power management control register (see Table 1 above). Those bits are variously referred to as sleep type or suspend type. When the sleep enable bit (or suspend enable) is set to 1 and the sleep type bit is 110, the system causes a notebook run mode transition.

【0078】 図13を参照して、ランモード制御レジスタ130は、新たなランモードに遷
移するのに必要な制御情報を与える。2ビットの動作モードフィールド131は
、高パフォーマンス(00)、AC電源(01)、バッテリーパフォーマンス(
10)または省バッテリーモード(11)のいずれかとして現在のランモードを
識別するステータスフィールドである。さらなるランモードはさらなるビットを
必要とする。5ビットのコア電圧フィールド132は新たなコア電圧に対する制
御ビットを規定し、4ビットのCPUクロック周波数制御ビット133はCPU
コア周波数を規定する。本明細書中に記載のように、CPUの中のクロック制御
はバスクロックの周波数乗数として実現され得る。リセット制御ビット134は
、ランモード遷移の間にCPUにリセットが与えられるか否かを規定する。1つ
の実施例では、リセット制御ビットが1であるとき、CPUはランモード遷移の
上でリセットされ、リセット制御ビットが0であるときはCPUはリセットされ
ない。CPUにリセットを与えて動作コア周波数を変更する場合、POSCCL
シーケンスと関連して述べられたように、リセットの前にプロセッサコンテクス
トを保存しかつ、リセット信号をデアサートした後にプロセッサコンテクストを
復元する再開動作を与えることが必要である。
Referring to FIG. 13, run mode control register 130 provides control information necessary for transition to a new run mode. The 2-bit operation mode field 131 has a high performance (00), an AC power supply (01), a battery performance (
A status field that identifies the current run mode as either 10) or battery save mode (11). More run modes require more bits. The 5-bit core voltage field 132 defines the control bit for the new core voltage, and the 4-bit CPU clock frequency control bit 133 is the CPU.
Specifies the core frequency. Clock control in the CPU, as described herein, may be implemented as a frequency multiplier of the bus clock. The reset control bit 134 defines whether the CPU is reset during a run mode transition. In one embodiment, the CPU is reset on a run mode transition when the reset control bit is 1, and not reset when the reset control bit is 0. When resetting the CPU to change the operating core frequency, POSCCL
As described in connection with the sequence, it is necessary to provide a resume operation that saves the processor context before reset and restores the processor context after deasserting the reset signal.

【0079】 その他の実施例では、プロセッサは、いつクロック周波数制御ビットをラッチ
すべきかをプロセッサに教える、リセットとは別個の入力信号を有し得る。その
場合、ラッチモードCMDビット135がアサートされる。その実現例では、サ
ウスブリッジは、周波数制御ビット(BF[0:2])に加えて、いつ新たな周
波数制御ビットをラッチすべきかをCPUに示す周波数ラッチ制御信号(CMD
)515(図5を参照)を与える。周波数ラッチ制御信号CMD515がアサー
トされると、CMD515信号のアサートの際にBFピン設定が獲得され、CM
D515の立下がりエッジでラッチされ得る。ラッチ制御信号CMDに基づいて
BFピン設定を獲得する他の実現例が当然可能である。ラッチ制御信号CMD5
15信号を用いることにより、リセットを与える必要なく新たなランモードに遷
移するという利点がもたらされる。これはすなわちプロセッサコンテクストが失
われないということである。したがって、遷移に消費する時間は、POSCCL
のサスペンドおよび再開動作よりもはるかに少ない。
In other embodiments, the processor may have an input signal separate from reset that tells the processor when to latch the clock frequency control bits. In that case, the latch mode CMD bit 135 is asserted. In that implementation, the south bridge indicates to the CPU when to latch new frequency control bits in addition to the frequency control bits (BF [0: 2]).
) 515 (see FIG. 5). When the frequency latch control signal CMD515 is asserted, the BF pin setting is acquired when the CMD515 signal is asserted, and the CM
It may be latched on the falling edge of D515. Other implementations are of course possible to obtain the BF pin setting based on the latch control signal CMD. Latch control signal CMD5
The use of the 15 signal provides the advantage of transitioning to a new run mode without having to provide a reset. This means that no processor context is lost. Therefore, the time spent for transition is POSCCL
Much less than suspend and resume operations.

【0080】 周波数変更を示すのにCPUリセット信号を用いない場合、ランモードを変更
する必要性を一旦検出すると、ソフトウェアはレジスタ130に適切な値をロー
ドし、プロセッサクロックをストップする。前述のように、STPCLK♯信号
を用いてクロックをプロセッサ上でストップすることができる。新たな電圧およ
び周波数制御ビットはサウスブリッジによって出力され、周波数制御ラッチ信号
CMD515はアサートされて、更新された周波数制御信号が利用可能であるこ
とを示す。CPUは、ラッチ制御信号CMD515のアサートの際に周波数制御
ビット(BFピン)をサンプリングし、信号のデアサートの際に新たな値をラッ
チする。サウスブリッジ中のハードウェアは、プロセッサPLLが安定するのに
十分な長さの間、アサートされるラッチ制御信号CMD515を維持する。プロ
セッサPLLが一旦安定すると、サウスブリッジハードウェアはSTPCLK♯
信号をデアサートし、プロセッサは、アプリケーションまたはユーザにランモー
ドの遷移を気付かれずに動作を再開する。遷移を行なう時間はたとえば100μ
秒未満である。
If the CPU reset signal is not used to indicate a frequency change, once the need to change the run mode is detected, the software loads register 130 with the appropriate value and stops the processor clock. As mentioned above, the STPCLK # signal can be used to stop the clock on the processor. The new voltage and frequency control bits are output by the Southbridge and the frequency control latch signal CMD515 is asserted to indicate that the updated frequency control signal is available. The CPU samples the frequency control bit (BF pin) when asserting the latch control signal CMD515 and latches a new value when deasserting the signal. The hardware in the south bridge maintains the asserted latch control signal CMD515 for a sufficient length of time for the processor PLL to stabilize. Once the processor PLL stabilizes, the southbridge hardware will use STPCLK #
The signal is deasserted and the processor resumes operation unnoticed by the application or user. The transition time is 100 μ, for example.
Less than a second.

【0081】 リセットを用いて周波数の変化を示す場合、プロセッサに対する変更が必要に
なるのを回避するため、図9Aに図示されたPOSCCLと同様のシーケンスを
用いてもよい。このとき、電圧および周波数のための新たな制御信号は、パワー
・オン・サスペンド(POS)シーケンスの後半部分と図9Aの91でのリセッ
トのアサートとの間に与えられる。
If a reset is used to indicate a frequency change, a sequence similar to the POSCCL illustrated in FIG. 9A may be used to avoid requiring changes to the processor. At this time, new control signals for voltage and frequency are provided during the second half of the power on suspend (POS) sequence and the assertion of reset at 91 in FIG. 9A.

【0082】 1つのランモードから別のランモードへの遷移シーケンスは、動作モードイベ
ントのために割込(たとえばSCI)が生成されるときに始まる。イベントとは
、ノートブック型コンピュータがドッキングステーション、ポートレプリケータ
または、ノートブックから大量の熱エネルギーを除去可能ないずれの他の装置に
差込まれたりまたはそれらから取外されたりすることによるものであろう。また
は、AC電力が供給されたりもしくは除去されるときまたはバッテリの残量が少
なくなるときまたは動作モードに変更を生じさせる他のイベントであろう。
The transition sequence from one run mode to another run mode begins when an interrupt (eg, SCI) is generated for an operating mode event. An event is the result of a notebook computer plugging into or out of a docking station, port replicator, or any other device capable of removing large amounts of heat energy from a notebook. Let's do it. Or it could be when AC power is applied or removed or when the battery is low or other event causing a change in operating mode.

【0083】 システム管理ソフトウェアは、一旦イベントを検出すると、動作モード制御レ
ジスタ130を新たなコア電圧および新たなクロック周波数制御ビットでプログ
ラムする。次にソフトウェアはスリープイネーブルビットだけでなくスリープタ
イプビットを110にセットする。サウスブリッジ505中の特殊レジスタLV
L3の読出により、POSCCLシーケンスを行なうハードウェアステートマシ
ンがスタートする。動作モード制御レジスタ130の使用は、サウスブリッジの
みの実現例および前述のPLD実現例にも用い得ることが有利である。
Once the system management software detects the event, it programs the operating mode control register 130 with the new core voltage and the new clock frequency control bits. The software then sets the sleep type bit to 110 as well as the sleep enable bit. Special register LV in South Bridge 505
The reading of L3 starts the hardware state machine that performs the POSCCL sequence. Advantageously, the use of operating mode control register 130 may also be used in the Southbridge only implementation and the PLD implementation described above.

【0084】 たとえば非ACPI環境などの、LVL3レジスタを読出すことによってラン
モードシーケンスの変更を開始させる代替物として、書込(または読出)レジス
タ130をトリガとして用いて制御論理をスタートさせ、ランモードの変更を実
現してもよい。そのようなトリガは、ランモードの変更がラッチ制御信号CMD
またはリセット信号のいずれかを利用するときに用い得る。そのような場合、プ
ロセッサコンテクストの保存は、リセットを利用するならば、レジスタに書込を
行なう前に完了しなければならない。ラッチ制御信号CMD515を用いる場合
、その信号は、たとえば1つのPCIクロックに対してストローブされて、レジ
スタ130に書込みがされた後にBIF信号が有効であることを示してもよい。
As an alternative to starting the modification of the run mode sequence by reading the LVL3 register, such as in a non-ACPI environment, use the write (or read) register 130 as a trigger to start the control logic and run mode. May be implemented. In such a trigger, the change of the run mode is caused by the latch control signal CMD.
Alternatively, it can be used when utilizing either of the reset signals. In such cases, the saving of the processor context, if a reset is utilized, must be completed before writing to the register. When using the latch control signal CMD 515, it may be strobed, for example, for one PCI clock to indicate that the BIF signal is valid after it has been written to register 130.

【0085】 再び図5を参照して、留意すべきなのは、サウスブリッジが依然として、ジャ
ンパ設定511からのデフォルト値をCPU503および電圧レギュレータ50
1に確実に与えるようにする必要があることである。図14を参照して、これは
、PLD実現例と同じ態様で、制御論理144から供給されるセレクト信号14
2に従って制御レジスタ130およびジャンパ設定511の値のどちらかを選択
するマルチプレクサ141を設けることによって達成可能である。制御論理14
4も必要なサスペンドおよび再開ステートマシンを収容して、たとえば図9Aに
図示されるサスペンドおよび再開シーケンスを実現する。マルチプレクサ141
は出力レジスタ143にジャンパ設定511からの値を供給する。これは、リセ
ット(たとえば電源オンリセットまたはその他のハードもしくはソフトリセット
)に応答してデフォルトジャンパ設定を選択する。さらに、出力レジスタ143
は、クロックがストップされた後およびリセットもしくはCMD信号のいずれか
を供給する前にロードされて新たな周波数設定をロードするか、または、立下が
りエッジによって新たな周波数設定がラッチされると仮定すれば、CMDのリセ
ットの立上がりエッジでロードされる。
Referring again to FIG. 5, it should be noted that the Southbridge still sets the default values from jumper settings 511 to CPU 503 and voltage regulator 50.
It is necessary to be sure to give to 1. Referring to FIG. 14, this is a select signal 14 provided from control logic 144 in the same manner as the PLD implementation.
It can be achieved by providing a multiplexer 141 which selects between the control register 130 and the value of the jumper setting 511 according to 2. Control logic 14
4 also accommodates the necessary suspend and resume state machines to implement the suspend and resume sequence illustrated in FIG. 9A, for example. Multiplexer 141
Supplies the value from the jumper setting 511 to the output register 143. This selects the default jumper settings in response to a reset (eg power on reset or other hard or soft reset). Furthermore, the output register 143
Is loaded either after the clock has been stopped and before supplying either the reset or CMD signal to load the new frequency setting, or the falling edge latches the new frequency setting. For example, loaded on the rising edge of CMD reset.

【0086】 再び図13を参照して、制御ビット136は、クロック発生器507がランモ
ード遷移の間に不能化されるか否かを規定する。サウスブリッジからのSTPC
LK♯信号を用いてコアCPUクロックを不能化するのとともに、(POSCC
Lのように)クロック発生器507で、CPUに供給されるクロックを不能化す
ることも可能である。次にクロック周波数制御ビットが更新され、クロックがク
ロック発生器507に戻される。留意すべきなのは、クロック発生器507を他
のシステムコンポーネントと一体化してもよいことである。サウスブリッジのG
PO制御ビットが出力をイネーブルし得るクロック発生器を有することが望まし
い。クロック発生器は複数のPLLセルを有して、どの特定の設計においても所
望されるさまざまなクロック周波数をサポートし得る。たとえば、100MHz
または66MHzでCPUを、24KHzおよび48KHzでシリアルデバイス
をならびに33MHzでPCIデバイスをサポートする。
Referring again to FIG. 13, control bit 136 defines whether clock generator 507 is disabled during a run mode transition. STPC from Southbridge
The LK # signal is used to disable the core CPU clock and (POSCC
It is also possible to disable the clock supplied to the CPU with a clock generator 507 (like L). The clock frequency control bits are then updated and the clock is returned to the clock generator 507. It should be noted that the clock generator 507 may be integrated with other system components. South Bridge G
It is desirable to have a clock generator with the PO control bit enabling the output. The clock generator may have multiple PLL cells to support the various clock frequencies desired in any particular design. For example, 100MHz
Or it supports CPU at 66 MHz, serial devices at 24 KHz and 48 KHz, and PCI devices at 33 MHz.

【0087】 図15を参照して、フローチャートは、ランモードの変化を引起すハードウェ
アを組入れるサウスブリッジの全体的な動作を図示する。本明細書中に前述され
るように、利用可能になる付加電源などの、ランモード変更を生じるイベントを
検出すると、ソフトウェアは、1501で、レジスタ130に対して必要な値を
セットする。1503で、リセット制御ビット134をレジスタ130にセット
するか否かについての判断がなされる。セットする場合、1504でプロセッサ
コンテクストを保存する必要がある。それにより、サウスブリッジが用いる正確
なスリープタイプが決まる。リセット制御ビット134を用いていない場合、ラ
ッチコマンドビット135がセットされると推定され、プロセッサコンテクスト
を保存するステップ1504はスキップされ得る。当然ながら、リセットまたは
ラッチコマンド信号を用いるか否かを示すには1ビットしか用いる必要がない。
ランモードの変更をスタートさせるトリガとしてアクセスレジスタ130を用い
る場合、そのようなアクセスの前にコンテクストを保存する必要があろう。15
04でプロセッサコンテクストを一旦保存するとまたはリセットを用いていなけ
れば、サウスブリッジ中のステートマシンは、ランモードの変更に影響を及ぼす
ステップに従って実行するようになる。
Referring to FIG. 15, a flow chart illustrates the overall operation of a southbridge incorporating hardware that causes a change in run mode. As previously described herein, upon detecting an event that causes a run mode change, such as an additional power supply becoming available, the software sets 1501 the required value in register 130. At 1503, a determination is made as to whether to set the reset control bit 134 in register 130. If set, 1504 needs to save the processor context. This determines the exact sleep type used by Southbridge. If the reset control bit 134 is not used, then the latch command bit 135 is presumed to be set and the step 1504 of saving the processor context may be skipped. Of course, only one bit need be used to indicate whether to use the reset or latch command signal.
If the access register 130 is used as a trigger to initiate a run mode change, it may be necessary to save the context prior to such access. 15
Once the processor context is saved at 04 or if reset is not used, the state machine in the Southbridge will go through the steps that affect the change of run mode.

【0088】 1505で、ソフトウェアはレジスタLVL3の読出を実行し、これが、ステ
ートマシンシーケンスをスタートしてランモードを変更する。1507で、サウ
スブリッジはSTPCLK♯をアサートする。ステートマシンまたは他の適切な
ハードウェアおよび/もしくはソフトウェアは、内部コアクロックをターンオフ
したことのプロセッサからの表示であるストップグラント特殊バスサイクルが受
取られるのを待つ。留意すべきなのは、ストップグラント状態に達するのにプロ
セッサがかかり得る最大時間よりも長い予め定められた時間を単に待つことによ
り、CPUバスサイクルをモニタせずに、ストップグラント応答を行ない得るこ
とである。
At 1505, software performs a read of register LVL3, which starts the state machine sequence and changes the run mode. At 1507, the South Bridge asserts STPCLK #. The state machine or other suitable hardware and / or software waits for a stop grant special bus cycle to be received, which is an indication from the processor that the internal core clock has been turned off. It should be noted that the stop grant response can be made without monitoring the CPU bus cycles by simply waiting for a predetermined time which is longer than the maximum time the processor can take to reach the stop grant state. .

【0089】 いずれにしても、ストップグラントが一旦応答されるとまたは予め定められた
タイムリミットに到達しかつストップグラント状態がプロセッサ中に存在すると
仮定されると、制御レジスタ130中のストップクロックビット136をセット
するか否かが決定される。ビットをセットすると、1513で、クロック発生器
507からCPUへのクロック出力は、ストップクロックライン(イネーブル5
09)を用いてターンオフされる。次に1515で、新たな電圧および周波数制
御設定がそれぞれ電圧レギュレータおよびBFピンに与えられる。1517で、
ストップクロックビット(イネーブル509)がアサートされているか否かが決
定される。アサートされていないならば、1519で、クロック発生器507が
イネーブルされてクロックをCPUに出力するとともに、PLLが安定するのに
十分な時間が与えられる。1521で、更新された周波数制御値をラッチするの
にリセットを用いているか否かが判断される。用いている場合、1523で、C
PUリセットをストローブして新たな周波数制御ビットをラッチする。リセット
を用いていなければ、CMD信号515をサウスブリッジがストローブして、プ
ロセッサに、リセットなしに新たな周波数をラッチさせる。1527で、STP
CLK♯信号をデアサートする。それによりCPUはCPUコアクロックの供給
を再開する。次にプロセッサは実行を再開する 1529。留意すべきなのは、
リセットを用いたためにコンテクストを失ったのならば、コンテクストはこの点
で復元されることである。これは、もはやハードウェア(たとえばステートマシ
ン)制御下ではなく、ソフトウェア制御下で達成される。
In any case, once the stop grant has been responded to or a predetermined time limit has been reached and a stop grant condition is assumed to exist in the processor, the stop clock bit 136 in the control register 130. Is set or not is determined. When the bit is set, at 1513, the clock output from the clock generator 507 to the CPU is the stop clock line (enable 5).
09) is used to turn off. Next, at 1515, the new voltage and frequency control settings are provided to the voltage regulator and the BF pin, respectively. In 1517,
It is determined whether the stop clock bit (enable 509) is asserted. If not asserted, at 1519, the clock generator 507 is enabled to output the clock to the CPU and allow sufficient time for the PLL to stabilize. At 1521, it is determined whether a reset is used to latch the updated frequency control value. If used, at 1523, C
Strobe the PU reset and latch the new frequency control bit. If reset is not used, the CMD signal 515 is strobed by the southbridge, causing the processor to latch the new frequency without reset. At 1527, STP
Deassert the CLK # signal. Thereby, the CPU restarts the supply of the CPU core clock. The processor then resumes execution 1529. It should be noted that
If you lost the context because you used a reset, the context is to be restored at this point. This is accomplished under software control, no longer under hardware (eg state machine) control.

【0090】 レジスタ130の使用により、リセットまたはラッチ制御信号CMDのいずれ
かの使用が選択可能であり、プロセッサ外部のクロックをターンオフすることも
選択可能な実施例が与えられる。他の実施例では、サウスブリッジ(または他の
好適な集積回路)は選択肢を与えないであろう。言い換えると、他の実施例では
、常にリセットを用いてもよいかまたは常にラッチ制御コマンド信号を用いても
よい。さらに、ランモード変更シーケンスは常に(内部でだけでなく)プロセッ
サの外部クロックをターンオフしてもよくまたは常にそのようなクロックを走ら
せておいてもよい。
The use of register 130 provides an embodiment in which either use of the reset or latch control signal CMD is selectable, and turning off the clock external to the processor is also provided. In other embodiments, the Southbridge (or other suitable integrated circuit) would not provide the option. In other words, other embodiments may always use reset or always use the latch control command signal. In addition, the run mode change sequence may always turn off the processor's external clock (not only internally) or keep such clock running at all times.

【0091】 ノートブック型PCが66MHzおよび100MHzの両者のバスクロック周
波数を用いる場合、クロック発生器は複数のPLLセルを有して、他のシステム
が必要とする周波数を一定に維持しながら、CPUクロック入力をスルーするこ
とができるであろう。クロック発生器は、CPUクロック周波数の変化率をCP
Uのジッタ基準内に保ちながら、所望の範囲にわたってCPU周波数をスルーし
て、プロセッサ内のクロック乗算回路がロックを緩めるのを防止することができ
る。
When the notebook PC uses both 66 MHz and 100 MHz bus clock frequencies, the clock generator has a plurality of PLL cells to keep the frequency required by other systems constant. The clock input could be slewed. The clock generator uses the rate of change of the CPU clock frequency as CP.
While keeping within the U jitter criterion, the CPU frequency can be slewed over a desired range to prevent the clock multiplication circuit in the processor from loosening lock.

【0092】 熱の管理 プロセッサの動作周波数および電圧を調節することにより、環境に従って電力
消費ならびに熱生成および放散が最適化される。さらに、熱の管理能力が求めら
れる。ACPIは熱の管理のために2つの組込み機構、すなわち一方は受動的、
もう一方は能動的な機構を有する。受動的機構はプロセッサをスロットルダウン
することに依って、生成される熱をより少なくする一方、能動的機構はファンの
ような冷却装置を用いてプロセッサおよびシステムから熱を除去する。好適な熱
センサは受動的および能動的機構に対してプロセッサ温度を測定する。熱の設計
は、1つまたはそれ以上の熱ゾーンに基づく。各ゾーンごとに、熱しきい値を3
つまで規定することができる。
Heat Management By adjusting the operating frequency and voltage of the processor, power consumption and heat generation and dissipation are optimized according to the environment. Furthermore, the ability to manage heat is required. ACPI has two built-in mechanisms for heat management, one passive,
The other has an active mechanism. Passive features rely on throttled down processors to produce less heat, while active features utilize cooling devices such as fans to remove heat from the processor and system. The preferred thermal sensor measures processor temperature for passive and active mechanisms. The thermal design is based on one or more thermal zones. 3 thermal thresholds for each zone
You can specify up to three.

【0093】 今日、熱のモニタのために用いる方法は2つある。すなわち、全システムモニ
タ方策と、CPU限定モニタとである。全基板モニタの原則は、すべての電圧(
たとえば、CPUコア、CPU I/O、3.3V、5V 12V、−12V
−5)、ファンの回転速度、CPUの温度および基板の温度を測定する手段を設
ける。ナショナルLM78のようなデバイスをこのシステムモニタ方策のために
用い得る。CPU限定モニタ法はナショナルLM75を用い得る。LM78は、
プロセッサの温度が受入れ可能な限界を超えたときまたは温度がある量だけ変化
したときに割込を発生するのに用いられるオープンコレクタ出力を有する。シス
テム管理バス(SMBus)は、デバイス内の過剰な温度および温度ヒステリシ
ス値をプログラムするのに用い得る。SMバスは、熱センサ、シャーシ侵入警告
センサのようなモニタ装置と通信するのに用いられかつファンの速度制御を提供
するスロー2ビットシリアルバスである。従来のサウスブリッジはSMBusイ
ンターフェイスを有するため、システムソフトウェアはそのようなデバイスと話
し(セットアップおよび制御)かつそれらから読出す(それらからデータを受入
れる)ことができる。ナショナルLM77デバイスは、過剰な温度または温度が
ある設定値を上回るかもしくは下回った場合を示す別個の出力を有し、これがさ
らなる信頼性を与える。ACPIが設定値割込に万一応答できない場合は、過剰
な温度を示す出力がハードウェアを介してシステムをシャットダウンすることが
できる。
There are two methods used today for heat monitoring. That is, the whole system monitor policy and the CPU limited monitor. The principle of all board monitors is that all voltages (
For example, CPU core, CPU I / O, 3.3V, 5V 12V, -12V
-5), means for measuring the rotation speed of the fan, the temperature of the CPU and the temperature of the substrate are provided. Devices such as the National LM78 can be used for this system monitoring strategy. National LM75 can be used for the CPU limited monitor method. LM78 is
It has an open collector output used to generate an interrupt when the temperature of the processor exceeds acceptable limits or when the temperature changes by some amount. The system management bus (SMBus) can be used to program excess temperature and temperature hysteresis values within the device. The SM bus is a slow 2-bit serial bus used to communicate with monitoring devices such as thermal sensors, chassis intrusion warning sensors and providing fan speed control. Since the traditional Southbridge has an SMBus interface, system software can talk (setup and control) to and read from (receive data from) such devices. National LM77 devices have a separate output that indicates when excess temperature or temperature is above or below a certain set point, which provides additional reliability. Should ACPI not be able to respond to the setpoint interrupt, an output indicating excessive temperature can shut down the system via hardware.

【0094】 ACPIは、プロセッサ温度と比較される温度設定値を維持する。温度が設定
値を超えると、プロセッサにより、熱の放散を減じる(受動的方法)またはシス
テムから熱を追い出す(能動的方法)行動が取られる。必要なレジスタおよびイ
ンターフェイスは一般的にPIIX4サウスブリッジに収容される。大部分の新
型サウスブリッジはPIIX4互換である。それは、異なるメーカーのチップセ
ットに対してACPI BIOSおよびオペレーティングシステムコードを適合
させるのに必要な労力を減じるのを助ける。
ACPI maintains a temperature set point that is compared to the processor temperature. When the temperature exceeds the set value, the processor takes action to reduce heat dissipation (passive method) or expel heat from the system (active method). The necessary registers and interfaces are typically housed in the PIIX4 Southbridge. Most new Southbridges are PIIX4 compatible. It helps reduce the effort required to adapt ACPI BIOS and operating system code for different manufacturers' chipsets.

【0095】 ACPIはプロセッサの熱の管理のために設定値を維持する。一方は、プロセ
ッサが熱くなりすぎた場合にシャットダウンを始動するフェールセーフ設定値で
ある。他方の設定値は、ACPIの「能動的」および「受動的」冷却方法と関連
する。いずれかまたは両者の方法を、本明細書中に記載のランモードを組入れる
ノットブック型の設計に組入れることができる。
ACPI maintains setpoints for thermal management of the processor. One is a failsafe setting that triggers a shutdown if the processor becomes too hot. The other setpoint is associated with ACPI "active" and "passive" cooling methods. Either or both methods can be incorporated into the knotbook design that incorporates the run modes described herein.

【0096】 能動的冷却モードでは、ACPIは、プロセッサのヒートシンクの上またはプ
ロセッサのすぐ上に置かれるセンサが生成する温度レポートに基づいて冷却装置
をターンオンおよびターンオフする。温度センサが温度変化(通常は5℃)を検
知すると、それは新たな温度をACPIの熱管理部に報告する。温度がACPI
テーブルに与えられた限界を超えると、冷却装置がスイッチオンされる。温度が
下がって別のテーブル値よりも下に下がったことを温度センサが報告すると、冷
却装置がスイッチオフされる。
In active cooling mode, ACPI turns the cooling device on and off based on temperature reports generated by sensors placed on the heat sink of the processor or just above the processor. When the temperature sensor detects a temperature change (typically 5 ° C), it reports the new temperature to the ACPI thermal manager. The temperature is ACPI
When the limits given on the table are exceeded, the cooling system is switched on. If the temperature sensor reports that the temperature has dropped below another table value, the cooling device is switched off.

【0097】 留意すべきなのは、これらのしきい値がプログラム可能であり、最適な結果の
ためにソフトウェアがしきい値を動的に調節できるようになっていることである
。たとえば、能動冷却しきい値を横切ると、システムソフトウェアは低速でシス
テムファンをスタートして、より高い温度に能動冷却しきい値を再プログラムし
てもよい。システム温度が上昇し続ければ、それは最終的に新たな能動冷却しき
い値を横切るであろう。応答して、ファンの速度を増大することができ、適宜、
能動冷却しきい値をさらに高い点に再設定することができる。
It should be noted that these thresholds are programmable, allowing the software to dynamically adjust the thresholds for optimal results. For example, once the active cooling threshold is crossed, system software may start the system fan at a slow speed to reprogram the active cooling threshold to a higher temperature. If the system temperature continues to rise, it will eventually cross the new active cooling threshold. In response, the speed of the fan can be increased,
The active cooling threshold can be reset to a higher point.

【0098】 一般的に、冷却装置は、プロセッサのヒートシンクの上またはその近くに置か
れる小型ファンである。ファンを動かすことによりノートブック型PCケースの
外側から空気を循環させて、伝導および対流だけで可能である以上にプロセッサ
を冷却する。能動冷却システムはより高度なものであってもよい。ドッキングさ
れると、ポートレプリケータまたはドッキングステーション中の外部ファンはよ
り多くの空気を循環させることができる。用い得る他の技術は、ヒートパイプ、
大きな熱放散プレートまたは以前はデスクトップのプロセッサを冷却するのに用
いられてきたペルティエ接合素子のような冷却装置を含む。
Generally, a cooling device is a small fan placed on or near the heat sink of a processor. By moving the fan, air is circulated from outside the notebook PC case, cooling the processor beyond what is possible with conduction and convection alone. Active cooling systems may be more sophisticated. When docked, an external fan in the port replicator or docking station can circulate more air. Other techniques that can be used are heat pipes,
Includes cooling devices such as large heat dissipation plates or Peltier junction elements that have been used to cool desktop processors.

【0099】 モバイルシステムは、各動作モード(AC/バッテリおよびドッキング/アン
ドック)ごとに異なる能動冷却装置およびACPIテーブル中の温度設定値を用
いてもよい。能動装置はそれ自体が電力を消費するため、これらの装置をランモ
ード0すなわちバッテリ寿命モードでいくぶん限定した使われ方をすることが推
奨される。システムが、AC線アダプタ、車のアダプタまたは飛行機のアダプタ
などの外部電源で動いているときは、能動冷却はよい解決策である。
The mobile system may use different active coolers and temperature setpoints in the ACPI table for each mode of operation (AC / battery and docking / undock). Active devices consume power by themselves, so it is recommended that these devices be used in somewhat limited run mode 0 or battery life mode. Active cooling is a good solution when the system is running on an external power source such as an AC line adapter, a car adapter or an airplane adapter.

【0100】 受動冷却モードでは、ACPI電力管理は、必要に応じてプロセッサの「速度
」を動的に減じたりまたは増したりして、プロセッサの動作温度を安全なレベル
に維持する。プロセッサを「スロットル」ダウンすることがパフォーマンスを減
じるのは明らかであるが、いくぶん減じられた速度で動作しても、今日のプロセ
ッサは、ワードプロセシングなどのアプリケーションを動かすには十分なパフォ
ーマンスを与えることができる。ACPIおよびPIIX4互換サウスブリッジ
が直接にサポートする大部分のノートブックで用いられるスロットリング法は、
プロセッサのSTPCLK♯(ストップクロック)入力を用いてプロセッサを交
互にスタートおよびストップさせることにより、平均プロセッサ速度を低減する
In the passive cooling mode, ACPI power management dynamically reduces or increases the “speed” of the processor as needed to keep the operating temperature of the processor at a safe level. Obviously, "throttled" down the processor reduces performance, but even at some reduced speed, today's processors still give enough performance to run applications such as word processing. You can The throttling method used in most notebooks directly supported by ACPI and PIIX4 compatible Southbridges is
The average processor speed is reduced by alternately starting and stopping the processor using the processor's STPCLK # (stop clock) input.

【0101】 大部分のスロットリング実現例は3ビット細分性を用いる。デューティサイク
ルは12.5%刻みで12.5%から100%の範囲に及ぶ。(0は受入れ不可
能な値であることに留意されたい。)温度が上限まで上昇すると、温度が下限よ
りも下に下がるまで、ACPIテーブル値が定めるレベルでスロットリングが開
始される。
Most throttling implementations use 3-bit granularity. The duty cycle ranges from 12.5% to 100% in 12.5% increments. (Note that 0 is an unacceptable value.) When the temperature rises to the upper limit, throttling begins at the level determined by the ACPI table value until the temperature drops below the lower limit.

【0102】 プロセッサのストップおよびスタートはユーザには気付かれない。その理由は
、スタート/ストップ行動が起こる周波数が人間が知覚できるよりも速いからで
ある。PIIX4互換チップセットはリアルタイムクロックを用いて、デューテ
ィサイクルを定める3ビットカウンタを駆動する。
The stop and start of the processor is transparent to the user. The reason is that the frequency at which start / stop behavior occurs is faster than humans can perceive it. The PIIX4 compatible chipset uses a real-time clock to drive a 3-bit counter that defines the duty cycle.

【0103】 延長バッテリ寿命モード(ランモード0)で動作するモバイルシステムは、必
要に応じてクロックスロットリングを用いて熱の生成を低減しなければならない
。モバイルシステムは、スロットリングがほとんど必要ない25℃の室温でラン
モード0で動作する際には、十分な受動冷却を有しなければならない。上昇した
温度環境では、プロセッサはより頻繁にスロットルダウンされ得る。
Mobile systems operating in extended battery life mode (run mode 0) should use clock throttling to reduce heat generation as needed. Mobile systems must have sufficient passive cooling when operating in Run Mode 0 at room temperature of 25 ° C., where throttling is rarely needed. In an elevated temperature environment, the processor may be throttled down more often.

【0104】 ドッキングされたときにノートブック型PCがデスクトップのパフォーマンス
レベルを達成するためには、たとえばドッキングステーション(または付加的な
冷却能力および外部電源を与える他の解決策)からさらなる熱の面での補助が必
要である。そのような解決策によって消費されるさらなる電力により、より高い
CPU電力量が可能になり、こうしてプロセッサがデスクトップの電力およびパ
フォーマンスレベルで動作できるようになる。
In order for a notebook PC to achieve desktop performance levels when docked, additional heat may be applied, for example from a docking station (or other solution that provides additional cooling and external power). Need assistance. The additional power consumed by such a solution allows for a higher amount of CPU power, thus allowing the processor to operate at desktop power and performance levels.

【0105】 図16を参照して、ノートブックの場合のドッキングステーション解決策が図
示される。図16は、ノートブックシステムがドッキングステーション162に
ドッキングされる際、ドッキングステーション162中のペルティエ素子163
を用いて、ノートブック型コンピュータ161の背面に挿入されるプローブ16
5を冷却する例示的なシステムを示す。プローブ165はプロセッサのヒートシ
ンクに接し、伝導で熱を取除く。プローブ165はペルティエ素子163によっ
て冷却されるが、これには、ドッキングステーションのAC動作電源から利用可
能な数ワットの電力が必要である。
Referring to FIG. 16, a docking station solution for a notebook is illustrated. FIG. 16 illustrates a Peltier element 163 in the docking station 162 when the notebook system is docked in the docking station 162.
Probe 16 inserted into the back of the notebook computer 161 using
5 shows an exemplary system for cooling 5. The probe 165 contacts the heat sink of the processor and conducts heat away by conduction. The probe 165 is cooled by the Peltier element 163, which requires a few watts of power available from the AC operating power source of the docking station.

【0106】 ヒートパイプ技術などの他の選択肢も利用可能である。ヒートパイプは、低圧
で水またはその他の冷却剤を有するチューブから作られるのが一般的である。一
方端がプロセッサで加熱されると、冷却剤はそれが蒸発するときに熱を吸収する
。蒸気はパイプの他方端に移動して、そこでヒートシンクによって冷却される。
蒸気は冷えると凝結し、毛細管現象によってウィックバックにより始点に移動す
る。ヒートパイプは多くの異なる態様に作られてもよく、金属ケースのような大
きな表面に接続されて熱を放散することができる。このように、ノートブックの
ドッキングステーション解決策は、ファン、ヒートシンクおよびヒートパイプを
含んで、ドッキングしたときにノートブック型コンピュータから熱を伝導で取除
いて、ランモード3で所望される増大したパフォーマンスを可能にし得る。
Other options such as heat pipe technology are also available. Heat pipes are typically made from tubes with water or other coolant at low pressure. When one end is heated by the processor, the coolant absorbs heat as it evaporates. The vapor travels to the other end of the pipe where it is cooled by the heat sink.
The vapor condenses when it cools and moves to the starting point by wickback due to the capillary phenomenon. The heat pipe may be made in many different ways and can be connected to a large surface, such as a metal case, to dissipate the heat. Thus, the notebook docking station solution includes a fan, a heat sink and a heat pipe to conduct heat away from the notebook computer when docked to provide the increased performance desired in run mode 3. Can be enabled.

【0107】 留意すべきなのは、熱伝導を用いる場合、ユーザがアクセス可能などの部分も
50℃を超えてはならないことである。通常触れる区域は、触れたときに不快な
ほどであってはならない。また留意すべきなのは、ドッキングステーションから
送り込まれた空気がプロセッサの冷却を増大させ得る一方、それはうるさくかつ
埃の問題を引起すこともあり得ることである。
It should be noted that when using heat transfer, no user accessible part should exceed 50 ° C. The area normally touched should not be uncomfortable to the touch. It should also be noted that while the air delivered from the docking station can increase the cooling of the processor, it can also cause annoying and dust problems.

【0108】 機械的および電気的設計により必要な検知がサポートされるため、ノートブッ
ク型コンピュータは、いつコンピュータがドッキングされるか、現在ドッキング
されているかおよびいつそれがアンドックされるか、補助電源および/もしくは
補助冷却がいつ利用可能であるかならびに/またはユーザが規定する動作状態が
いつ変更されてきたかを検出することができる。さらに、ノートブック型PCは
、AC電力がまずいつ与えられるか、いつAC電力が存在するかおよびいつAC
電力が除去されてきたかを検出しなければならない。設計は、電力およびリセッ
トボタン、いつ1次バッテリが存在するか、バッテリの残余容量(すなわちスマ
ートバッテリ)、バッテリ充電状態、2次バッテリがオプションベイに存在する
か否か、そのバッテリの残余容量ならびにそのバッテリの充電状態などのすべて
の標準的なノートブックの状態の検出をサポートしなければならない。それは、
高速充電、トリクル充電、バッテリ故障(たとえば短絡)および充電せずを含む
充電状態を検出しなければならない。それは、いつサスペンドボタン(またはキ
ーの組合せ)を押してシステムをサスペンドまたはウェイクするか、カバーをい
つ開閉するか(たとえば、サスペンドおよびウェイクするかまたは単にバックラ
イトをシャットダウンするかのオプション)を検知しなければならない。
Since the mechanical and electrical design supports the necessary sensing, the notebook computer is designed with an auxiliary power supply and when the computer is docked, currently docked and when it is undocked. It may be possible to detect when auxiliary cooling is available and / or when user-defined operating conditions have changed. In addition, the notebook PC is designed such that when AC power is first applied, when AC power is present, and when AC power is present.
It must detect if power has been removed. The design includes a power and reset button, when the primary battery is present, battery remaining capacity (ie smart battery), battery charge status, whether a secondary battery is present in the option bay, remaining battery capacity and It must support detection of all standard notebook conditions such as battery charge status. that is,
Charge states including fast charge, trickle charge, battery failure (eg short circuit) and no charge must be detected. It must detect when you press the suspend button (or key combination) to suspend or wake the system, when to open or close the cover (for example, the option to suspend and wake, or simply shut down the backlight). I have to.

【0109】 システムは、プロセッサケースの温度および温度「アラーム」に対する少なく
とも2つの設定値(一方は、温度が動作の安全な上限に近づいたときにファンの
ような冷却装置をターンオンするためのものと、もう一方は、プロセッサへの損
傷を防止するため、温度が臨界的上限に達したときの即時の保護作用のためのも
の)も検知しなければならない。補助冷却にファンを用いる場合は、ファンが動
いているという確認を与える(ファンの速度を検知可能であることが望ましい)
。上記の検知能力は技術分野では公知であり、本明細書中ではさらに説明されな
い。
The system includes at least two settings for the temperature of the processor case and a temperature “alarm”, one for turning on a cooling device such as a fan when the temperature approaches a safe upper limit for operation. , The other, for immediate protection when temperature reaches a critical upper limit) to prevent damage to the processor). When using a fan for auxiliary cooling, provide confirmation that the fan is running (preferably able to detect fan speed)
. The above sensing capabilities are known in the art and are not further described herein.

【0110】 本明細書中に記載のように、ノートブック型コンピュータはその環境に動的に
適合して、改良された電力および熱の管理を与えかつ、その環境に対してそのパ
フォーマンスを最適化する。留意すべきなのは、本明細書中に述べられた発明の
説明は例示的なものであり、添付の請求項に述べられるようなこの発明の範囲を
限定することは意図されない。たとえば、この発明は(ラップトップまたはポー
タブルコンピュータとも称され得る)本明細書中ではノートブックと称される一
種のモバイルコンピュータに関して説明されたが、本明細書中の教示は、コンピ
ューティング、電話/ファックスおよびネットワーキング特徴を典型的に組合せ
るハンドヘルド装置であるパーソナルデジタルアシスタント(PDA)などの他
のポータブルコンピューティング装置またはそのようなランモードが有用である
と判明し得る他の小型コンピュータおよび/もしくはコミュニケーション装置に
も利用され得る。添付の請求項に述べられるようなこの発明の範囲および精神か
ら逸脱することなく、本明細書中に開示される実施例の他の変形および修正が、
本明細書中に述べられる説明に基づいてなされ得る。
As described herein, a notebook computer dynamically adapts to its environment, providing improved power and thermal management and optimizing its performance for that environment. To do. It should be noted that the description of the invention provided herein is exemplary and not intended to limit the scope of the invention as set forth in the appended claims. For example, although the invention has been described with respect to a type of mobile computer herein referred to as a notebook (which may also be referred to as a laptop or portable computer), the teachings herein include computing, telephone / Other portable computing devices, such as personal digital assistants (PDAs), which are handheld devices that typically combine fax and networking features, or other small computers and / or communications in which such a run mode may prove useful. It can also be used in devices. Other variations and modifications of the embodiments disclosed herein may be made without departing from the scope and spirit of the invention as set forth in the appended claims.
This can be done based on the description provided herein.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1A】 4つのグローバルGx状態を示す表の図である。FIG. 1A is a diagram of a table showing four global Gx states.

【図1B】 4つのコンピューティング状態を示す表の図である。FIG. 1B is a diagram of a table showing four computing states.

【図1C】 さまざまなスリープ状態を示す表の図である。FIG. 1C is a diagram of a table showing various sleep states.

【図2】 さまざまなランモードを実現してプロセッサがその環境に動的に
合わせられるようにするステートマシンの図である。
FIG. 2 is a diagram of a state machine that implements various run modes to allow a processor to dynamically adapt to its environment.

【図3A】 図2に図示されたさまざまなランモードをまとめた図である。3A is a diagram summarizing the various run modes illustrated in FIG. 2. FIG.

【図3B】 さまざまなランモードのための明示的なパフォーマンスパラメ
ータを示す図である。
FIG. 3B is a diagram showing explicit performance parameters for various run modes.

【図4】 電圧、周波数および電力の間の関係を図示するグラフの図である
FIG. 4 is a graph illustrating the relationship between voltage, frequency and power.

【図5】 この発明の1つの実施例を組入れるコンピュータシステムの高レ
ベルの図である。
FIG. 5 is a high level diagram of a computer system incorporating one embodiment of the present invention.

【図6】 CPU中のクロック制御回路の1実現例の図である。FIG. 6 is a diagram of one implementation example of a clock control circuit in a CPU.

【図7】 この発明の1つの実施例に従って電圧および周波数を制御する動
作を一般的に示す図である。
FIG. 7 is a diagram generally illustrating operations for controlling voltage and frequency according to one embodiment of the present invention.

【図8】 この発明の1つの実施例のパワー・オン・サスペンドCPU状態
非保持(POSCCL)の使用の図である。
FIG. 8 is a diagram of the use of Power On Suspend CPU State Hold (POSCCL) in one embodiment of the present invention.

【図9A】 POSCCLサスペンドおよび対応する再開動作を示すタイミ
ング図である。
FIG. 9A is a timing diagram illustrating a POSCCL suspend and corresponding resume operation.

【図9B】 図9Aに示された信号を説明する表の図である。9B is a table diagram illustrating the signals shown in FIG. 9A.

【図10】 プログラマブル論理デバイスを用いてランモードの変更を行な
うのを示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing a change of the run mode using a programmable logic device.

【図11】 図10の論理デバイスの実現例の図である。11 is a diagram of an implementation example of the logical device of FIG.

【図12】 図11の論理デバイスの動作を図示するタイミング図である。FIG. 12 is a timing diagram illustrating the operation of the logic device of FIG.

【図13】 1つのサウスブリッジ実現例で利用してランモードの変更を行
なう、ランモード制御レジスタの図である。
FIG. 13 is a diagram of a run mode control register used in one South Bridge implementation to change run modes.

【図14】 電圧および周波数制御のためにジャンパ入力とレジスタ入力と
の両者を設けるサウスブリッジ実現例の高レベルブロック図である。
FIG. 14 is a high-level block diagram of a southbridge implementation that provides both jumper inputs and register inputs for voltage and frequency control.

【図15】 サウスブリッジ集積回路でランモード変更を実現するフローチ
ャートの図である。
FIG. 15 is a diagram of a flow chart for realizing a run mode change in the south bridge integrated circuit.

【図16】 本明細書中に記載のさまざまなランモードを組入れるノートブ
ック型コンピュータで用い得る例示的なドッキングステーションの図である。
FIG. 16 is a diagram of an exemplary docking station that may be used in a notebook computer that incorporates various run modes described herein.

【手続補正書】特許協力条約第34条補正の翻訳文提出書[Procedure for Amendment] Submission for translation of Article 34 Amendment of Patent Cooperation Treaty

【提出日】平成13年11月5日(2001.11.5)[Submission Date] November 5, 2001 (2001.11.5)

【手続補正1】[Procedure Amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】特許請求の範囲[Name of item to be amended] Claims

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正の内容】[Contents of correction]

【特許請求の範囲】[Claims]

【手続補正2】[Procedure Amendment 2]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0003[Name of item to be corrected] 0003

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正の内容】[Contents of correction]

【0003】 熱およびバッテリ電力による制約によって生じる限定を軽減しようとして多く
の省電力技術が導入されてきた。たとえば、US−A−5 881 298は、
コンピュータがそのポータブル電源によって動作するときに冷却システムとの接
続を切断することによって節電するポータブルコンピュータを開示し、US−A
−5 887 179は、コントローラがシステム内の反復動作の発生を検出し
、反復動作に加わっていない一切のサブシステムの電源を落とすことによって電
力消費を低減するための装置および方法を記載している。 プロセッサの動作周波数(クロック周波数)およびその動作電圧によってその
電力消費が決まる。電力消費およびしたがって熱の生成はプロセッサの動作周波
数にほぼ比例するため、プロセッサの周波数をデスクトップのパフォーマンスレ
ベルよりも下にすることが、ノートブック型コンピュータの電力限界内に留まる
一般的な方法であった。 1995年12月のIBM Technical Disclosure Bulletin第38巻第12号
は、特定のプロセッサで、電力管理目的のためにクロック速度を調節する方法を
開示している。 WO−A−97/12329は、電子デバイス中の電力消費を低減するための
電力制御回路および対応する技術を開示しており、ここでは、コントローラが、
電子デバイスの電圧および周波数を調整して、クロック生成および電力供給回路
に適切な信号を与えることが適切な、高温または低温などの条件が存在するか否
かを検出する。この文献の特徴は、添付の請求項1および10のプリアンブルに
開示されている。 JP−A−08 328 698は、CPUの2つの冷却機能(動作速度の低
減およびモータファンの回転)のための制御システムを記載する。ユーザは低電
力消費が優先であるクワイエットモードと高パフォーマンスが優先であるパフォ
ーマンスモードとのどちらかを選択することができる。第1の場合、プロセッサ
の速度が遅くされかつファンは用いないが、後者の場合、プロセッサ速度が維持
され、冷却のためにファンが用いられる。
Many power saving techniques have been introduced in an attempt to mitigate the limitations caused by thermal and battery power constraints. For example, US-A-5 881 298
Disclosed is a portable computer that saves power by disconnecting from a cooling system when the computer operates from its portable power source, US-A
-5 887 179 describes an apparatus and method for a controller to detect the occurrence of repetitive operations in a system and reduce power consumption by powering down any subsystems not participating in the repetitive operations. .. The operating frequency (clock frequency) of the processor and its operating voltage determine its power consumption. Since power consumption and therefore heat production are approximately proportional to the operating frequency of the processor, keeping the processor frequency below the desktop performance level is a common way to stay within the power limits of notebook computers. It was IBM Technical Disclosure Bulletin Vol. 38, No. 12, December 1995, discloses a method for adjusting clock speed on a particular processor for power management purposes. WO-A-97 / 12329 discloses power control circuits and corresponding techniques for reducing power consumption in electronic devices, where a controller
The voltage and frequency of the electronic device are adjusted to detect if conditions exist, such as high or low temperatures, where it is appropriate to provide the appropriate signals to the clock generation and power supply circuits. The features of this document are disclosed in the preamble of appended claims 1 and 10. JP-A-08 328 698 describes a control system for the two cooling functions of the CPU (reduction of operating speed and rotation of the motor fan). The user can choose between a quiet mode where low power consumption is a priority and a performance mode where high performance is a priority. In the first case, the processor is slowed down and no fan is used, whereas in the latter case, processor speed is maintained and a fan is used for cooling.

【手続補正3】[Procedure 3]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0110[Correction target item name] 0110

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正の内容】[Contents of correction]

【0110】 本明細書中に記載のように、ノートブック型コンピュータはその環境に動的に
適合して、改良された電力および熱の管理を与えかつ、その環境に対してそのパ
フォーマンスを最適化する。留意すべきなのは、本明細書中に述べられた発明の
説明は例示的なものであり、添付の請求項に述べられるようなこの発明の範囲を
限定することは意図されない。たとえば、この発明は(ラップトップまたはポー
タブルコンピュータとも称され得る)本明細書中ではノートブックと称される一
種のモバイルコンピュータに関して説明されたが、本明細書中の教示は、コンピ
ューティング、電話/ファックスおよびネットワーキング特徴を典型的に組合せ
るハンドヘルド装置であるパーソナルデジタルアシスタント(PDA)などの他
のポータブルコンピューティング装置またはそのようなランモードが有用である
と判明し得る他の小型コンピュータおよび/もしくはコミュニケーション装置に
も利用され得る。添付の請求項に述べられるようなこの発明の範囲から逸脱する
ことなく、本明細書中に開示される実施例の他の変形および修正が、本明細書中
に述べられる説明に基づいてなされ得る。
As described herein, a notebook computer dynamically adapts to its environment, providing improved power and thermal management and optimizing its performance for that environment. To do. It should be noted that the description of the invention provided herein is exemplary and not intended to limit the scope of the invention as set forth in the appended claims. For example, although the invention has been described with respect to a type of mobile computer herein referred to as a notebook (which may also be referred to as a laptop or portable computer), the teachings herein include computing, telephone / Other portable computing devices, such as personal digital assistants (PDAs), which are handheld devices that typically combine fax and networking features, or other small computers and / or communications in which such a run mode may prove useful. It can also be used in devices. Other variations and modifications of the embodiments disclosed herein may be made based on the description set forth herein without departing from the scope of the invention as set forth in the appended claims. .

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),JP,KR (72)発明者 オディオーン,カイル アメリカ合衆国、78739 テキサス州、オ ースティン、レッドモンド・ロード、 10806 (72)発明者 ミッチェル,チャールズ・ウェルドン アメリカ合衆国、78759 テキサス州、オ ースティン、スキナー・コウブ、6501 (72)発明者 クレシ,クァディール・アマド アメリカ合衆国、78681 テキサス州、ラ ウンド・ロック、トムキャット・ドライ ブ、16708 (72)発明者 カルドウェル,ダービン・デュアル アメリカ合衆国、94536 カリフォルニア 州、フレモント、バートン・コモン、3837 Fターム(参考) 5B011 DA02 DB03 DC06 EA04 GG10 HH02 LL08 LL13 5B079 AA07 BA01 BA12 BA15 BB01 BC01 DD13 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (81) Designated countries EP (AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, I T, LU, MC, NL, PT, SE), JP, KR (72) Inventor Odyon, Kyle             Oh, United States, 78739 Texas             Austin, Redmond Road,             10806 (72) Inventor Mitchell, Charles Weldon             Oh, United States, 78759 Texas             Austin, Skinner Koub, 6501 (72) Inventor Cressi, Quadir Amad             LA, USA, 78681 Texas             Und Rock, Tomcat Dry             Bu, 16708 (72) Inventor Caldwell, Durbin Dual             United States, 94536 California             State, Fremont, Burton Common, 3837 F term (reference) 5B011 DA02 DB03 DC06 EA04 GG10                       HH02 LL08 LL13                 5B079 AA07 BA01 BA12 BA15 BB01                       BC01 DD13

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電子システム中の集積回路の電力消費を制御する方法であっ
て、 第1の電圧および第1の周波数で集積回路を動作するステップと、 電子システム中の複数の動作特徴のうち少なくとも1つの変化を検出するステ
ップと、 変化を検出するのに応答して、集積回路の少なくとも実質的な部分上で走るク
ロックをストップするステップと、 変化に応答して、更新された周波数制御情報をクロック制御論理に供給するス
テップと、 クロックを再スタートして、更新された周波数制御情報に対応する第2のクロ
ック周波数で集積回路を動作するステップとを含む、方法。
1. A method of controlling power consumption of an integrated circuit in an electronic system, the method comprising: operating the integrated circuit at a first voltage and a first frequency; and a plurality of operating characteristics in the electronic system. Detecting at least one change; in response to detecting the change; stopping a clock running on at least a substantial portion of the integrated circuit; and in response to the change, updated frequency control information. To the clock control logic and restarting the clock to operate the integrated circuit at a second clock frequency corresponding to the updated frequency control information.
【請求項2】 変化に応答して、更新された電圧制御情報を電圧制御回路に
供給するステップと、 更新された電圧制御情報に対応する第2の電圧で集積回路を動作するステップ
とをさらに含む、請求項1に記載の方法。
2. Responsive to the change, further comprising providing updated voltage control information to the voltage control circuit, and operating the integrated circuit at a second voltage corresponding to the updated voltage control information. The method of claim 1, comprising.
【請求項3】 クロック制御論理は集積回路上に配置され、クロックが集積
回路の実質的な部分上でストップされる間に少なくともいくつかのクロック信号
は集積回路上でアクティブであり、クロックは、集積回路に供給されるクロック
制御信号に従って集積回路の実質的な部分上でストップされる、請求項2に記載
の方法。
3. The clock control logic is located on the integrated circuit, at least some of the clock signals are active on the integrated circuit while the clock is stopped on a substantial portion of the integrated circuit, and the clock is The method of claim 2, wherein the method is stopped on a substantial portion of the integrated circuit according to a clock control signal provided to the integrated circuit.
【請求項4】 周波数制御情報は、クロック乗算情報として集積回路上のク
ロック乗算論理に与えられる、請求項2に記載の方法。
4. The method of claim 2, wherein the frequency control information is provided as clock multiplication information to clock multiplication logic on the integrated circuit.
【請求項5】 集積回路はプロセッサであり、電子システムはノートブック
型コンピュータシステムである、請求項1から4のいずれかに記載の方法。
5. The method according to claim 1, wherein the integrated circuit is a processor and the electronic system is a notebook computer system.
【請求項6】 動作特徴は電源特徴および熱環境を含む、請求項1から4の
いずれかに記載の方法。
6. The method of claim 1, wherein the operating characteristics include power supply characteristics and a thermal environment.
【請求項7】 動作特徴はユーザ選択動作パラメータを含む、請求項1から
4のいずれかに記載の方法。
7. The method according to claim 1, wherein the operating characteristics include user-selected operating parameters.
【請求項8】 電源特徴は外部電源の存在を含み、熱環境は補助冷却の利用
可能性を含む、請求項6に記載の方法。
8. The method of claim 6, wherein the power source feature comprises the presence of an external power source and the thermal environment comprises the availability of auxiliary cooling.
【請求項9】 クロックをストップする前にプロセッサコンテクストを保存
するステップと、クロックを再スタートした後にプロセッサコンテクストを復元
するステップとをさらに含む、請求項1から4のいずれかに記載の方法。
9. The method according to claim 1, further comprising the steps of saving the processor context before stopping the clock and restoring the processor context after restarting the clock.
【請求項10】 コンピュータシステムであって、 第1の論理部分を含む集積回路を含み、第1の論理部分は、第1のクロックお
よび第1の電圧を受けるように結合され、さらに 電圧レギュレータ回路に与えられる電圧制御信号に従って第1の電圧のための
可変電圧レベルを供給するプログラマブル電圧レギュレータ回路と、 周波数制御信号に従って定められる周波数で第1のクロックを生成するように
動作可能なクロック制御回路と、 コンピュータシステム中の複数の動作特徴のうち少なくとも1つの変化の表示
を受けるように結合される制御回路とを含み、制御回路は、動作特徴の変化に応
答して、第1の電圧に対する新たな電圧値および第1のクロックに対する新たな
周波数を示す電圧制御信号および周波数制御信号を与え、新たな電圧値および新
たな周波数は動作特徴の変化に対応する、コンピュータシステム。
10. A computer system including an integrated circuit including a first logic portion, the first logic portion coupled to receive a first clock and a first voltage, the voltage regulator circuit further comprising: A programmable voltage regulator circuit for providing a variable voltage level for a first voltage according to a voltage control signal applied to the clock, and a clock control circuit operable to generate a first clock at a frequency determined according to the frequency control signal. A control circuit coupled to receive an indication of a change in at least one of the plurality of operating characteristics in the computer system, wherein the control circuit is responsive to the change in the operating characteristic to generate a new voltage for the first voltage. The voltage control signal and the frequency control signal indicating the voltage value and the new frequency for the first clock are applied to Pressure value and a new frequency corresponds to a change in operating characteristics, the computer system.
【請求項11】 動作特徴は外部電源の存在および補助冷却の利用可能性を
含み、コンピュータシステムのために、バッテリーパフォーマンスモードと省バ
ッテリーモードのどちらかを選択するユーザ選択動作パラメータを含む、請求項
10に記載のコンピュータシステム。
11. The operating characteristics include the presence of an external power source and the availability of auxiliary cooling, including user-selected operating parameters for selecting either battery performance mode or battery saving mode for the computer system. 10. The computer system according to item 10.
【請求項12】 制御回路は第2の集積回路の上に配置され、第2の集積回
路は、クロックストップ信号を集積回路に供給するように結合され、クロックス
トップ信号は、動作特徴の変化に応答してアサートされ、クロックストップ信号
は第1のクロックが集積回路上でストップされるのを引き起こし、クロックスト
ップ信号は、新たな電圧を示す信号および周波数制御信号がそれぞれ電圧レギュ
レータおよび周波数制御論理に与えられた後にデアサートされる、請求項10に
記載のコンピュータシステム。
12. The control circuit is disposed on the second integrated circuit, the second integrated circuit being coupled to provide a clock stop signal to the integrated circuit, the clock stop signal being responsive to changes in operating characteristics. Responsively asserted, the clock stop signal causes the first clock to be stopped on the integrated circuit, the clock stop signal indicating a new voltage and the frequency control signal to the voltage regulator and the frequency control logic, respectively. The computer system of claim 10, wherein the computer system is deasserted after being provided.
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