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WO2009138247A2 - Device and method for controlling and/or regulating the energy consumption and/or the thermal load of a computer and/or the semiconductor components thereof and/or the voltage supply unit thereof - Google Patents

Device and method for controlling and/or regulating the energy consumption and/or the thermal load of a computer and/or the semiconductor components thereof and/or the voltage supply unit thereof Download PDF

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WO2009138247A2
WO2009138247A2 PCT/EP2009/003488 EP2009003488W WO2009138247A2 WO 2009138247 A2 WO2009138247 A2 WO 2009138247A2 EP 2009003488 W EP2009003488 W EP 2009003488W WO 2009138247 A2 WO2009138247 A2 WO 2009138247A2
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WO
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power
chipset
unit
signals
controllers
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PCT/EP2009/003488
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German (de)
French (fr)
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Inventor
Christoph Stark
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Stark Christoph
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Publication date
Application filed by Stark Christoph filed Critical Stark Christoph
Publication of WO2009138247A2 publication Critical patent/WO2009138247A2/en
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    • Y02DCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D10/00Energy efficient computing, e.g. low power processors, power management or thermal management

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus and a method for controlling and / or regulating the energy consumption and / or the thermal load of a computer and / or its semiconductor components and / or its power supply unit.
  • the apparatus and method are particularly suitable for use in computers, processor systems and their power supplies, and more particularly relate to power management in computers and processor systems.
  • the invention also provides a monitoring system for reducing its thermal load.
  • FIGS. 1 and 2 show block diagrams of embodiments of the computer and processor devices with an "external" supply voltage unit (power supply) 24, which supplies the energy necessary for the operation of the device and which is supplied by the external energy sources 25 (eg AC mains, DC grid, rechargeable battery)
  • the main voltages 06 generated by the "external" supply voltage unit supply the electrical energy required for the device, which is supplied by the power distribution unit 01 via the voltage lines 30 to the integrated circuits ("integrated circuits")
  • the power distribution control unit 03 takes over the switching on and off of the individual voltages with the "enable" signals for the individual voltages 04 as a function of different operating voltages ends of the computer or processor device, such as e.g.
  • the power distribution unit 01 optionally supplies the peripheral components 23 (e.g., USB ports, mice, etc.) via the associated power supply lines 31.
  • a further connection of the functionality of the chipset to the power distribution unit 01 is achieved via the IO bus 14.
  • the individual main voltages 06 can be switched on and off or with each other using the power switching unit 13 and the control signals 15.
  • the on and off state of the entire device as well as the presence of the voltages ("power good", “power ON") of the "external" supply voltage unit 24 is accomplished by means of the signals 28 (see also Fig. 3).
  • the IO programming unit 07 serves to program or reprogram the power distribution control unit 03 as needed via the programming bus 27 (e.g., JTAG) to achieve the desired behavior of the respective power supply lines of the chipset 30.
  • the programming bus 27 e.g., JTAG
  • the power distribution control unit 03 and the peripheral components 23 may be connected to the chipset hardware 34 via the chipset buses 22 or through dedicated system group signal busses (eg, PCI, PCI-express, USB, I2C, SPI 1, etc.).
  • dedicated system group signal busses eg, PCI, PCI-express, USB, I2C, SPI 1, etc.
  • the reduction of the energy consumption and the thermal load of the ICs in the computer devices is realized by a variety of methods.
  • the main group hereunder are methods which achieve a reduction in energy consumption by changing the level of the supply voltage on the chipset ICs or the frequency-corresponding clock signals (eg frequency height, frequency throttling) and by switching the respective areas of the chipset hardware on and off ,
  • the key concepts for this are as part of the research project of IBM Austin Research Laboratory (ARL) "Dynamic Power Management" by William Weinberg, in “Managed Power”; Electronics 25/2004; http://www.elektroniknet.de described.
  • ARL IBM Austin Research Laboratory
  • Audio output Decrease the volume, disable the power amp
  • the hardware can be controlled accordingly.
  • the hardware implemented methods are then achievable by the chipset performance registers 32 and can be used for the desired enforcement of the respective behavior desired by the designer of the computer and / or the user of the computer.
  • the second group of energy-saving methods includes pure software processes, which are implemented specifically by the design of the operating system.
  • ⁇ Sleep A Technique for Reducing Energy Consumption in Handheld Devices
  • the International Conference on Mobile Systems, Applications, and Services, Boston, Massachusetts, USA, 6-9 June 2004, introduces a so-called ⁇ Sleep method, which is the CPU in a short-term sleep mode sends, if there are no tasks in such a way that the user does not notice.
  • the CPU is woken up in time for the next event by a cyclic real-time clock or by an external event from the ⁇ Sleep mode
  • Another group of methods for reducing the power consumption and thermal load of the computer uses the signals of the temperature measurement units 12 of the chipset hardware 34 and the signals of the load measurement unit 10 of the chipset software 35. These signals are processed in a temperature and computation power control unit 26, which controls the chipset performance registers 32 and the fan control unit 19 in response to the signal values.
  • the temperature and computation power control unit 26 may be implemented in both the BIOS software, the operating system, and an application.
  • FIG. 7 shows the state diagram of the ACPI system, on its basis, various methods and algorithms exist, the handling of the control of the chipset All of these methods use only the temperature and load measurement signals provided by the temperature measurement unit 12 and the load measurement unit 10. They are either in the BIOS software, in the software of the operating system, or even in an application , ie in an application software or a corresponding program to find.
  • ACPI Advanced Configuration and Power Interface
  • a computer or a computer Device includes variants with a so-called Computer ON Module (COM) unit 226.
  • Fig. 2 shows a block diagram of a most common embodiment with a COM unit.
  • the design of a computer device using a COM unit 226 has the goal of being able to use chipsets of different manufacturers and different computing power classes with only one baseboard module. Since the hardware interfaces 236 between the COM unit 226 and the baseboard are standardized, both assemblies can be developed separately. For this reason, two power distribution units 201m and 201s are used in such systems. Likewise, there are two power distribution control units 203m and 203s to map the complete functionality of the device. The baseboard temperature signals 218 must be read in via the chipset buses 22. Otherwise, the same methods and algorithms are used for the control of power consumption, temperature stress on the assemblies and computing power of the system as in FIG.
  • a power distribution scheme for a computing device having a COM unit 226 may optionally be extended to include further slave units. It is also possible to reduce the functionality of the power distribution on the baseboard so that the complete control is handled by the master power distribution control unit 203m. This would then be a special case of the block diagram shown in FIG.
  • a personal computer (PC) or computer device is powered from external power sources 25 during operation.
  • energy sources included AC voltage sources (AC voltage) or DC voltage sources (DC voltage), which are either in the form of a DC network or as an accumulator or battery. 3, an ATX network is shown, which is often used in computer devices as an "external" power supply unit 24.
  • the power source 25 can be used in this case
  • Supply voltage unit can be used in an AC network in the range 11 OVAC to 230VAC and 50Hz to 60Hz.
  • 4 shows an "external" supply voltage unit, which is also fed from an AC network, which, however, only a single main voltage 06 supplies.
  • FIG. 5 shows an example of the generation of the main voltage 06 from an accumulator, which assumes the role of the energy sources 25.
  • AC and DC power sources 25 are used to load with the energy of the AC network and the accumulator used as a DC power source.
  • Chipset properties and at the same time the ability to use processors with different behavior in the context of a chipset requires a flexible system that also maximizes all physical relationships between the computing power, the power consumption of the chipset and the entire device, the current temperature of the individual device areas (thermal zones ) and the actual time utilization of the computing power can be considered and regulated.
  • the systems known from the prior art not all options mentioned are used by far, especially not in a meaningful and efficient combination.
  • the primary object of the present invention may be to provide an improved power management system and method for a variety of types of computers and computers and their chipsets.
  • the present invention relates to an apparatus and a method for controlling and / or regulating the energy consumption and / or the thermal load of a computer and / or its semiconductor components and / or its power supply unit.
  • the device and the method are particularly suitable for use in computers,
  • the invention also provides a monitoring system for reducing its thermal load.
  • the invention relates to a computer system, a supply voltage unit and / or controller for controlling and regulating the energy consumption and thermal load in computers.
  • the device comprises a supply voltage unit that generates from the voltages of the external energy sources one or more regulated and adjustable by voltage regulation unit with the power controller unit main voltages.
  • the apparatus further includes a power distribution unit that can distribute and affect the power delivered by the supply voltage unit via the lines of the main voltages to the chipset.
  • there is a chipset that can provide data processing functionality. At least one fan control unit serves to ensure additional cooling of the chipset and other components.
  • a power dissipation controller which may be housed in either the power distribution control unit or the chipset or in the external power supply unit, provides monitoring and control of power consumption as well as cool down of the chipset to sensible temperature ranges as needed. Furthermore, it is provided in the device according to the invention that the power consumption of the chipset and the peripheral components is determined at least by a power measurement unit (L signals) and by the power loss controller, which the necessary settings for the control of energy consumption in the chipset performance register (CPR ) is controlled by the TA signals of the temperature measurement unit (T) and, if possible, the load measurement unit (A) are used for the calculation in the control function. Furthermore, it can be provided that the power control unit by changing the height of the main voltages the most efficient operating point of the
  • At least one of the two regulators may be connected to the chipset performance registers via the communication modules and communication interface to directly affect the chipset utilization and its power dissipation from the chipset voltages.
  • at least one of the two regulators can also regulate operating system-independent and autonomous, based on the L, T and / or TA signals of the at least one of the measuring units, both the power consumption of the entire computer device and the fan control unit such that the energy consumption the chipset is minimized while maintaining the requested data processing functionality and / or the chip set is sufficiently cooled.
  • T signals temperature signals
  • L signal power signal
  • At least one of the two regulators and / or may be connected to the chipset such that it receives the interrupt request signals of the chipset and can send system management and system control interrupt interface (SMI / SCI) signals to the chipset for power consumption to control the chipset.
  • SCI system management and system control interrupt interface
  • the power distribution unit comprises a power measurement unit which measures the power transmitted via the power supply lines of the chipset, the measured values of which are transmitted by means of the power signals to at least one of the two controllers and / or.
  • a power measurement unit which measures the power transmitted via the power supply lines of the chipset, the measured values of which are transmitted by means of the power signals to at least one of the two controllers and / or.
  • Embodiment of the invention provide that the stored in the chipset performance registers (CPR) values the power distribution unit and other components of the chipset hardware based on the "Enable" signals and / or the control signals and / or the IO bus on the Power distribution unit and / or the chipset software influence so that the individual power supply lines of the chipset are influenced so that they are connected separable and / or the voltage level of individual lines and / or various clock frequencies of the chipset are changed accordingly.
  • CPR chipset performance registers
  • the settings of the two controllers can be edited manually via a user interface using a communication interface and / or via a service and diagnostic unit with the programming and diagnostic bus and / or by the chipset software. Furthermore, it may be useful to store the settings of the two controllers in a memory unit and to provide for further processing via the communication interface if required.
  • the device comprises a service and diagnosis unit which is connected to the two controllers via a programming and diagnostic bus and / or to the diagnostic module, the two controllers being connected via the service and diagnostic unit communicates with external devices such as personal computers, USB devices, etc., and / or is programmable.
  • the apparatus may further comprise a signal group bus to which both the power distribution control unit and the chipset are connected, wherein signals may be communicated between the power distribution control unit and the chipset.
  • the power distribution controller and controllers may be connected to the chipset via an I / O bus and / or one of the chipset buses, where the power distribution controller and the controllers are connected to an I / O system of the I / O bus via the I / O bus Chipset communicate and / or are programmable.
  • the signals of the I / O bus and / or the SMI / SCI signals and / or the INT request signals and / or the L, A or T signals can also be routed via the signal group bus.
  • the signals of the I / O bus and / or the SMI / SCI signals and / or the INT request signals and / or the L, A or T signals can also be routed via the signal group bus.
  • the signals of the I / O bus and / or the SMI / SCI signals and / or the INT request signals and / or the L, A or T signals can also be routed via the signal group bus.
  • Fan control unit to be connected directly to at least one of the controller.
  • the fan control unit may be indirectly connected to at least one of the controllers via the signal group bus.
  • the device is built together in at least two areas - the computer-on-module (COM) as a master area and the baseboard as a slave area for receiving the computer-on-module (COM).
  • the device may include an extension interface to which at least one additional Computer On Module (COM) accessory unit is connectable, and which has an equivalent implementation of power management.
  • the expansion interface can provide at least the signal group bus and main power supply voltages for the COM supply.
  • An alternative embodiment of the device according to the invention may be constructed substantially identically to one of the devices according to one of the previously described embodiments, but instead of a chipset, various peripheral components such as e.g. Storage devices, screen, keyboard, audio equipment etc are provided, whose
  • Power consumption can be operated by minimizing the power provided by the instead of a master power distribution control unit with the power dissipation controller provided slave power distribution control unit with the power dissipation controller.
  • the baseboard unit comprises at least one further extension interface, at the cascadable at least one further computer on-module (COM) additional unit can be connected.
  • This slave power distribution control unit may, for example, be programmable via the signal group bus.
  • one of the existing controller switch the switching device, in such a way that in the standby state, the further switching device can be omitted.
  • All existing controllers may be included in the hardware and / or software of the "external" power supply voltage unit, or some or all of the controllers may be included in the software of the chipset.
  • the present invention further includes a method for monitoring and controlling the power consumption of chipsets using one of the devices according to one of the previously described embodiments. The following method steps are provided:
  • the method may also receive "Power Good” signals from the
  • the reception of input power measurement signals of a power measurement unit can be provided.
  • the reception of further signals can be provided via the signal group bus.
  • interrupt request signals of the chipset (02) or the peripheral components may be received.
  • a "power down" or “sleep" signal of a switch-off button or a standard interface such as Ethernet, WLAN etc of the chipset or the peripheral components can be received.
  • a thermal model may be used that describes the correlation of power consumption to heat generation, and / or a current temperature for heat generation, and / or the heat buildup utilization of the chipset or peripheral components.
  • This thermal model can be used advantageously to calculate the minimum power consumption.
  • the calculation rule of the controller can be adapted for each chipset or for the peripheral components by means of the service I / O unit or the I / O bus.
  • the maximum and minimum operating temperature and preferred U / F operating points or U / F operating ranges of the chipset or peripheral components may be considered as constraints.
  • the calculation can also make an adaptive adaptation of the controller parameters to the actual conditions taking into account the LAT signals.
  • a further embodiment of the method provides that the transmission further comprises sending system management and system control interrupt interface (SMI / SCI) signals to control the chipset and / or the peripheral components.
  • SMI system management and system control interrupt interface
  • control signals can also be sent to the signal group bus.
  • control signals of the power switching device can be sent, which control the power switching unit. It may also be useful to send further control signals to the fan unit.
  • the transmission further the sending of status and diagnostic signals via the service I / O bus to the service I / O unit and / or via the UO bus to the I / O system of the chipset or of the peripheral components.
  • the transmission may further include transmitting shutdown signals to individual controllers of the chipset or peripheral components, particularly to Ethernet, SATA controllers, and the like.
  • the invention provides a PC, computer system or a computer device with a supply voltage unit.
  • the above-mentioned possibilities of reducing the energy consumption of chipsets and monitoring their thermal behavior can be sustainably improved by extending the existing systems described above. It is considered that the power loss of a computer system depends on two physical quantities. One such quantity is the operating temperature of the system components and the second size is the magnitude of the main power supply voltages required by the power distribution unit to produce the different supply voltages of the chipset.
  • the regulation of the power loss or the thermal load of the system can be realized by an adaptive controller, which is able to find the minimum in a multi-dimensional functional dependency of the chipset's power dissipation on the temperature, the magnitude of the main voltages and the settings of the chipset performance registers (CPR) as well as the amount of computing power (utilization of the system).
  • the regulator according to the invention can furthermore have adaptive properties and can correct its regulator settings during operation. Likewise, he can fulfill the task of finding the minimum of the power loss with the predetermined and stored controller parameters.
  • This controller can determine the magnitude of the main voltages as well as the values of the settings in the CPR depending on the measured temperatures, the system load and the measured power consumption as well as only on the measured temperatures and the measured power consumption, because indirectly the power loss related to the Temperature of the components is a measure of the load.
  • the determined values are transferred to the CPR and the supply voltage unit receives the voltage values of the main voltages to be set.
  • separate regulators are used to control the power dissipation or thermal load of the system.
  • One type of regulator in the form of the power regulator unit regulates the level of the main voltages and for the settings of the CPR further regulators are used as described above.
  • These separate controllers can also be used as adaptive controllers. In this case, one or the other controller may also be omitted in this type of implementation, if necessary also modified, depending on which power loss characteristics the chipset has and which functionality is required.
  • Another feature of the inventive system is the optional presence of a thermal model of the system in the structure of the adaptive power dissipation controller.
  • the reason for the introduction of a thermal model of the system is that it is possible with such a model to specify the target temperature of the system in the knowledge of the present and past power draw from the external energy source and with this information appropriate measures for the reduction of power loss and thus to guide the slowdown of the temperature rise.
  • With increasing temperatures in and around a computer device forcibly increases the power loss in the device. This phenomenon again raises the temperature until finally the overtemperature protection mechanisms shut down the device or computer and / or reduce the processing speed of the data (reduction of power dissipation). However, if the processing speed is reduced, the processing takes a Calculation task longer.
  • the computing device When implementing another solution, the computing device has a baseboard unit to accommodate the COM devices.
  • the two units are interconnected via a standardized interface. Therefore, the communication according to the invention and the data exchange to the division of the chipset to the two units must be considered.
  • the procedure for controlling the energy consumption and reducing the thermal load on the assemblies remains unaffected. The functionality and thus the efficiency of the computer device can be reduced any time depending on the effort.
  • S5 system is switched off, see eg Wikipedia: Standby mode (PC), http://de.wikipedia.org/wiki/Standby-Mode_(PC), May, 2009 ) provides for the supply of parts of the chipset, which requires a power consumption of several hundred milliwatts to realize the wake-up functions (wake-up functions via, for example, Wake-On-LAN, Wake-On-Power button).
  • the computer device may be extended by further controllers. It is also possible to arbitrarily divide the computer device (see, for example, Figures 8 and 9) into individual thermal zones and to introduce the controllers shown for each zone.
  • the device according to the invention can be supplemented by further functional units.
  • the service and diagnostic unit enables the implementation of monitoring functions for all or almost all supply voltages of the device according to the invention even without the presence or operation of the current chipset. Also, it is possible to run out of the
  • Performance measurement where appropriate, to recognize the correctness of the operation of the device and visualized by another external system, which is connected by a standard bus. This feature makes it easy to quickly investigate problems during the design phase of a device and also allows remote diagnostics.
  • Fig. 1 is a block diagram of an embodiment of a personal computer, computer or computer device according to the known art
  • FIG. 2 is a block diagram of an embodiment of a prior art personal computer, computer, or computer device constructed with a Computer On Module (COM) assembly and, therefore, further extended by units of power distribution;
  • FIG. 2 is a block diagram of an embodiment of a prior art personal computer, computer, or computer device constructed with a Computer On Module (COM) assembly and, therefore, further extended by units of power distribution;
  • FIG. 2 is a block diagram of an embodiment of a prior art personal computer, computer, or computer device constructed with a Computer On Module (COM) assembly and, therefore, further extended by units of power distribution;
  • COM Computer On Module
  • FIG. 3 shows an ATX power supply as one of several ways of implementing the "external" power supply unit as prior art
  • Fig. 4 shows a power supply adapter as one of the several possibilities of implementing the "external" supply voltage unit as prior art
  • Fig. 5 is a block diagram of a SMART battery; it represents the state of the art and shows how the "external" supply voltage unit can be supplied with the external power source in forms of DC voltage;
  • Fig. 6 is a state diagram of the ⁇ Sleep method (Source: Lawrence S. Brakmo, Deborah A. Wallach, Marc A. Viredaz, " ⁇ Sleep: A Technique for Reducing Energy Consumption in Handheld Devices”; and Services; Boston, Massachusetts, USA, 6-9 June 2004) as prior art;
  • Fig. 7 is a state diagram of the ACPI system (Source: Hewlett-Packard Corporation, Intel Corporation, Microsoft Corporation, Phoenix Technologies Ltd, Toshiba Corporation; Advanced Configuration and Power Interface (ACPI) Specification, December 30, 2005) State of the art;
  • Fig. 8 is a block diagram of an embodiment of the invention as a PC, computer or computer device
  • Fig. 9 is a block diagram of an embodiment with a COM assembly
  • FIG. 10 is a block diagram of an embodiment implementing the method of adaptive power dissipation controllers
  • FIG. 11 shows an example of a simple thermal model of a computer device and the associated temperature simulation
  • FIG. 12 is a block diagram of an embodiment of the power and voltage regulators with a DC charging unit in the "external" power supply unit.
  • FIGS. 8 and 9 show block diagrams of exemplary embodiments of a computer device according to the invention.
  • At least one of the power meter units 810, 811, 812, 912 provides the current power consumption values to at least one of the power regulators 851, 850, 950, thereby making it possible to obtain the most efficient operating point by changing the magnitude of the principal voltages 06
  • Power distribution units 01, 201m, 201s The power measurement unit 810 determines the power of the external power source 25 and / or the power of the main voltages 06. Also, the power measurement in the main voltages 06 can be accomplished by a power measurement unit 811 located outside the "external" power supply unit 24.
  • Another power measurement unit 812 determines the power consumption in
  • chipset 02 is to be understood as meaning all semiconductor chips (ICs) which participate in the processing of information in the computer, so that in principle also the main processor (CPU) counts for this purpose
  • Power signals (L signal) 835 of the power measurements 812, 811 and / or 810 and / or a mathematical algebraic function and / or the L signals supplied via the communication interface 849 one or more suitable temperature signals (T signals) of the temperature measurement units (T) 12 assigned and z was such that the T signal behavior in the measured point / area / zone of the computer equipment is mainly due to the assigned L signal.
  • the L and T signal group is assigned a load signal (A signal) 10.
  • the L and A signals can be changed by appropriate chipset performance registers (CPR) 32, which in turn affects the T signals.
  • CPR chipset performance registers
  • the influencing of the CPR and the calculation of its settings is carried out by one of the adaptive power loss controllers 851, 850, 950.
  • a classic example of a group of LTA signals and associated CPR values is the temperature measurement of a processor (T signal), power measurement of the core voltage regulator (L signal), and its time utilization measurement in [%] (A signal) , which is determined, for example, by the operating system software (see Windows XP, processor utilization).
  • T signal temperature measurement of a processor
  • L signal power measurement of the core voltage regulator
  • a signal time utilization measurement in [%]
  • the L signal and A signal may be affected by the selection of the core voltage and the processor frequency in the registers of the processor (CPR).
  • 850 and / or 950 may also be via the chipset hardware 34 and the chipset buses and overall system signal group buses 22.
  • the memory unit 855 stores the parameters and settings of the controllers 850 and / or 950 and / or 851 determined by the operator via the user interface 854 or by the adaptive power dissipation controllers 850 and / or 950 and / or 851.
  • CPR Chipset performance register settings
  • T temperature operating point
  • A workload utilization point
  • Kp correction parameters (adaptive adjustment of operating points and normalization conversion for performance comparison)
  • diagnostics and service settings minimum and maximum working ranges of principal stresses 06, minimum and maximum permitted Working temperatures Tarnax / min and Tmax / min and other information that affect the operation of the device described herein and are mentioned in the description.
  • the target temperatures are calculated from the power values.
  • the distance between the current and the target temperature Tz and the values for the thermal constants (thermal resistances and capacitances) allow the temperature behavior of the computer to be assessed.
  • Tz Tz
  • the controller can be operated adaptively.
  • One very important aspect of implementing one embodiment of the entire computing device is the ability to implement the controllers 850 and / or 950 and / or 851 in the software of the chipset. In this case, although certain service and diagnostic services that are available when the chipset is switched off must be dispensed with, in this case the implementation requires very few hardware components, that is, only the power measurement units 812 and / or 811 and / or 810 and a voltage regulator / voltage regulator unit 852.
  • a further feature of the device according to the invention is that the power dissipation controllers 850 and / or the power exciter unit 851 can be cascaded for a plurality of areas and zones and are networked together in a master-slave principle using the chipset buses 22 and can exchange information.
  • a power distribution control unit 03 and / or 203s and / or 203m according to the invention consists of two parts. The first part includes an embedded microcontroller which is connected via a bus to a programmable logic which forms the second part of the unit.
  • the programmable logic is in turn connected to a bus of the chisatzes.
  • Fig. 12 is a block diagram of an embodiment for the realization of at least one of the controller 850 and / or 950 and / or 851 in the hardware and / or software of
  • the LTA signals 835, 836 required for the control functions may be connected to the controller as well as the communication interface 849 and the chipset buses 22.
  • the Charging unit 832 For example, to charge accumulators from the AC voltage source 25c, the Charging unit 832.
  • the DC charging unit is connected to the chipset via bus 831 and regulator 851.
  • the controller In addition to the Signals 835, 836 and the power and temperature measuring units with the signals 833 and / or one of the signals 834 use.
  • One of the controllers 850 and / or 950 and / or 851 may control further energy savings on a computer device having a COM assembly.
  • the well-known S5 state of the x86 architecture (S5 system is off).
  • Introducing a further standby state of the COM module with a power consumption in ⁇ W range with only one wakeup of the system with the power button eliminates the power switch unit of the 238 baseboard, since the main power supply 06 voltages are not turned on and off have to.
  • the power loss which occurs in normal operation and especially at maximum current load of the switch, can be saved.
  • the invention provides a PC, computer system or a computer device with a supply voltage unit 24 according to claim 1.
  • the above-mentioned possibilities of reducing the energy consumption of chipsets and monitoring their thermal behavior can be sustainably improved by extending the existing systems described above. It is considered that the power loss of a computer system depends on two physical quantities. One of these quantities is the operating temperature of the system components and the second quantity is the magnitude of the main voltages of the power supply 06 required by the power distribution unit 01 for generating the different supply voltages of the chipset 30 and 31.
  • the regulation of the power loss or the thermal load of the system by an adaptive controller 850 can be realized, which is capable of a multi-dimensional functional dependence of the power loss of the chipset of the temperature, the height of the main voltages 06 and the settings of the chipset performance registers (CPR) 32 and the amount of
  • the regulator according to the invention can furthermore have adaptive properties and can correct its regulator settings during operation. Likewise, he can fulfill the task of finding the minimum of the power loss with the predetermined and stored controller parameters.
  • This controller can control both the magnitude of the main voltages 06 and the values of the settings in the CPR 32 as a function of the measured temperatures, the system load and the measured power consumption as well as only the measured temperatures and the measured power consumption determine indirectly because the power loss related to the temperature of the components is a measure of the load.
  • the determined values are transmitted to the CPR 32 and the supply voltage unit 24 receives the voltage values of the main voltages 06 to be set.
  • separate regulators are used to control the power dissipation or thermal load of the system.
  • One type of regulator in the form of the power regulator unit 851 regulates the magnitude of the main voltages 06, and for the settings of the CPR 32 other regulators are used as described above.
  • These separate controllers can also be used as adaptive controllers. In this case, one or the other controller may also be omitted in this type of implementation, if necessary also modified, depending on which power loss characteristics the chipset has and which functionality is required.
  • Another feature of the inventive system is the optional presence of a thermal model of the system in the structure of the adaptive power dissipator 850 and / or 851 and / or 950.
  • the reason for introducing a thermal model of the system is that it is possible with such a model To indicate the target temperature of the system in the knowledge of the present and past power draw from the external power source 25 and to guide with this information appropriate measures for reducing the power loss and thus the slowing of the temperature increase. With increasing temperatures in and around a computer device, forcibly increases the power loss in the device. This phenomenon again raises the temperature until finally the overtemperature protection mechanisms shut down the device or the computer or reduce the processing speed of the data (reduction of power dissipation).
  • the Inventive device enables the optimal control of these relationships through the implementation of a simple thermal model of the system. This makes it possible to predictively determine the temperature from the measured temperature and power values and to set the corresponding temperature behavior of the computer system.
  • the computing device includes a baseboard unit 250 for receiving the COM units 226.
  • the two units are interconnected via a standardized interface 236. Therefore, the communication and data exchange according to the invention must be taken into account when dividing the chipset into the two units.
  • S5 system is switched off, see eg Wikipedia: Standby mode (PC), http://de.wikipedia.org/wiki/Standby-Mode_(PC), May, 2009 ) provides the supply of parts of the chipset, which requires a power consumption of several hundred mW in order to realize the wake-up functions (wake-up functions via, for example, Wake-On-LAN, Wake-On-Power button).
  • the computing device may be extended by further controllers 850, 851, 852, and 950. It is also possible to divide the computer device in FIG. 8 and FIG. 9 as desired into individual thermal zones and to introduce the regulators 850, 851, 852 and 950 for each zone.
  • the device according to the invention can be supplemented by further functional units.
  • the service and diagnostic unit 807 makes it possible to carry out monitoring functions for all or almost all supply voltages of the device according to the invention even without the current one Chipset 02. It is also possible during operation from the power measurement if necessary to recognize the correctness of the operation of the device and to visualize by another external system which is connected by a standard bus. This feature makes it easy to quickly investigate problems during the design phase of a device and also allows remote diagnostics.
  • the patented method and the associated device can be characterized in that it initially has:
  • a chipset (2) which ensures that the data processing in the sense of a computer system is ensured with all components (for example with processor, Northbridge, Southbridge, graphics controller and other controllers of the computer system).
  • the chipset communicates with the various peripheral components (23) and the other system units such as PreBIOS master (3) or PreBIOS slaves (20) using various buses and the overall system signal groups (22),
  • LAT Chipset Power Measurement
  • A Load Measurement
  • T Temperature Measurement
  • SMI System Management and / or system control interrupt interface
  • a power distribution unit (1) which is supplied via the switching device (13) and the power supply lines (6) with the necessary energy and the chipset (2) depending on the individual enable signals (4) supplies the required supply voltages,
  • the method and the device are characterized in particular by the ability to produce all (or almost all) in the power distribution (1) and / or (1.1) to (1.n) To monitor power supply lines and to provide the "Power Good" signals (5) and / or (5.1) to (5.n) and from the input power measurement (9) and / or (9.1) to (9.n) the energetically correct operation, with the inclusion of the state and control signals (8) and / or (8.1) to recognize (8.n) and depending on the input power (9) and the power measurement (11) and / or (11.1) to (11.n), if necessary, the utilization of the chipset, the temperature measurement (10) provided by the chipset options for adjusting the power supply options of the chipset (30) and / or the peripheral components to control so that the lowest possible power consumption arises.
  • the device according to the patent is characterized in that by the implementation of a thermal model of the overall system, a prediction of the resulting temperature increase or decrease in the system is possible.
  • the patented system with knowledge of the user selected max. Temperature and the knowledge of the U / F operating points of the chipset to calculate the optimal working mode / operating point of the chipset.
  • the optimum criterion can be optionally set, taking into account various methods such as e.g. the minimum energy consumption at a maximum allowable chipset (2) temperature, highest computing power at a maximum allowable chipset (2) temperature, best computing power per watt of power dissipation at a maximum allowable chipset (2) temperature and others.
  • the temperature dependence of the power loss of the system is taken into account.
  • the adaptive algorithm is provided with the ability to calculate the required parameters of the thermal model itself in the presence of all required for the thermal model temperature sensors by going through a learning phase.
  • the device according to the patent also allows the connection and disconnection of the selected individual controllers of the chipset, such. Eg Ethernet or SATA controller.
  • the selected individual controllers of the chipset such as Ethernet or SATA controller.
  • the prior art can be characterized in particular by the fact that the correct operation of the individual controllers during the operation of the operating system is achieved in that all participating in the data transfer registers are stored separately before switching off. After connection, all stored values are written to the corresponding registers.
  • Another circuit of the patented system allows a working mode in which the switching on of the entire system with a power button or by sending a coded signal via a standard interface (eg Ethernet) is possible and the entire system in this state only a very low energy consumption Range less than 1 mW.
  • a standard interface eg Ethernet
  • Chipset hardware processor, graphics controller, etc.
  • chipset software BIOS, operating system, application programs, embedded controllers, etc.

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Abstract

The invention relates to a device for controlling and regulating the energy consumption and thermal load in computers or computer units, comprising a supply voltage unit (24) which generates one or more controlled principal voltages (06) from the voltages of the external energy sources (25), said principal voltages (06) being adjustable by means of a voltage control unit (852) along with a power regulation unit (851). Said device further comprises a power distribution unit (01) which can distribute, to the set of chips, and influence the power supplied by the supply voltage unit (24) via the conductors of the principal voltages (06), a set of chips (02) which can provide a data processing functionality, at least one fan control unit (19) which can additionally cool the set of chips and other components, and a power loss control system (850) which is accommodated in the power distribution control unit (03), the set of chips (02), or the external supply voltage unit (24) and can monitor and regulate the energy consumption and the cooling process of the set of chips.

Description

Vorrichtung und Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung des Device and method for controlling and / or regulating the
Energieverbrauches und/oder der thermischen Belastung eines Computers und/oder dessen Halbleiterbauteile und/oder dessenEnergy consumption and / or the thermal load of a computer and / or its semiconductor components and / or its
SpannungsversorgungseinheitPower supply unit
BESCHREIBUNGDESCRIPTION
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung des Energieverbrauches und/oder der thermischen Belastung eines Computers und/oder dessen Halbleiterbauteile und/oder dessen Spannungsversorgungseinheit. Die Vorrichtung und das Verfahren eignen sich besonders zum Einsatz in Computern, Prozessorsystemen und ihren Netzteilen und betreffen insbesondere die Energieverwaltung in Computern und Prozessorsystemen bzw. -geraten. Die Erfindung liefert zudem ein Überwachungssystem zur Reduzierung ihrer thermischen Belastung.The present invention relates to an apparatus and a method for controlling and / or regulating the energy consumption and / or the thermal load of a computer and / or its semiconductor components and / or its power supply unit. The apparatus and method are particularly suitable for use in computers, processor systems and their power supplies, and more particularly relate to power management in computers and processor systems. The invention also provides a monitoring system for reducing its thermal load.
Stand der TechnikState of the art
In der folgenden Beschreibung werden wohlbekannte Aspekte oder Merkmale vereinfacht dargestellt und beschrieben oder weggelassen, um die erfindungsgemäße Hardware und Software unverschleiert darzustellen. Für einen Fachmann wird jedoch daraus ersichtlich sein, dass die vorliegende Erfindung auch ohne diese spezifischen Einzelheiten in die Praxis umgesetzt werden kann. Auch wird die nachfolgende Beschreibung verdeutlichen, dass die vorliegende Erfindung nicht zwingend alle beschriebenen Aspekte voraussetzt, sondern ggf. auch mit nur einigen der beschriebenen Aspekte praktisch umgesetzt werden kann.In the following description, well-known aspects or features will be simplified illustrated and described or omitted to illustrate the hardware and software of the invention without obstruction. However, it will be apparent to those skilled in the art that the present invention may be practiced without these specific details. Also, the following description will clarify that the present invention does not necessarily presuppose all aspects described, but may possibly be practiced with only some of the aspects described.
In Computer und Rechnersystemen kommt der Steuerung und Regelung der Verlustleistung von Chipsätzen sowie der Überwachung ihrer thermischen Funktionsweise eine immer bedeutendere Rolle zu. Der Grund liegt darin, dass die Anforderungen an die Computer und die Computergeräte hinsichtlich eines Verzichts auf eine aktive Lüfterkühlung (niedrigere Geräuschpegel, Verzicht auf bewegliche Teile), hinsichtlich einer niedrigeren thermischen Beanspruchung der elektronischen Bauteile, kleineren Geräteabmessungen und der grundsätzliche Wunsch, prinzipiell Energie zu sparen, zunehmend steigen.In computer and computer systems, the control and regulation of the power dissipation of chipsets and the monitoring of their thermal operation is playing an increasingly important role. The reason is that the requirements for the computers and the computer devices with regard to a waiver of active fan cooling (lower Noise level, absence of moving parts), with respect to a lower thermal stress on the electronic components, smaller device dimensions and the fundamental desire to save energy in principle, increasingly increase.
Die Darstellungen der Fig. 1 und Fig. 2 zeigen Blockdiagramme von Ausführungsbeispielen der Computer und Prozessorgeräten mit einer „externen" Versorgungsspannungseinheit (Netzteil) 24, welche die für die Arbeitsweise des Gerätes notwendige Energie liefert und die von den externen Energiequellen 25 versorgt wird (z.B. AC-Netz, DC-Netz, Akku). Die von der „externen" Versorgungsspannungseinheit erzeugten Hauptspannungen 06 liefern die für das Gerät notwendige elektrische Energie, welche durch die Leistungsdistributionseinheit 01 über die Spannungsleitungen 30 an die integrierten Schaltungen („Integrated Circuits" - ICs) der Chipsatzhardware 02 verteilt wird, indem die für ihre Funktionsweise erforderlichen unterschiedlichsten Spannungen erzeugt und geregelt werden. Die Leistungsdistributionssteuereinheit 03 übernimmt das Ein- und Ausschalten der einzelnen Spannungen mit den "Enable"-Signalen für die einzelnen Spannungen 04 in Abhängigkeit von verschiedenen Betriebszu ständen des Computers bzw. Prozessorgerätes wie z.B. Standby, Normalmode, Suspend to RAM oder Suspend to Disc, welche durch die Zustands- und Kontrollsignale 08 sowie die Zustandsleitungen der einzelnen Spannungsreglern 05 angezeigt werden. Ebenso versorgt die Leistungsdistributionseinheit 01 gegebenenfalls die Peripheriekomponenten 23 (z.B. USB-Ports, Mäuse etc.) über die dazugehörige Spannungsversorgungsleitungen 31.The illustrations of FIGS. 1 and 2 show block diagrams of embodiments of the computer and processor devices with an "external" supply voltage unit (power supply) 24, which supplies the energy necessary for the operation of the device and which is supplied by the external energy sources 25 (eg AC mains, DC grid, rechargeable battery) The main voltages 06 generated by the "external" supply voltage unit supply the electrical energy required for the device, which is supplied by the power distribution unit 01 via the voltage lines 30 to the integrated circuits ("integrated circuits") The power distribution control unit 03 takes over the switching on and off of the individual voltages with the "enable" signals for the individual voltages 04 as a function of different operating voltages ends of the computer or processor device, such as e.g. Standby, normal mode, suspend to RAM or suspend to disc, which are indicated by the state and control signals 08 and the state lines of the individual voltage regulators 05. Likewise, the power distribution unit 01 optionally supplies the peripheral components 23 (e.g., USB ports, mice, etc.) via the associated power supply lines 31.
Eine weitere Anbindung der Funktionalität des Chipsatzes an die Leistungsdistributionseinheit 01 wird über den IO-Bus 14 erreicht. Damit können die einzelnen Hauptspannungen 06 mit Hilfe der Leistungsschalteinheit 13 und der Steuersignale 15 ein- und aus- oder untereinander umgeschaltet werden. Der Ein- und Aus-Zustand des Gesamtgerätes sowie das Vorhandensein der Spannungen („Power-Good", „Power-ON") der „externen" Versorgungsspannungseinheit 24 wird mit Hilfe der Signale 28 bewerkstelligt (vgl. auch Fig. 3).A further connection of the functionality of the chipset to the power distribution unit 01 is achieved via the IO bus 14. Thus, the individual main voltages 06 can be switched on and off or with each other using the power switching unit 13 and the control signals 15. The on and off state of the entire device as well as the presence of the voltages ("power good", "power ON") of the "external" supply voltage unit 24 is accomplished by means of the signals 28 (see also Fig. 3).
Die IO-Programmiereinheit 07 dient dazu, über den Programmierbus 27 (z.B. JTAG) die Leistungsdistributionssteuereinheit 03 bei Bedarf zu- bzw. umzuprogrammieren, um das gewünschte Verhalten der jeweiligen Spannungsversorgungsleitungen des Chipsets 30 zu erreichen.The IO programming unit 07 serves to program or reprogram the power distribution control unit 03 as needed via the programming bus 27 (e.g., JTAG) to achieve the desired behavior of the respective power supply lines of the chipset 30.
Die Leistungsdistributionssteuereinheit 03 und die Peripheriekomponenten 23 können an die Chipset-Hardware 34 über die Chipsatz-Busse 22 oder über spezielle Signalgruppenbusse des Gesamtsystems (z.B. PCI, PCI-express, USB, I2C, SPI1 u.a.) angebunden werden. Um die Übersichtlichkeit der Beschreibung zu erhalten, wurde die komplette Software des Computer-Gerätes, d.h. sein BIOS, das Betriebssystem und auch die Anwenderprogramme logisch dem Chipset 02 zugeordnet. Damit kann eine klare und einfache Abgrenzung der Erfindung zum bekannten Stand der Technik dargestellt werden, ohne die Übersichtlichkeit und die sachliche Richtigkeit der Ausführungen zu beeinträchtigen.The power distribution control unit 03 and the peripheral components 23 may be connected to the chipset hardware 34 via the chipset buses 22 or through dedicated system group signal busses (eg, PCI, PCI-express, USB, I2C, SPI 1, etc.). In order to obtain a clearer description, the complete software of the computer device, ie its BIOS, the operating system and also the user programs, have been logically assigned to the chipset 02. Thus, a clear and simple demarcation of the invention can be represented to the prior art, without affecting the clarity and the factual accuracy of the versions.
Die Reduzierung des Energieverbrauchs und der thermischen Belastung der ICs in den Computergeräten wird durch unterschiedlichste Verfahren realisiert. Die Hauptgruppe hierunter bilden Verfahren, welche durch die Veränderung der Höhe der Versorgungsspannung am Chipsatz-ICs bzw. der Frequenz entsprechenden Taktsignale (z.B. Frequenzhöhe, Drosselung der Frequenz) sowie durch Ein- und Ausschalten der jeweiligen Bereiche der Chipsatz- Hardware die Reduzierung des Energieverbrauchs erreichen. Die wesentlichen Schlüsselkonzepte hierzu sind im Rahmen des Forschungsprojektes des IBM Austin Research Laboratory (ARL) „Dynamic Power Management" durch William Weinberg; in „Gut verwaltete Power"; Elektronik 25/2004; http://www.elektroniknet.de beschrieben. Die Zusammenfassung dieser Aspekte zeigt die nachfolgende Tabelle:The reduction of the energy consumption and the thermal load of the ICs in the computer devices is realized by a variety of methods. The main group hereunder are methods which achieve a reduction in energy consumption by changing the level of the supply voltage on the chipset ICs or the frequency-corresponding clock signals (eg frequency height, frequency throttling) and by switching the respective areas of the chipset hardware on and off , The key concepts for this are as part of the research project of IBM Austin Research Laboratory (ARL) "Dynamic Power Management" by William Weinberg, in "Managed Power"; Electronics 25/2004; http://www.elektroniknet.de described. The summary of these aspects is shown in the following table:
Komponenten Power-Management-MögfichkeitenComponents power management capabilities
CPU-Kern Taktfrequenz und Spannung; Sleep/HaltCPU core clock frequency and voltage; Sleep / Halt
DSP-Kern Taktfrequenz und Spannung, deaktivierenDSP core clock frequency and voltage, disable
Bustakt, DRAM-Refresh-Rate, Burst-Verfahren,Bus clock, DRAM refresh rate, burst method,
RAM aktivieren/deaktivierenEnable / disable RAM
Zugriffsverfahren, Schreiboperation aktivieren/deaktivieren,Access method, enable / disable write operation,
Flash Einsatz von „Shadow RAM"Flash use of "Shadow RAM"
Systembus Variieren von Spannungen und FrequenzenSystem bus Varying voltages and frequencies
Änderung der Abtastfrequenz, Löschen/Dimmen derChanging the sampling frequency, clearing / dimming the
LC-Display HintergrundbeleuchtungLC display backlight
Audioausgang Verringern der Lautstärke, deaktivieren der EndstufeAudio output Decrease the volume, disable the power amp
Basisband/HF Ein-/Ausschaltzyklus, deaktivieren der HF-EndstufeBaseband / RF on / off cycle, disable the RF power amp
Wenn die oben beschriebenen Möglichkeiten durch den IC-Hersteller realisiert sind, dann kann die Hardware entsprechend gesteuert werden. Die in der Hardware implementierten Verfahren sind dann durch die Chipsatz-Performance-Register 32 erreichbar und können für die gewünschte Erzwingung des jeweils vom Designer des Computers und/oder vom Benutzer des Computers gewünschten Verhaltens genutzt werden.If the possibilities described above are realized by the IC manufacturer, then the hardware can be controlled accordingly. The hardware implemented methods are then achievable by the chipset performance registers 32 and can be used for the desired enforcement of the respective behavior desired by the designer of the computer and / or the user of the computer.
Zu der zweiten Gruppe der Energiesparverfahren zählen reine Softwareverfahren, welche speziell durch die Gestaltung des Betriebssystems realisiert werden. Von Lawrence S. Brakmo, Deborah A. Wallach, Marc A. Viredaz; in „μSleep: A Technique for Reducing Energy Consumption in Handheld Devices"; The International Conference on Mobile Systems, Applications, and Services; Boston, Massachusetts, USA, 6-9 June 2004 ist ein so genanntes μSleep-Verfahren vorgestellt, welches die CPU in einen kurzzeitigen Sleep-Mode schickt, wenn keine Aufgaben anliegen und zwar so, dass es der Anwender nicht merkt. Die CPU wird rechtzeitig vor dem nächsten Event von einem zyklischen Real-Time-Clock oder durch ein externes Event aus dem μSleep-Mode geweckt. Ein Zustandsdiagramm des μSleep-Verfahrens ist in Fig. 6 dargestellt.The second group of energy-saving methods includes pure software processes, which are implemented specifically by the design of the operating system. By Lawrence S. Brakmo, Deborah A. Wallach, Marc A. Viredaz; in "μSleep: A Technique for Reducing Energy Consumption in Handheld Devices"; The International Conference on Mobile Systems, Applications, and Services, Boston, Massachusetts, USA, 6-9 June 2004, introduces a so-called μSleep method, which is the CPU in a short-term sleep mode sends, if there are no tasks in such a way that the user does not notice.The CPU is woken up in time for the next event by a cyclic real-time clock or by an external event from the μSleep mode A state diagram of the μSleep method is shown in FIG.
Eine weitere Gruppe der Verfahren zur Reduzierung des Energieverbrauches und der thermischen Belastung der Computer nutzt die Signale der Temperaturmessungseinheiten 12 der Chipsatz-Hardware 34 und die Signale der Auslastungsmessungseinheit 10 der Chipsatz- Software 35. Diese Signale werden in einer Temperatur- und Rechenleistungssteuerungseinheit 26 verarbeitet, welche in Abhängigkeit von den Signalwertenwerten die Chipsatz-Performance- Register 32 und die Lüftersteuereinheit 19 steuert. Die Temperatur- und Rechenleistungssteuer-ungseinheit 26 kann sowohl in der BIOS-Software, im Betriebssystem als auch in einer Anwendung implementiert werden.Another group of methods for reducing the power consumption and thermal load of the computer uses the signals of the temperature measurement units 12 of the chipset hardware 34 and the signals of the load measurement unit 10 of the chipset software 35. These signals are processed in a temperature and computation power control unit 26, which controls the chipset performance registers 32 and the fan control unit 19 in response to the signal values. The temperature and computation power control unit 26 may be implemented in both the BIOS software, the operating system, and an application.
Um den Umgang mit der Ansteuerung der Chipsatz-Performance-Register 32 zu erleichtern, wurde von den Firmen Hewlett-Packard Corporation, Intel Corporation, Microsoft Corporation, Phoenix Technologies Ltd. und Toshiba Corporation eine so genannte „Advanced Configuration and Power Interface (ACPI)"-Spezifikation entwickelt. Die Fig. 7 zeigt das Zustandsdiagramm des ACPI-Systems, Auf ihrer Basis existieren diverse Verfahren und Algorithmen, welche den Umgang mit der Steuerung der Chipsatz-Performance-Registern 32 erleichtern sollen. Alle diese Verfahren verwenden ausschließlich nur die Temperatur- und Auslastungsmesssignale, welche von der Temperaturmessungseinheit 12 und der Auslastungsmessungseinheit 10 geliefert werden. Sie sind entweder in der BIOS-Software, in der Software des Betriebssystems oder auch in einer Anwendung, d.h. in einer Anwendungssoftware bzw. einem entsprechenden Programm, zu finden.To facilitate the handling of chipset performance registers 32, the company Hewlett-Packard Corporation, Intel Corporation, Microsoft Corporation, Phoenix Technologies Ltd. and Toshiba Corporation developed a so-called "Advanced Configuration and Power Interface (ACPI)" specification Figure 7 shows the state diagram of the ACPI system, on its basis, various methods and algorithms exist, the handling of the control of the chipset All of these methods use only the temperature and load measurement signals provided by the temperature measurement unit 12 and the load measurement unit 10. They are either in the BIOS software, in the software of the operating system, or even in an application , ie in an application software or a corresponding program to find.
Zu den speziellen Ausführungsvarianten eines PCs, eines Computers bzw. eines Computer- Gerätes gehören Varianten mit einer so genannten Computer ON Module (COM)-Einheit 226. Die Fig. 2 zeigt ein Blockdiagram eines am häufigsten verbreiteten Ausführungsbeispieles mit einer COM-Einheit.To the special design variants of a PC, a computer or a computer Device includes variants with a so-called Computer ON Module (COM) unit 226. Fig. 2 shows a block diagram of a most common embodiment with a COM unit.
Die Gestaltung eines Computer-Gerätes unter Verwendung einer COM-Einheit 226 hat das Ziel, mit nur einer Baseboard-Baugruppe die Chipsätze verschiedener Hersteller und verschiedener Rechenleistungsklassen verwenden zu können. Da die Hardwareschnittstellen 236 zwischen der COM-Einheit 226 und dem Baseboard standardisiert sind, können beide Baugruppen getrennt entwickelt werden. Aus diesem Grund werden in solchen Systemen zwei Leistungsdistributionseinheiten 201m und 201s verwendet. Ebenso liegen zwei Leistungsdistributionssteuereinheiten 203m und 203s vor, um die komplette Funktionalität des Gerätes abbilden zu können. Die Temperatursignale 218 des Baseboards müssen über die Chipsatz-Busse 22 eingelesen werden. Ansonsten werden die gleichen Verfahren und Algorithmen für die Steuerung des Energieverbrauchs, der Temperaturbeanspruchung der Baugruppen und der Rechenleistung des Systems wie in Fig. 1 angewendet.The design of a computer device using a COM unit 226 has the goal of being able to use chipsets of different manufacturers and different computing power classes with only one baseboard module. Since the hardware interfaces 236 between the COM unit 226 and the baseboard are standardized, both assemblies can be developed separately. For this reason, two power distribution units 201m and 201s are used in such systems. Likewise, there are two power distribution control units 203m and 203s to map the complete functionality of the device. The baseboard temperature signals 218 must be read in via the chipset buses 22. Otherwise, the same methods and algorithms are used for the control of power consumption, temperature stress on the assemblies and computing power of the system as in FIG.
Das in Flg. 2 dargestellte Leistungsdistributionsschema für ein Computergerät mit einer COM- Einheit 226 kann gegebenenfalls auch um weitere Slave-Einheiten erweitert werden. Ebenso ist es möglich, die Funktionalität der Leistungsdistribution auf dem Baseboard so zu reduzieren, dass die komplette Steuerung über die Master-Leistungsdistributionsteuereinheit 203m abgewickelt wird. Dies wäre dann ein Sonderfall des in Fig. 2 dargestellten Blockdiagramms.The in Flg. 2, a power distribution scheme for a computing device having a COM unit 226 may optionally be extended to include further slave units. It is also possible to reduce the functionality of the power distribution on the baseboard so that the complete control is handled by the master power distribution control unit 203m. This would then be a special case of the block diagram shown in FIG.
Das Aufteilen der Hardware in den Computer-Geräten in COM-Einheiten 226 und in die Baseboard-Einheit zur Aufnahme der COMs hat dazu geführt, dass für die relevanten Anwendermärkte verschiedene Hardwareerweiterungsschnittstellen für COM-Einheit 236 entwickelt wurden. Beispiele für solche Schnittstellen sind, um nur einige zu nennen, die ETX- und ETXexpress-Spezifikationen.Splitting the hardware in the computer devices into COM units 226 and into the baseboard unit to accommodate the COMs has resulted in the development of various hardware expansion interfaces for COM unit 236 for the relevant user markets. Examples of such interfaces include, but are not limited to, the ETX and ETXexpress specifications.
Ein PC (Personal Computer) oder ein Computer-Gerät wird im Betrieb aus externen Energiequellen 25 versorgt. Zu solchen Energiequellen zählten AC-Spannungsquellen (Wechselspannung) oder DC-Spannungsquellen (Gleichspannung), welche entweder in Form eines DC-Netzes oder als Akkumulator bzw. Batterie vorliegen. In Fig. 3 ist ein ATX-Netzteii abgebildet, welches als „externes" Versorgungsspannungseinheit 24 öfters in Computer- Geräten verwendet wird. Als die Energiequelle 25 kann bei dieserA personal computer (PC) or computer device is powered from external power sources 25 during operation. Such energy sources included AC voltage sources (AC voltage) or DC voltage sources (DC voltage), which are either in the form of a DC network or as an accumulator or battery. 3, an ATX network is shown, which is often used in computer devices as an "external" power supply unit 24. As the power source 25 can be used in this
Versorgungsspannungseinheit ein AC-Netz im Bereich 11 OVAC bis 230VAC und 50Hz bis 60Hz verwendet werden. Fig. 4 zeigt eine „externe" Versorgungsspannungseinheit, welche ebenso aus einem AC-Netz gespeist wird, welche allerdings nur eine einzelne Hauptspannung 06 liefert. In Fig. 5 ist ein Beispiel für die Erzeugung der Hauptspannung 06 aus einem Akkumulator dargestellt, welches die Rolle der Energiequellen 25 übernimmt. Für die Versorgung von Notebooks und Laptops werden für „externe" Versorgungsspannungseinheit 24 gleichzeitig AC- und auch DC- Energiequellen 25 verwendet, um mit der Energie des AC- Netzes auch den als DC-Energiequelle verwendeten Akkumulator laden zu können.Supply voltage unit can be used in an AC network in the range 11 OVAC to 230VAC and 50Hz to 60Hz. 4 shows an "external" supply voltage unit, which is also fed from an AC network, which, however, only a single main voltage 06 supplies. FIG. 5 shows an example of the generation of the main voltage 06 from an accumulator, which assumes the role of the energy sources 25. For the supply of notebooks and laptops 24 for simultaneous "external" power supply unit 24 simultaneously AC and DC power sources 25 are used to load with the energy of the AC network and the accumulator used as a DC power source.
In PCs, Computern und Computer-Geräten kommt der Steuerung und Regelung des rechenleistungbezogenen Energieverbrauchs von Chipsätzen sowie der Überwachung ihres thermischen Verhaltens eine bedeutende Rolle zu. Vor allem der Energieverbrauch ist ein wichtiges Thema. Bei einem mobilen Gerät kann bei einer kleineren Verlustleistung eine längere Nutzungsdauer des Akkus erreicht werden. Der Energieverbrauch wirkt sich auch merklich auf die Senkung der Betriebskosten und Steigerung der Geräteeffizienz sowie auf die Lebensdauer seiner Baugruppen. Die Möglichkeiten, diesen Funktionsbereich erfolgreich zu gestallten, sind nicht nur vielfältig, sondern oft mit einem großen Aufwand verbunden. Eine konsequente Ausgestaltung der Chipsatzperformace für unterschiedliche Kriterien und Anforderungen in diversen Applikationen und das bei sich ständig änderndenIn PCs, computers and computer equipment, the control and regulation of the computing power consumption of chipsets and the monitoring of their thermal behavior play an important role. Above all, energy consumption is an important topic. With a mobile device, a longer power life of the battery can be achieved with a smaller power loss. Energy consumption also has a significant impact on reducing operating costs, increasing device efficiency, and extending the life of its assemblies. The possibilities to make this functional area successful are not only manifold, but often involve a great deal of effort. A consistent design of the chipset performance for different criteria and requirements in various applications and the constantly changing
Chipsatzeigenschaften und zugleich der Möglichkeit, im Rahmen eines Chipsatzes Prozessoren mit unterschiedlichem Verhalten einsetzen zu können, erfordert ein flexibles System, welches auch möglichst alle physikalischen Zusammenhänge zwischen der Rechenleistung, dem Leistungsverbrauch des Chipsatzes und des ganzen Gerätes, der aktuellen Temperatur der einzelnen Gerätebereiche (Thermalzonen) und der tatsächlichen zeitlichen Inanspruchnahme der Rechenleistung berücksichtigen und regeln kann. In den aus dem Stand der Technik bekannten Systemen werden bei weitem nicht alle genannten Möglichkeiten genutzt, zumal nicht in einer sinnvollen und effizienten Kombination.Chipset properties and at the same time the ability to use processors with different behavior in the context of a chipset requires a flexible system that also maximizes all physical relationships between the computing power, the power consumption of the chipset and the entire device, the current temperature of the individual device areas (thermal zones ) and the actual time utilization of the computing power can be considered and regulated. In the systems known from the prior art, not all options mentioned are used by far, especially not in a meaningful and efficient combination.
Als vorrangiges Ziel der vorliegenden Erfindung kann deshalb die Bereitstellung eines verbesserten Energiemanagementsystems und -Verfahrens für die unterschiedlichsten Arten von Rechnern und Computern sowie deren Chipsätzen genannt werden.Therefore, the primary object of the present invention may be to provide an improved power management system and method for a variety of types of computers and computers and their chipsets.
Dieses Ziel der Erfindung wird mit den Gegenständen der unabhängigen Patentansprüche erreicht. Merkmale vorteilhafter Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den jeweils davon abhängigen Ansprüchen. Offenbarung der ErfindungThis object of the invention is achieved with the subject matters of the independent claims. Features of advantageous developments of the invention will become apparent from the respective dependent claims. Disclosure of the invention
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung des Energieverbrauches und/oder der thermischen Belastung eines Computers und/oder dessen Halbleiterbauteile und/oder dessen Spannungsversorgungseinheit. Die Vorrichtung und das Verfahren eignen sich besonders zum Einsatz in Computern,The present invention relates to an apparatus and a method for controlling and / or regulating the energy consumption and / or the thermal load of a computer and / or its semiconductor components and / or its power supply unit. The device and the method are particularly suitable for use in computers,
Prozessorsystemen und ihren Netzteilen und betreffen insbesondere die Energieverwaltung in Computern und Prozessorsystemen bzw. -geraten. Die Erfindung liefert zudem ein Überwachungssystem zur Reduzierung ihrer thermischen Belastung. So bezieht sich die Erfindung auf ein Computersystem, eine Versorgungsspannungseinheit und/oder Regler zur Steuerung und Regelung des Energieverbrauches und thermischen Belastung in Computern. Die Vorrichtung umfasst eine Versorgungsspannungseinheit, die aus den Spannungen der externen Energiequellen eine oder mehrere geregelte und durch Spannungsregeleinheit mit der Leistungsreglereinheit einstellbare Hauptspannungen erzeugt. Die Vorrichtung weist weiterhin eine Leistungsdistributionseinheit auf, die die von der Versorgungsspannungseinheit über die Leitungen der Hauptspannungen gelieferte Leistung an den Chipsatz verteilen und beeinflussen kann. Weiterhin ist ein Chipsatz vorhanden, der eine Datenverarbeitungsfunktionalität zur Verfügung stellen kann. Mindestens eine Lüftersteuereinheit dient dazu, eine zusätzliche Kühlung des Chipsatzes und weiterer Komponenten zu gewährleisten. Ein Verlustleistungsregler, welcher entweder in der Leistungsdistributionssteuereinheit oder im Chipsatz oder in der „externen Versorgungsspannungseinheit untergebracht sein kann, sorgt für die Überwachung und Regelung des Energieverbrauchs sowie bei Bedarf für die Abkühlung des Chipsatzes auf sinnvolle Temperaturbereiche. Weiterhin ist bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen, dass die Leistungsaufnahme des Chipsatzes und der Peripheriekomponenten mindestens durch eine Leistungsmessungseinheit (L-Signale) ermittelt wird und durch den Verlustleistungsregler, welcher die für die Regelung des Energieverbrauchs notwendigen Einstellungen in den Chipsatz-Performance-Register (CPR) berechnen kann, geregelt wird, indem die TA-Signale der Temperaturmessungseinheit (T) und, wenn es möglich ist, auch der Auslastungsmessungseinheit (A) für die Berechnung in der Regelfunktion herangezogen werden. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Leistungsregeleinheit durch die Veränderung der Höhe der Hauptspannungen den effizientesten Arbeitspunkt derProcessor systems and their power supplies and in particular concern the power management in computers and processor systems or devices. The invention also provides a monitoring system for reducing its thermal load. Thus, the invention relates to a computer system, a supply voltage unit and / or controller for controlling and regulating the energy consumption and thermal load in computers. The device comprises a supply voltage unit that generates from the voltages of the external energy sources one or more regulated and adjustable by voltage regulation unit with the power controller unit main voltages. The apparatus further includes a power distribution unit that can distribute and affect the power delivered by the supply voltage unit via the lines of the main voltages to the chipset. Furthermore, there is a chipset that can provide data processing functionality. At least one fan control unit serves to ensure additional cooling of the chipset and other components. A power dissipation controller, which may be housed in either the power distribution control unit or the chipset or in the external power supply unit, provides monitoring and control of power consumption as well as cool down of the chipset to sensible temperature ranges as needed. Furthermore, it is provided in the device according to the invention that the power consumption of the chipset and the peripheral components is determined at least by a power measurement unit (L signals) and by the power loss controller, which the necessary settings for the control of energy consumption in the chipset performance register (CPR ) is controlled by the TA signals of the temperature measurement unit (T) and, if possible, the load measurement unit (A) are used for the calculation in the control function. Furthermore, it can be provided that the power control unit by changing the height of the main voltages the most efficient operating point of the
Leistungsdistributionseinheit ausregeln kann. Wahlweise kann mindestens einer der beiden Regler über die Kommunikationsmodule und das Kommunikationsinterface mit den Chipsatz- Performance-Registern verbunden sein, um die Auslastung des Chipsatzes und seine Leistungsentnahme aus den Chipsatzspannungen direkt zu beeinflussen. Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass mindestens einer der beiden Regler und/oder mit der Lüftersteuereinheit direkt oder indirekt verbunden ist, um die Kühlung zu steuern. In diesem Zusammenhang kann mindestens einer der beiden Regler auch betriebssystemunabhängig und autonom auf Grundlage der L-, T- und/oder TA-Signale der mindestes einen der Messeinheiten sowohl die Leistungsaufnahme des gesamten Computer-Gerätes als auch die Lüftersteuereinheit so regeln, dass die Energieaufnahme des Chipsatzes unter Aufrechterhaltung der angeforderten Datenverarbeitungsfunktionalität minimiert und/oder der Chipsatz ausreichend gekühlt wird.Power distribution unit. Optionally, at least one of the two regulators may be connected to the chipset performance registers via the communication modules and communication interface to directly affect the chipset utilization and its power dissipation from the chipset voltages. In addition, it can be provided that at least one of the two controllers and / or with the fan control unit directly or indirectly connected to control the cooling. In this context, at least one of the two regulators can also regulate operating system-independent and autonomous, based on the L, T and / or TA signals of the at least one of the measuring units, both the power consumption of the entire computer device and the fan control unit such that the energy consumption the chipset is minimized while maintaining the requested data processing functionality and / or the chip set is sufficiently cooled.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass im einem Verlustleistungsregler dem Leistungssignal (L-Signal) der Leistungsmessungen und/oder einer mathematischen algebraischen Funktion der L-Signale ein oder mehrere geeignete Temperatursignale (T-Signale) der Temperaturmesseinheiten (T) zugeordnet sind und zwar so, dass das T-Signalverhalten in dem gemessenen Bereich/Zone des Computer-Gerätes hauptsächlich auf das zugeordnete L-Signal zurückzuführen ist.According to a further embodiment of the invention, provision may be made for one or more suitable temperature signals (T signals) of the temperature measuring units (T) to be associated with the power signal (L signal) of the power measurements and / or a mathematical algebraic function of the L signals in a power loss controller are in such a way that the T-signal behavior in the measured area / zone of the computer device is mainly due to the assigned L-signal.
Weiterhin kann mindestens einer der beiden Regler und/oder so mit dem Chipsatz verbunden sein, dass er die Interrupt-Anforderungssignale des Chipsatzes empfängt sowie System Management und System Control Interrupt Interface (SMI/SCI)-Signale an den Chipsatz senden kann, um die Energieaufnahme des Chipsatzes zu regeln.Furthermore, at least one of the two regulators and / or may be connected to the chipset such that it receives the interrupt request signals of the chipset and can send system management and system control interrupt interface (SMI / SCI) signals to the chipset for power consumption to control the chipset.
Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass die Leistungsdistributionseinheit eine Leistungsmessungseinheit umfasst, die die über die Spannungsversorgungsleitungen des Chipsatzes übertragene Leistung misst, wobei deren Messwerte mittels der Leistungssignale an mindestens einer der beiden Regler und/oder übermittelbar sind. Zudem kann eine weitereIn addition, it may be provided that the power distribution unit comprises a power measurement unit which measures the power transmitted via the power supply lines of the chipset, the measured values of which are transmitted by means of the power signals to at least one of the two controllers and / or. In addition, another
Ausgestaltung der Erfindung vorsehen, dass die in den Chipsatz-Performance-Registern (CPR) abgelegten Werte die Leistungsdistributionseinheit und andere Komponenten der Chipsatz- Hardware auf Basis der „Enable"-Signale und/oder der Kontrollsignale und/oder des IO-Busses über die Leistungsdistributionseinheit und/oder der Chipset-Software so beeinflussen, dass die einzelnen Spannungsversorgungsleitungen des Chipsatzes so beeinflusst werden, dass diese trennbar geschaltet und/oder die Spannungspegel einzelner Leitungen und/oder diverse Taktfrequenzen des Chipsatzes entsprechend verändert werden.Embodiment of the invention provide that the stored in the chipset performance registers (CPR) values the power distribution unit and other components of the chipset hardware based on the "Enable" signals and / or the control signals and / or the IO bus on the Power distribution unit and / or the chipset software influence so that the individual power supply lines of the chipset are influenced so that they are connected separable and / or the voltage level of individual lines and / or various clock frequencies of the chipset are changed accordingly.
Gemäß einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung können die Einstellungen der beiden Regler über ein Bedienerinterface unter Benutzung von einem Kommunikationsinterface und/oder über eine Service- und Diagnoseeinheit mit dem Programmier- und Diagnose-Bus und/oder durch die Chipset-Software manuell bearbeitet werden. Weiterhin kann es sinnvoll sein, die Einstellungen der beiden Regler in einer Speichereinheit aufzubewahren und für die Weiter verarbeitung über das Kommunikationsinterface bei Bedarf zur Verfügung zu stellen. Eine weitere Variante der Erfindung kann vorsehen, dass die Vorrichtung eine Service- und Diagnose-Einheit umfasst, die mit den beiden Reglern über einen Programmier- und Diagnose- Bus und/oder mit dem Diagnosemodul verbunden ist, wobei die beiden Regler über die Service- und Diagnose-Einheit mit externen Geräten wie PCs, USB-Geräten etc. kommuniziert und/oder programmierbar ist.According to a further embodiment of the invention, the settings of the two controllers can be edited manually via a user interface using a communication interface and / or via a service and diagnostic unit with the programming and diagnostic bus and / or by the chipset software. Furthermore, it may be useful to store the settings of the two controllers in a memory unit and to provide for further processing via the communication interface if required. A further variant of the invention can provide that the device comprises a service and diagnosis unit which is connected to the two controllers via a programming and diagnostic bus and / or to the diagnostic module, the two controllers being connected via the service and diagnostic unit communicates with external devices such as personal computers, USB devices, etc., and / or is programmable.
Die Vorrichtung kann des Weiteren einen Signalgruppenbus umfassen, an dem sowohl die Leistungsdistributionssteuereinheit als auch der Chipsatz angeschlossen ist, wobei Signale zwischen der Leistungsdistributionssteuereinheit und dem Chipsatz übermittelbar sind bzw. ausgetauscht werden können.The apparatus may further comprise a signal group bus to which both the power distribution control unit and the chipset are connected, wherein signals may be communicated between the power distribution control unit and the chipset.
Die Leistungsdistributionssteuereinheit und die Regler können ggf. über einen I/O-Bus und/oder einen der Chipsatz-Busse mit dem Chipsatz verbunden sein, wobei die Leistungsdistributionssteuereinheit und die Regler über den I/O-Bus mit einem I/O-System des Chipsatzes kommunizieren und/oder programmierbar sind. Wahlweise können die Signale des I/O-Busses und/oder die SMI/SCI-Signale und/oder die INT-Request-Signale und/oder die L-, A- oder T-Signale auch über den Signalgruppenbus geführt sein. Zudem kann ggf. dieThe power distribution controller and controllers may be connected to the chipset via an I / O bus and / or one of the chipset buses, where the power distribution controller and the controllers are connected to an I / O system of the I / O bus via the I / O bus Chipset communicate and / or are programmable. Optionally, the signals of the I / O bus and / or the SMI / SCI signals and / or the INT request signals and / or the L, A or T signals can also be routed via the signal group bus. In addition, if necessary, the
Lüftersteuereinheit direkt mit mindestens einem der Regler verbunden sein. Wahlweise kann die Lüftersteuereinheit indirekt über den Signalgruppenbus mit mindestens einem der Regler verbunden sein.Fan control unit to be connected directly to at least one of the controller. Optionally, the fan control unit may be indirectly connected to at least one of the controllers via the signal group bus.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Vorrichtung in mindestens zwei Bereiche - dem Computer-on-Module (COM) als Master-Bereich und dem Baseboard als Slave-Bereich zur Aufnahme des Computers-on-Module (COM) - zusammen gebaut ist. Zudem kann die Vorrichtung eine Erweiterungsschnittstelle umfassen, an der mindestens eine weitere Computer On Modul (COM)-Zusatzeinheit anschließbar ist, und die eine äquivalente Implementierung der Energieverwaltung aufweist. Vorzugsweise kann die Erweiterungsschnittstelle zumindest den Signalgruppenbus und Hauptspannungen für die Leistungszufuhr für die COM-Versorgung verbindbar zur Verfügung stellen.Furthermore, it can be provided that the device is built together in at least two areas - the computer-on-module (COM) as a master area and the baseboard as a slave area for receiving the computer-on-module (COM). In addition, the device may include an extension interface to which at least one additional Computer On Module (COM) accessory unit is connectable, and which has an equivalent implementation of power management. Preferably, the expansion interface can provide at least the signal group bus and main power supply voltages for the COM supply.
Eine alternative Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann im Wesentlichen identisch wie eine der Vorrichtung gemäß einer der zuvor beschriebenen Ausführungsvarianten aufgebaut sein, wobei jedoch an Stelle eines Chipsatzes diverse Peripheriekomponenten wie z.B. Speichergeräte, Bildschirm, Tastatur, Audiogeräte etc vorgesehen sind, derenAn alternative embodiment of the device according to the invention may be constructed substantially identically to one of the devices according to one of the previously described embodiments, but instead of a chipset, various peripheral components such as e.g. Storage devices, screen, keyboard, audio equipment etc are provided, whose
Energieverbrauch durch die anstelle einer Master-Leistungsdistributionssteuereinheit mit dem Verlustleistungsregler vorgesehene Slave-Leistungsdistributionssteuereinheit mit dem Verlustleistungsregler entsprechend minimierbar betrieben werden kann. Hierbei kann zudem vorgesehen sein, dass die Baseboard-Einheit mindestens eine weitere Erweiterungsschnittstelle umfasst, an der kaskadierbar mindestens eine weitere Computer On Modul (COM)-Zusatzeinheit anschließbar ist. Diese Slave-Leistungsdistributionssteuereinheit kann bspw. über den Signalgruppenbus programmierbar sein.Power consumption can be operated by minimizing the power provided by the instead of a master power distribution control unit with the power dissipation controller provided slave power distribution control unit with the power dissipation controller. This can also be provided that the baseboard unit comprises at least one further extension interface, at the cascadable at least one further computer on-module (COM) additional unit can be connected. This slave power distribution control unit may, for example, be programmable via the signal group bus.
Vorzugsweise kann einer der vorhandenen Regler die Schaltvorrichtung schalten, und zwar so, dass im Standby-Zustand die weitere Schaltvorrichtung entfallen kann.Preferably, one of the existing controller switch the switching device, in such a way that in the standby state, the further switching device can be omitted.
Alle vorhandenen Regler können in der Hardware und/oder Software der „externen" Versorgungsspannungsspannungseinheit enthalten sein. Alternativ hierzu können auch einige oder alle Regler in der Software des Chipsatzes enthalten sein.All existing controllers may be included in the hardware and / or software of the "external" power supply voltage unit, or some or all of the controllers may be included in the software of the chipset.
Die vorliegende Erfindung umfasst weiterhin ein Verfahren zur Überwachung und Regelung des Energieverbrauchs von Chipsätzen unter Verwendung einer der Vorrichtungen gemäß einer der zuvor beschriebenen Ausführungsvarianten. Es sind folgende Verfahrensschritte vorgesehen:The present invention further includes a method for monitoring and controlling the power consumption of chipsets using one of the devices according to one of the previously described embodiments. The following method steps are provided:
- Empfang der L-, A-, und T-Signale des Chipsatzes und der Zustandssignale der Leistungsdistributionseinheit durch die Verlust- und Leistungsregler; - Berechnung des Minimums der möglichen Verlustleistung bei neuen Einstellungen der CPR durch die Auswertung der tabellarischen in der Speichereinheit abgelegten Funktion der Verlustleistung in Abhängigkeit von der A- und T-Werten;- receiving the L, A, and T signals of the chipset and the status signals of the power distribution unit by the loss and power controllers; - Calculation of the minimum of the power loss with new settings of the CPR by the evaluation of the tabulated function of the power loss stored in the memory unit as a function of the A and T values;
- Senden von neuen CPR-Einstellungen an die CPR zur Bereitstellung der minimalen Energie und/oder das Abspeichern der neuen Parameter in der Speichereinheit.Sending new CPR settings to the CPR to provide the minimum power and / or storing the new parameters in the memory unit.
Bei dem Verfahren kann zudem ein Empfang von „Power-Good"-Signalen derThe method may also receive "Power Good" signals from the
Leistungsdistributionseinheit und der IO-Signale vorgesehen sein. Weiterhin kann der Empfang von Eingangsleistungs-Messsignalen einer Leistungsmesseinheit vorgesehen sein. Darüber hinaus kann der Empfang weiterer Signale über den Signalgruppenbus vorgesehen sein. Zusätzlich können fnterrupt-Anforderungssignale des Chipsatzes (02) oder der Peripheriekomponenten empfangen werden. Zudem können ein „Power Down"- oder „Sleep"- Signal eines Ausschalttasters oder einer Standardschnittstelle wie Ethernet, WLAN etc des Chipsatzes oder der Peripheriekomponenten empfangen werden.Leistungsdistributionseinheit and the IO signals. Furthermore, the reception of input power measurement signals of a power measurement unit can be provided. In addition, the reception of further signals can be provided via the signal group bus. In addition, interrupt request signals of the chipset (02) or the peripheral components may be received. In addition, a "power down" or "sleep" signal of a switch-off button or a standard interface such as Ethernet, WLAN etc of the chipset or the peripheral components can be received.
Bei der Berechnung kann ein Thermalmodell verwendet werden, das die Korrelation der Leistungsaufnahme zur Wärmeentwicklung, und/oder einer aktuellen Temperatur zur Wärmeentwicklung und/oder der Auslastung zur Wärmeentwicklung des Chipsatzes oder der Peripheriekomponenten beschreibt. Dieses Thermalmodell kann in vorteilhafter weise zur Berechung der minimalen Leistungsaufnahme verwendet werden. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Berechnungsvorschrift der Regler für jeden Chipsatz oder für die Peripheriekomponenten mittels der Service I/O-Einheit oder dem I/O-Bus anpassbar ist. Bei der Berechnung können ggf. die maximale und minimale Arbeitstemperatur und bevorzugte U/F-Arbeitspunkte oder U/F-Arbeitsbereiche des Chipsatzes oder der Peripheriekomponenten als Randbedingung berücksichtigt werden. Die Berechnung kann zudem eine adaptive Anpassung der Reglerparameter an die tatsächlichen Gegebenheiten unter Berücksichtigung der LAT-Signale vornehmen.In the calculation, a thermal model may be used that describes the correlation of power consumption to heat generation, and / or a current temperature for heat generation, and / or the heat buildup utilization of the chipset or peripheral components. This thermal model can be used advantageously to calculate the minimum power consumption. Furthermore, it can be provided that the calculation rule of the controller can be adapted for each chipset or for the peripheral components by means of the service I / O unit or the I / O bus. When calculating, the maximum and minimum operating temperature and preferred U / F operating points or U / F operating ranges of the chipset or peripheral components may be considered as constraints. The calculation can also make an adaptive adaptation of the controller parameters to the actual conditions taking into account the LAT signals.
Eine weitere Ausführungsform des Verfahrens sieht vor, dass das Senden des Weiteren ein Senden von System-Management- und System-Control-Interrupt-Interface-Signalen (SMI/SCI) zur Steuerung des Chipsatzes und/oder der Peripheriekomponenten umfasst. Wahlweise können darüber hinaus Steuersignale an den Signalgruppenbus gesendet werden. Weiterhin können Kontrollsignale der Leistungs-Schaltvorrichtung gesendet werden, welche die Leistungsschalteinheit steuern. Auch kann es sinnvoll sein, weitere Steuersignale an die Lüftereinheit zu senden. Darüber hinaus kann es vorteilhaft sein, „Enable"-Signale für die Schaltung von Spannungen und Frequenzen an die Leistungsdistributionseinheit zu übermitteln.A further embodiment of the method provides that the transmission further comprises sending system management and system control interrupt interface (SMI / SCI) signals to control the chipset and / or the peripheral components. Optionally, control signals can also be sent to the signal group bus. Furthermore, control signals of the power switching device can be sent, which control the power switching unit. It may also be useful to send further control signals to the fan unit. In addition, it may be advantageous to provide "Enable" signals for the switching of voltages and frequencies to the power distribution unit.
Zudem kann vorgesehen sein, dass das Senden des Weiteren das Senden von Status- und Diagnosesignalen über den Service I/O-Bus an die Service I/O Einheit und/oder über den UO- Bus an das I/O-System des Chipsatzes oder der Peripheriekomponenten umfasst. Das Senden kann des Weiteren das Senden von Abschaltsignalen an einzelne Controller des Chipsatzes oder der Peripheriekomponenten, insbesondere an Ethernet-, SATA-Controller und ähnliches, umfassen.In addition, it can be provided that the transmission further the sending of status and diagnostic signals via the service I / O bus to the service I / O unit and / or via the UO bus to the I / O system of the chipset or of the peripheral components. The transmission may further include transmitting shutdown signals to individual controllers of the chipset or peripheral components, particularly to Ethernet, SATA controllers, and the like.
Zusammengefasst sieht die Erfindung einen PC, Computersystem oder ein Computer-Gerät mit einer Versorgungsspannungseinheit vor. Die oben angesprochenen Möglichkeiten der Reduzierung des Energieverbrauchs von Chipsätzen sowie der Überwachung ihrer thermischen Verhaltens können durch die Erweiterung der bestehenden oben beschriebenen Systeme nachhaltig verbessert werden. Dabei wird berücksichtigt, dass die Verlustleistung eines Computersystems von zwei physikalischen Größen abhängig ist. Eine diese Größen ist die Arbeitstemperatur der Systemkomponenten und die zweite Größe ist die Höhe der Hauptspannungen der Leistungszufuhr, welche von der Leistungsdistributionseinheit für die Erzeugung der unterschiedlichen Versorgungsspannungen des Chipsets erforderlich sind.In summary, the invention provides a PC, computer system or a computer device with a supply voltage unit. The above-mentioned possibilities of reducing the energy consumption of chipsets and monitoring their thermal behavior can be sustainably improved by extending the existing systems described above. It is considered that the power loss of a computer system depends on two physical quantities. One such quantity is the operating temperature of the system components and the second size is the magnitude of the main power supply voltages required by the power distribution unit to produce the different supply voltages of the chipset.
Bei der Implementierung einer ersten Lösung kann die Regelung der Verlustleistung bzw. der thermischen Belastung des Systems durch einen adaptiven Regler verwirklich werden, welcher in der Lage ist in einer mehrdimensionalen funktionellen Abhängigkeit der Verlustleistung des Chipsatzes von der Temperatur, der Höhe der Hauptspannungen und der Einstellungen der Chipsatz-Performanc-Register (CPR) sowie der Höhe der Inanspruchnahme der Rechenleistung (Auslastung des Systems) das Minimum zu finden. Der erfindungsgemäße Regler kann weiterhin adaptive Eigenschaften aufweisen und seine Reglereinstellungen im laufenden Betrieb nachkorrigieren. Ebenso kann er mit den vorgegebenen und gespeicherten Reglerparametern die Aufgabe des Findens des Minimums der Verlustleistung erfüllen. Dieser Regler kann sowohl die Höhe der Hauptspannungen als auch die Werte der Einstellungen in den CPR in Abhängigkeit der gemessenen Temperaturen, der Systemauslastung und dem gemessenen Leistungsverbrauch als auch nur in Abhängigkeit der gemessenen Temperaturen und dem gemessenen Leistungsverbrauch ermitteln, da indirekt die Verlustleistung bezogen auf die Temperatur der Komponenten ein Maßstab für die Auslastung ist. Die ermittelten Werte werden in die CPR übertragen und die Versorgungsspannungseinheit erhält die einzustellenden Spannungswerte der Hauptspannungen.In the implementation of a first solution, the regulation of the power loss or the thermal load of the system can be realized by an adaptive controller, which is able to find the minimum in a multi-dimensional functional dependency of the chipset's power dissipation on the temperature, the magnitude of the main voltages and the settings of the chipset performance registers (CPR) as well as the amount of computing power (utilization of the system). The regulator according to the invention can furthermore have adaptive properties and can correct its regulator settings during operation. Likewise, he can fulfill the task of finding the minimum of the power loss with the predetermined and stored controller parameters. This controller can determine the magnitude of the main voltages as well as the values of the settings in the CPR depending on the measured temperatures, the system load and the measured power consumption as well as only on the measured temperatures and the measured power consumption, because indirectly the power loss related to the Temperature of the components is a measure of the load. The determined values are transferred to the CPR and the supply voltage unit receives the voltage values of the main voltages to be set.
Bei der Implementierung einer zweiten Lösung werden für die Regelung der Verlustleistung bzw. der thermischen Belastung des Systems getrennte Regler verwendet. Eine Art der Regler in Form der Leistungsreglereinheit regelt die Höhe der Hauptspannungen, und für die Einstellungen der CPR werden weitere Regler wie oben beschrieben verwendet. Diese getrennten Regler können ebenso als adaptive Regler eingesetzt werden. In diesem Fall kann bei dieser Implementierungsart auch der eine oder der andere Regler weggelassen gegebenenfalls auch modifiziert werden, abhängig davon, welche Verlustleistungseigenschaften der Chipsatz aufweist und welche Funktionalität gefordert ist.In the implementation of a second solution, separate regulators are used to control the power dissipation or thermal load of the system. One type of regulator in the form of the power regulator unit regulates the level of the main voltages and for the settings of the CPR further regulators are used as described above. These separate controllers can also be used as adaptive controllers. In this case, one or the other controller may also be omitted in this type of implementation, if necessary also modified, depending on which power loss characteristics the chipset has and which functionality is required.
Eine weitere Eigenschaft des erfindungsgemäßen Systems ist das optionale Vorhandensein eines Thermalmodels des Systems in der Struktur des adaptiven Verlustleistungsreglers. Der Grund für die Einführung eines Thermalmodels des Systems besteht darin, dass es möglich ist, mit einem solchen Model die Zieltemperatur des Systems bei der Kenntnis der vorliegenden und vergangenen Leistungsentnahme aus der externen Energiequelle anzugeben und mit dieser Information entsprechende Maßnahmen für die Reduzierung der Verlustleistung und damit der Verlangsam ung des Temperaturanstieges anzuleiten. Mit steigenden Temperaturen im und um ein Computer-Gerät steigt auch zwangsweise die Verlustleistung im Gerät weiter. Dieses Phänomen führt erneut zu Steigerung der Temperatur, bis schließlich die Übertemperaturschutzmechanismen das Gerät bzw. den Computer abschalten und/oder die Verarbeitungsgeschwindigkeit der Daten reduzieren (Reduzierung der Verlustleistung). Wird allerdings die Verarbeitungsgeschwindigkeit reduziert, so dauert die Abarbeitung einer Rechenaufgabe länger. Damit steigt aber üblicherweise der Energieverbrauch, da die physikalische Optimierung der Chips im Silicon von den Chipherstellern zwangsweise für die maximale Rechengeschwindigkeit durchgeführt wird. Dieses Phänomen muss besonders bei der Auslegung einer passiven Kühlung der Geräte berücksichtigt werden. Besonders bei passiven Kühlverfahren, wo durch die Reduzierung der Rechenleistung die Verlustleistung gesenkt werden kann, besteht das Problem, dass bei Überschreitung einer bestimmten Temperatur die Ausregelung der eingestellten Temperatur mit der minimalen Verlustleistung (langsamste Datenverarbeitung) nicht möglich ist und das Gerät für eine Abkühlungsphase abgeschaltet werden muss. Die Folge ist, dass die Systeme für eine wesentlich geringere Umgebungstemperatur für den Betrieb zugelassen werden müssen. Die erfindungsgemäße Einrichtung ermöglicht die optimale Regelung dieser Zusammenhänge durch die Implementierung eines einfachen Thermalmodels des Systems. Dadurch ist es möglich, aus den gemessenen Temperatur- und Leistungswerten die Temperatur vorausschauend zu bestimmen und entsprechend sinnvolle Temperaturverhaltensmechanismen des Computersystems einzustellen.Another feature of the inventive system is the optional presence of a thermal model of the system in the structure of the adaptive power dissipation controller. The reason for the introduction of a thermal model of the system is that it is possible with such a model to specify the target temperature of the system in the knowledge of the present and past power draw from the external energy source and with this information appropriate measures for the reduction of power loss and thus to guide the slowdown of the temperature rise. With increasing temperatures in and around a computer device, forcibly increases the power loss in the device. This phenomenon again raises the temperature until finally the overtemperature protection mechanisms shut down the device or computer and / or reduce the processing speed of the data (reduction of power dissipation). However, if the processing speed is reduced, the processing takes a Calculation task longer. However, this usually increases the energy consumption since the physical optimization of the chips in the silicon is forcibly performed by the chip manufacturers for the maximum computing speed. This phenomenon must be taken into account especially when designing a passive cooling of the devices. Particularly in passive cooling methods, where the reduction of the computing power, the power loss can be reduced, there is the problem that when exceeding a certain temperature, the adjustment of the set temperature with the minimum power loss (slowest data processing) is not possible and turned off the device for a cooling phase must become. The result is that the systems must be approved for operation at a much lower ambient temperature. The device according to the invention makes it possible to optimally regulate these relationships by implementing a simple thermal model of the system. This makes it possible to predictively determine the temperature from the measured temperature and power values and to set correspondingly meaningful temperature behavior mechanisms of the computer system.
Bei der Implementierung einer weiteren Lösung weist das Computer-Gerät eine Baseboard- Einheit zur Aufnahme der COM-Einheiten auf. Die beiden Einheiten sind über eine standardisierte Schnittstelle miteinander verbunden. Deswegen muss die erfindungsgemäße Kommunikation und der Datenaustausch an die Aufteilung des Chipsatzes auf die beiden Einheiten berücksichtigt werden. Die Vorgehensweise bei der Regelung des Energieverbrauchs und der Reduzierung der thermischen Belastung der Baugruppen bleibt davon unberührt. Die Funktionalität und damit auch die Effizienz des Computer-Gerätes kann jede Zeit abhängig vom Aufwand reduziert werden.When implementing another solution, the computing device has a baseboard unit to accommodate the COM devices. The two units are interconnected via a standardized interface. Therefore, the communication according to the invention and the data exchange to the division of the chipset to the two units must be considered. The procedure for controlling the energy consumption and reducing the thermal load on the assemblies remains unaffected. The functionality and thus the efficiency of the computer device can be reduced any time depending on the effort.
Bei einem Computer-Gerät mit einer COM-Baugruppe kann eine weitere Energieeinsparung gegenüber dem Stand der Technik erreicht werden. Der Bekannte S5-Zustand der x86- Architektur (S5=System ist ausgeschaltet, vgl. z.B. Wikipedia: Standby-Modus (PC); http://de.wikipedia.org/wiki/Standby-Modus_(PC); Mai, 2009) sieht die Versorgung von Teilen des Chipsatzes vor, welcher einen Energieverbrauch von mehreren hundert Milliwatt benötigt, um die Aufwach-Funktionen (Wake-Up-Funktionen über z.B. Wake-On-LAN, Wake-On-Power- Taster) zu realisieren. Die Einführung eines weiteren Standby-Zustandes der COM-Baugruppe mit einem Energieverbrauch in μW-Bereich mit nur der Aufwachfunktion des Systems mit dem Power-Taster macht die Leistungsschalteinheit des Baseboards überflüssig, da die Hauptspannungen für die Leistungszufuhr nicht ein- und ausgeschaltet werden müssen. Die Verlustleistung, welche im Normalbetrieb und vor allem bei maximaler Strombelastung des Schalters anfällt, kann eingespart werden.In a computer device with a COM module, a further energy saving over the prior art can be achieved. The well-known S5 state of the x86 architecture (S5 = system is switched off, see eg Wikipedia: Standby mode (PC), http://de.wikipedia.org/wiki/Standby-Mode_(PC), May, 2009 ) provides for the supply of parts of the chipset, which requires a power consumption of several hundred milliwatts to realize the wake-up functions (wake-up functions via, for example, Wake-On-LAN, Wake-On-Power button). The introduction of a further standby state of the COM module with a power consumption in the μW range with only the wake up function of the system with the power button eliminates the power switching unit of the baseboard, since the main power supply voltages do not have to be switched on and off. The power loss, which in normal operation and especially at maximum current load of Switch incurred, can be saved.
In anderen Ausführungsformen mit mehreren COM-Einheiten auf einer Baseboard-Einheit kann das Computer-Gerät um weitere Regler erweitert werden. Ebenso ist es möglich das Computer- Gerät (vgl. z.B. Fig. 8 und Fig. 9) beliebig in einzelne thermische Zonen einzuteilen und für jede Zone die gezeigten Regler einzuführen.In other embodiments with multiple COM units on a baseboard unit, the computer device may be extended by further controllers. It is also possible to arbitrarily divide the computer device (see, for example, Figures 8 and 9) into individual thermal zones and to introduce the controllers shown for each zone.
Um eine effiziente Entwicklung und Wartung des Gesamtsystems zu ermöglichen, kann die erfindungsgemäße Einrichtung um weitere Funktionseinheiten ergänzt werden. Die Service und Diagnoseeinheit ermöglicht die Durchführung von Monitoringfunktionen für alle bzw. fast alle Versorgungsspannungen der erfindungsgemäßen Einrichtung auch ohne Vorhandensein oder Betrieb des laufenden Chipsatzes. Auch ist es möglich, im laufenden Betrieb aus derIn order to enable efficient development and maintenance of the overall system, the device according to the invention can be supplemented by further functional units. The service and diagnostic unit enables the implementation of monitoring functions for all or almost all supply voltages of the device according to the invention even without the presence or operation of the current chipset. Also, it is possible to run out of the
Leistungsmessung gegebenenfalls die Richtigkeit der Arbeitsweise der Einrichtung zu erkennen und durch ein weiteres externes System, welches durch ein Standard-Bus verbunden ist, zu visualisieren. Diese Funktion erleichtert eine schnelle Untersuchung der Probleme während der Designphase eines Gerätes und ermöglicht darüber hinaus seine Ferndiagnose.Performance measurement, where appropriate, to recognize the correctness of the operation of the device and visualized by another external system, which is connected by a standard bus. This feature makes it easy to quickly investigate problems during the design phase of a device and also allows remote diagnostics.
Kurzbeschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Weitere Einzelheiten, Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung und bei Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen deutlich. So zeigen:Further details, objects and advantages of the invention will become apparent from the following detailed description of the embodiments of the invention and with reference to the accompanying drawings. To show:
Fig. 1 ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispieles eines PCs, Computers oder Computer- Gerätes gemäß bekanntem Stand der Technik;Fig. 1 is a block diagram of an embodiment of a personal computer, computer or computer device according to the known art;
Fig. 2 ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispieles eines PCs, Computers oder Computer- Gerätes als Stand der Technik, welches mit einer Computer On Module (COM)-Baugruppe aufgebaut wurde und deswegen um weiter Einheiten der Leistungsdistribution erweitert werden muss;FIG. 2 is a block diagram of an embodiment of a prior art personal computer, computer, or computer device constructed with a Computer On Module (COM) assembly and, therefore, further extended by units of power distribution; FIG.
Fig. 3 ein ATX-Netzteil als eine von mehreren Möglichkeiten der Umsetzung der „externen" Versorgungsspannungseinheit als Stand der Technik;3 shows an ATX power supply as one of several ways of implementing the "external" power supply unit as prior art;
Fig. 4 ein Netzteiladapter als eine der mehreren Möglichkeiten der Umsetzung der „externen" Versorgungsspannungseinheit als Stand der Technik; Fig. 5 ein Blockschaltbild einer SMART-Batterie; es stellt den Stand der Technik dar und zeigt, wie die „externe" Versorgungsspannungseinheit mit der externen Energiequelle in Formen einer DC-Spannung versorgt werden kann;4 shows a power supply adapter as one of the several possibilities of implementing the "external" supply voltage unit as prior art; Fig. 5 is a block diagram of a SMART battery; it represents the state of the art and shows how the "external" supply voltage unit can be supplied with the external power source in forms of DC voltage;
Fig. 6 ein Zustandsdiagramm des μSleep-Verfahrens (Quelle: Lawrence S. Brakmo, Deborah A. Wallach, Marc A. Viredaz; „μSleep: A Technique for Reducing Energy Consumption in Handheld Devices"; The International Conference on Mobile Systems, Applications, and Services; Boston, Massachusetts, USA, 6-9 June 2004) als Stand der Technik;Fig. 6 is a state diagram of the μSleep method (Source: Lawrence S. Brakmo, Deborah A. Wallach, Marc A. Viredaz, "μSleep: A Technique for Reducing Energy Consumption in Handheld Devices"; and Services; Boston, Massachusetts, USA, 6-9 June 2004) as prior art;
Fig. 7 ein Zustandsdiagramm des ACPI-Systems (Quelle: Hewlett-Packard Corporation; Intel Corporation; Microsoft Corporation; Phoenix Technologies Ltd.; Toshiba Corporation; „Advanced Configuration and Power Interface (ACPI)"-Spezifikation; December 30, 2005) als Stand der Technik;Fig. 7 is a state diagram of the ACPI system (Source: Hewlett-Packard Corporation, Intel Corporation, Microsoft Corporation, Phoenix Technologies Ltd, Toshiba Corporation; Advanced Configuration and Power Interface (ACPI) Specification, December 30, 2005) State of the art;
Fig. 8 ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispieles der Erfindung als PC, Computer oder Computer-Gerät;Fig. 8 is a block diagram of an embodiment of the invention as a PC, computer or computer device;
Fig. 9 ist ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispieles mit einer COM-Baugruppe;Fig. 9 is a block diagram of an embodiment with a COM assembly;
Fig. 10 ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispieles mit der Implementierung des Verfahrens der adaptiven Verlustleistungsregler;10 is a block diagram of an embodiment implementing the method of adaptive power dissipation controllers;
Fig. 11 ein Beispiel eines einfachen Thermalmodels eines Computer-Gerätes und die dazugehörige Temperatursimulation;11 shows an example of a simple thermal model of a computer device and the associated temperature simulation;
Fig. 12 ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispieles der Leistungs- und Spannungs-Regler mit einer DC-Ladeeinheit in der „externen" Versorgungsspannungseinheit.12 is a block diagram of an embodiment of the power and voltage regulators with a DC charging unit in the "external" power supply unit.
Die Erfindung kann in verschiedenen Modifizierungen und alternativen Gestaltung ausgeführt werden, doch in den Zeichnungen sind bestimmte Zusammenhänge und Ausführungsbeispiele derselben als Beispiel gezeigt und werden hier im Einzelnen beschrieben.The invention may be embodied in various modifications and alternative forms, but certain contexts and embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will be described in detail herein.
Arten zur Ausführung der ErfindungModes for carrying out the invention
In den Fig. 8 und Fig. 9 sind Blockdiagramme von Ausführungsbeispielen eines erfindungsgemäßen Computer-Gerätes gezeigt. Die „externe" Versorgungsspannungseinheit 24, welche für die Leistungsdistributionseinheit 01 die Hauptspannungen 06 erzeugt, enthält eine Spannungsregeleinheit 852, mit der die Höhe der durch den Leistungsregler 851 eingestellten Sollwerte geregelt oder gestellt werden. Mindesten eine der Leistungsmesseinheiten 810, 811, 812, 912 liefert mindestens einem der Leistungsregler 851, 850, 950 die aktuellen Energieverbrauchwerte, womit es möglich ist, durch die Veränderung der Höhe der Hauptspannungen 06 den effizientesten Arbeitspunkt derFIGS. 8 and 9 show block diagrams of exemplary embodiments of a computer device according to the invention. The "external" supply voltage unit 24, which generates the main voltages 06 for the power distribution unit 01, contains a voltage regulation unit 852 for controlling or setting the level of the set values set by the power controller 851. At least one of the power meter units 810, 811, 812, 912 provides the current power consumption values to at least one of the power regulators 851, 850, 950, thereby making it possible to obtain the most efficient operating point by changing the magnitude of the principal voltages 06
Leistungsdistributionseinheiten 01, 201m, 201s auszuregeln. Die Leistungsmesseinheit 810 ermittelt die Leistung der externen Energiequelle 25 und/oder die Leistung der Hauptspannungen 06. Ebenso kann die Leistungsmessung in den Hauptspannungen 06 durch eine außerhalb der „externen" Versorgungsspannungseinheit 24 untergebrachte Leistungsmesseinheit 811 bewerkstelligt werden. Eine weitere Leistungsmesseinheit 812 ermittelt den Leistungsverbrauch in den festgelegten Teilen des Chipsatzes 02. Unter dem Chipsatz 02 sind im vorliegenden Zusammenhang alle Halbleiterchips (ICs) zu verstehen, die an der Verarbeitung von Informationen im Rechner teilnehmen, so dass grundsätzlich auch der/die Hauptprozessor (CPU) hierzu zählen. Dabei wird den Leistungssignalen (L-Signal) 835 der Leistungsmessungen 812, 811 und/oder 810 und/oder einer mathematischen algebraischen Funktion und/oder der über das Kommunikationsinterface 849 gelieferten L-Signalen ein oder mehrere geeignete Temperatursignale (T-Signale) der Temperaturmesseinheiten (T) 12 zugeordnet und zwar so, dass das T-Signalverhalten in dem gemessenen Punkt/Bereich/Zone des Computer-Gerätes hauptsächlich auf das zugeordnete L-Signal zurückzuführen ist. Wenn es möglich und sinnvoll ist, wird der L- und T-Signalgruppe ein Auslastungssignal (A-Signal) 10 zugeordnet. Das L- und A-Signal können durch entsprechende Chipsatz-Performance-Register (CPR) 32 verändert werden, was wiederum Einfluss auf die T-Signale hat. Das Beeinflussen der CPR und die Berechnung ihrer Einstellungen übernimmt einer der adaptiven Verlustleistungsregler 851, 850, 950.Power distribution units 01, 201m, 201s. The power measurement unit 810 determines the power of the external power source 25 and / or the power of the main voltages 06. Also, the power measurement in the main voltages 06 can be accomplished by a power measurement unit 811 located outside the "external" power supply unit 24. Another power measurement unit 812 determines the power consumption in In the present context, chipset 02 is to be understood as meaning all semiconductor chips (ICs) which participate in the processing of information in the computer, so that in principle also the main processor (CPU) counts for this purpose Power signals (L signal) 835 of the power measurements 812, 811 and / or 810 and / or a mathematical algebraic function and / or the L signals supplied via the communication interface 849 one or more suitable temperature signals (T signals) of the temperature measurement units (T) 12 assigned and z was such that the T signal behavior in the measured point / area / zone of the computer equipment is mainly due to the assigned L signal. If possible and appropriate, the L and T signal group is assigned a load signal (A signal) 10. The L and A signals can be changed by appropriate chipset performance registers (CPR) 32, which in turn affects the T signals. The influencing of the CPR and the calculation of its settings is carried out by one of the adaptive power loss controllers 851, 850, 950.
Ein klassisches Beispiel für eine Gruppe der LTA-Signale und der dazugehörigen CPR-Werte ist die Temperaturmessung eines Prozessors (T-Signal), Leistungsmessung des Core- Spannungsreglers (L-Signal) und seine zeitliche Auslastungsmessung in [%] (A-Signal), welche beispielsweise durch die Betriebssystemsoftware ermittelt wird (vgl. WindowsXP, Prozessorauslastung). Das L-Signal und A-Signal können z.B. durch die Auswahl der Core- Spannung und der Prozessorfrequenz in den Registern des Prozessors (CPR) beeinflusst werden. Die Übermittlung der diversen Leistungssignale zu den Verlustleistungsreglern 851 und/oderA classic example of a group of LTA signals and associated CPR values is the temperature measurement of a processor (T signal), power measurement of the core voltage regulator (L signal), and its time utilization measurement in [%] (A signal) , which is determined, for example, by the operating system software (see Windows XP, processor utilization). For example, the L signal and A signal may be affected by the selection of the core voltage and the processor frequency in the registers of the processor (CPR). The transmission of the various power signals to the power dissipaters 851 and / or
850 und/oder 950 kann auch über die Chipsatzhardware 34 und die Chipsatz-Busse und Gesamtsystem-Signalgruppenbusse 22 erfolgen.850 and / or 950 may also be via the chipset hardware 34 and the chipset buses and overall system signal group buses 22.
In der Speichereinheit 855 werden die durch den Bediener über das Bedienerinterface 854 oder durch den adaptiven Verlustleistungsregler 850 und/oder 950 und/oder 851 ermittelten Parameter und Einstellungen der Regler 850 und/oder 950 und/oder 851 gespeichert. Dazu zählen die Informationen über die gewünschten Arbeitsmodes der Regler (z.B. Model =minimaler Energieverbrauch, Mode2=Zieltemperatur max. Tx[0C], usw.), die tabellarische Funktion Pv= f(CPR, T1 A, Kp) mit CPR: Chipsatz-Performace-Register- Einstellungen, T: Temperaturarbeitspunkt, A: Auslastungsarbeitspunkt, Kp: Korrekturparameter (adaptive Anpassung der Arbeitspunkte und Normierungsumrechnung für den Leistungsvergleich), Diagnose- und Service-Einstellungen, minimale und maximale Arbeitsbereiche der Hauptspannungen 06, minimale und maximale zugelassene Arbeitstemperaturen Tajnax/min und Tmax/min und andere Informationen, welche die Funktionsweise der hier beschriebenen Vorrichtung beeinflussen und in der Beschreibung erwähnt sind.The memory unit 855 stores the parameters and settings of the controllers 850 and / or 950 and / or 851 determined by the operator via the user interface 854 or by the adaptive power dissipation controllers 850 and / or 950 and / or 851. This includes the information about the desired operating modes of the controllers (eg model = minimum energy consumption, Mode2 = target temperature max Tx [ 0 C], etc.), the tabular function Pv = f (CPR, T 1 A, Kp) with CPR: Chipset performance register settings, T: temperature operating point, A: workload utilization point, Kp: correction parameters (adaptive adjustment of operating points and normalization conversion for performance comparison), diagnostics and service settings, minimum and maximum working ranges of principal stresses 06, minimum and maximum permitted Working temperatures Tajnax / min and Tmax / min and other information that affect the operation of the device described herein and are mentioned in the description.
Wie in Fig. 10 gezeigt, werden in der Regelschleife mindestens eines der Reglers 850, 950 undAs shown in FIG. 10, in the control loop, at least one of the regulators 850, 950 and
851 zuerst die momentanen CPR-, L-, Ta-, T-und A-Werte der CPR-, L-, Ta-, T-und A-Signale wie 09, 835, 836, 853, etc eingelesen. Mit den oben genannten Werten ist es möglich, ein Minimum oder mehrere Minima für den Verlustleistungswert Pv_min aus den tabellarisch abgelegten Funktion Pv= f(CPR, T, A, Kp) zu ermitteln.851 first read in the instantaneous CPR, L, T, T, and A values of the CPR, L, T, T, and A signals such as 09, 835, 836, 853, etc. With the abovementioned values, it is possible to determine a minimum or several minima for the power loss value Pv_min from the function Pv = f (CPR, T, A, Kp) stored in tabular form.
Für das vorliegende thermische Model werden aus den Leistungswerten die Zieltemperaturen berechnet. Der Abstand zwischen der momentanen und der Zieltemperatur Tz sowie die Werte für die thermischen Konstanten (thermische Widerstände und Kapazitäten) ermöglichen die Beurteilung des Temperaturverhaltens des Computer-Gerätes. Mit dem Temperaturwert T=Tz können die Minimas für den Verlustleistungswert Pv_min aus den tabellarisch abgelegten Funktion Pv= f(CPR, T=Tz1 A, Kp) ermittelt und anschließend die Auswahl der besten alternativen Einstellungen der CPR getroffen werden.For the present thermal model, the target temperatures are calculated from the power values. The distance between the current and the target temperature Tz and the values for the thermal constants (thermal resistances and capacitances) allow the temperature behavior of the computer to be assessed. With the temperature value T = Tz, the minimas for the power loss value Pv_min can be determined from the table-based function Pv = f (CPR, T = Tz 1 A, Kp) and then the selection of the best alternative settings of the CPR can be made.
Im Rahmen des Regelungsalgorithmus wird der Vergleich der abgespeicherten und der tatsächlichen Werte der Pv= f(CPR, T, A, Kp)-Funktion durchgeführt und gegebenenfalls wird die Korrektur durchgeführt. Der Regler kann adaptiv betrieben werden. Ein sehr wichtiger Aspekt der bei der Realisierung eines Ausführungsbeispieles des gesamten Computer-Gerätes ist die Möglichkeit der Implementierung der Regler 850 und/oder 950 und/oder 851 in der Software des Chipsatzes. In diesem Fall muss zwar auf bestimmte Service- und Diagnose Dienste, welche bei einem ausgeschalteten Chipsatz zur Verfügung stehen verzichtet werden, die Realisierung benötigt allerdings in diesem Fall sehr wenig Hardware Komponenten das heist nur die Leistungsmessungseinheiten 812 und/oder 811 und/oder 810 und eine Spannungsregler/Spannungssteller-Einheit 852.As part of the control algorithm, the comparison of the stored and the actual values of the Pv = f (CPR, T, A, Kp) function is performed and, if necessary, the correction is performed. The controller can be operated adaptively. One very important aspect of implementing one embodiment of the entire computing device is the ability to implement the controllers 850 and / or 950 and / or 851 in the software of the chipset. In this case, although certain service and diagnostic services that are available when the chipset is switched off must be dispensed with, in this case the implementation requires very few hardware components, that is, only the power measurement units 812 and / or 811 and / or 810 and a voltage regulator / voltage regulator unit 852.
Ein weiteres Merkmal der erfindungsgemäßen Einrichtung besteht darin, dass die Verlustleistungsregler 850 und/oder die Leistungsregereinheit 851 für mehrere Bereiche und Zonen kaskadierbar sind und in einem Master-Slave-Prinzip unter Verwendung der Chipsatz- Busse 22 untereinander vernetzt sind und Informationen austauschen können. Dadurch ist das System erweiterbar und offen für weitere Anforderungen. Vor allem lassen sich dadurch offene Lösungen, welche im Bereich der COM-Technologien genutzt werden müssen, modular verwirklichen. Vorzugsweise besteht eine erfindungsgemäße Leistungsdistributionssteuereinheit 03 und/oder 203s und oder 203m aus zwei Teilen. Der erste Teil beinhaltet einen Embedded Mikrocontroller, welcher über einen Bus an eine programmierbare Logik, welche den zweiten Teil der Einheit bildet, angeschlossen ist. Die programmierbare Logik ist wiederum an einen Bus des Chisatzes angeschlossen. Mit dieser Lösung wird erreicht, dass die Leistungsdistributionseinheiten 03 und/oder 203s und/oder 203m sowohl mit der erforderlichen Rechenleistung ausgestattet werden, als auch über ausreichend viele I/O's verfügen, unterschiedliche Busgeschwindigkeiten realisieren können und zugleich eine kostengünstige Lösung darstellen.A further feature of the device according to the invention is that the power dissipation controllers 850 and / or the power exciter unit 851 can be cascaded for a plurality of areas and zones and are networked together in a master-slave principle using the chipset buses 22 and can exchange information. This makes the system extensible and open to further requirements. Above all, open solutions, which must be used in the field of COM technologies, can be implemented in a modular way. Preferably, a power distribution control unit 03 and / or 203s and / or 203m according to the invention consists of two parts. The first part includes an embedded microcontroller which is connected via a bus to a programmable logic which forms the second part of the unit. The programmable logic is in turn connected to a bus of the chisatzes. With this solution it is achieved that the power distribution units 03 and / or 203s and / or 203m are both equipped with the required computing power, as well as have a sufficient number of I / Os, can realize different bus speeds and at the same time represent a cost-effective solution.
In Fig. 12 ist ein Blockdiagram eines Ausführungsbeispieles für die Realisierung mindestens eines der Regler 850 und/oder 950 und/oder 851 in der Hardware und/oder Software derIn Fig. 12 is a block diagram of an embodiment for the realization of at least one of the controller 850 and / or 950 and / or 851 in the hardware and / or software of
„externen" Versorgungsspannungseinheit 24 gezeigt. Die für die Steuer- und Regelfunktionen erforderlichen LTA-Signale 835,836 können an den Regler ebenso wie das Kommunikationsinterface 849 und die Chipsatz-Busse 22 angeschlossen werden. Zum Laden von z.B. Akkumulatoren aus der AC-Spannungsquelle 25c kann die Ladeeinheit 832 verwendet werden. Um die Funktionen von z.B. „Smart-Batterien" zu implementieren, wird die DC- Ladeeinheit über den Bus 831 und den Regler 851 an den Chipsatz angebunden. Für die minimale Leistungsentnahme aus den Hauptspannungen 06 kann der Regler neben den Signalen 835, 836 auch die Leistungs- und Temperaturmesseinheiten mit den Signalen 833 und/oder einer der Signale 834 verwenden.The LTA signals 835, 836 required for the control functions may be connected to the controller as well as the communication interface 849 and the chipset buses 22. For example, to charge accumulators from the AC voltage source 25c, the Charging unit 832. To implement the functions of, for example, "smart batteries", the DC charging unit is connected to the chipset via bus 831 and regulator 851. For the minimum power extraction from the main voltages 06, the controller in addition to the Signals 835, 836 and the power and temperature measuring units with the signals 833 and / or one of the signals 834 use.
Einer der Regler 850 und/oder 950 und/oder 851 kann bei einem Computer-Gerät mit einer COM-Baugruppe eine weitere Energieeinsparung steuern. Der bekannte S5-Zustand der x86- Architektur (S5=System ist ausgeschaltet). Die Einführung eines weiteren Standby-Zustandes der COM-Baugruppe mit einem Energieverbrauch in μW-Bereich mit nur einer Aufwachfunktion des Systems mit dem Power-Taster macht die Leistungsschalteinheit des Baseboards 238 überflüssig, da die Hauptspannungen für die Leistungszufuhr 06 nicht ein- und ausgeschaltet werden müssen. Die Verlustleistung, welche im Normalbetrieb und vor allem bei maximaler Strombelastung des Schalters anfällt, kann eingespart werden.One of the controllers 850 and / or 950 and / or 851 may control further energy savings on a computer device having a COM assembly. The well-known S5 state of the x86 architecture (S5 = system is off). Introducing a further standby state of the COM module with a power consumption in μW range with only one wakeup of the system with the power button eliminates the power switch unit of the 238 baseboard, since the main power supply 06 voltages are not turned on and off have to. The power loss, which occurs in normal operation and especially at maximum current load of the switch, can be saved.
Zusammengefasst sieht die Erfindung einen PC, Computersystem oder ein Computer-Gerät mit einer Versorgungsspannungseinheit 24 gemäß Anspruch 1 vor. Die oben angesprochenen Möglichkeiten der Reduzierung des Energieverbrauchs von Chipsätzen sowie der Überwachung ihrer thermischen Verhaltens können durch die Erweiterung der bestehenden oben beschriebenen Systeme nachhaltig verbessert werden. Dabei wird berücksichtigt, dass die Verlustleistung eines Computersystems von zwei physikalischen Größen abhängig ist. Eine diese Größen ist die Arbeitstemperatur der Systemkomponenten und die zweite Größe ist die Höhe der Hauptspannungen der Leistungszufuhr 06, welche von der Leistungsdistributionseinheit 01 für die Erzeugung der unterschiedlichen Versorgungsspannungen des Chipsets 30 und 31 erforderlich sind.In summary, the invention provides a PC, computer system or a computer device with a supply voltage unit 24 according to claim 1. The above-mentioned possibilities of reducing the energy consumption of chipsets and monitoring their thermal behavior can be sustainably improved by extending the existing systems described above. It is considered that the power loss of a computer system depends on two physical quantities. One of these quantities is the operating temperature of the system components and the second quantity is the magnitude of the main voltages of the power supply 06 required by the power distribution unit 01 for generating the different supply voltages of the chipset 30 and 31.
Bei der Implementierung einer ersten Lösung kann die Regelung der Verlustleistung bzw. der thermischen Belastung des Systems durch einen adaptiven Regler 850 verwirklich werden, welcher in der Lage ist in einer mehrdimensionalen funktionellen Abhängigkeit der Verlustleistung des Chipsatzes von der Temperatur, der Höhe der Hauptspannungen 06 und der Einstellungen der Chipsatz-Performanc-Register (CPR) 32 sowie der Höhe derIn the implementation of a first solution, the regulation of the power loss or the thermal load of the system by an adaptive controller 850 can be realized, which is capable of a multi-dimensional functional dependence of the power loss of the chipset of the temperature, the height of the main voltages 06 and the settings of the chipset performance registers (CPR) 32 and the amount of
Inanspruchnahme der Rechenleistung (Auslastung des Systems) das Minimum zu finden. Der erfindungsgemäße Regler kann weiterhin adaptive Eigenschaften aufweisen und seine Reglereinstellungen im laufenden Betrieb nachkorrigieren. Ebenso kann er mit den vorgegebenen und gespeicherten Reglerparametern die Aufgabe des Findens des Minimums der Verlustleistung erfüllen. Dieser Regler kann sowohl die Höhe der Hauptspannungen 06 als auch die Werte der Einstellungen in den CPR 32 in Abhängigkeit der gemessenen Temperaturen, der Systemauslastung und dem gemessenen Leistungsverbrauch als auch nur in Abhängigkeit der gemessenen Temperaturen und dem gemessenen Leistungsverbrauch ermitteln, da indirekt die Verlustleistung bezogen auf die Temperatur der Komponenten ein Maßstab für die Auslastung ist. Die ermittelten Werte werden in die CPR 32 übertragen und die Versorgungsspannungseinheit 24 erhält die einzustellenden Spannungswerte der Hauptspannungen 06.Utilization of the computing power (utilization of the system) to find the minimum. The regulator according to the invention can furthermore have adaptive properties and can correct its regulator settings during operation. Likewise, he can fulfill the task of finding the minimum of the power loss with the predetermined and stored controller parameters. This controller can control both the magnitude of the main voltages 06 and the values of the settings in the CPR 32 as a function of the measured temperatures, the system load and the measured power consumption as well as only the measured temperatures and the measured power consumption determine indirectly because the power loss related to the temperature of the components is a measure of the load. The determined values are transmitted to the CPR 32 and the supply voltage unit 24 receives the voltage values of the main voltages 06 to be set.
Bei der Implementierung einer zweiten Lösung werden für die Regelung der Verlustleistung bzw. der thermischen Belastung des Systems getrennte Regler verwendet. Eine Art der Regler in Form der Leistungsreglereinheit 851 regelt die Höhe der Hauptspannungen 06, und für die Einstellungen der CPR 32 werden weitere Regler wie oben beschrieben verwendet. Diese getrennten Regler können ebenso als adaptive Regler eingesetzt werden. In diesem Fall kann bei dieser Implementierungsart auch der eine oder der andere Regler weggelassen gegebenenfalls auch modifiziert werden, abhängig davon, welche Verlustleistungseigenschaften der Chipsatz aufweist und welche Funktionalität gefordert ist.In the implementation of a second solution, separate regulators are used to control the power dissipation or thermal load of the system. One type of regulator in the form of the power regulator unit 851 regulates the magnitude of the main voltages 06, and for the settings of the CPR 32 other regulators are used as described above. These separate controllers can also be used as adaptive controllers. In this case, one or the other controller may also be omitted in this type of implementation, if necessary also modified, depending on which power loss characteristics the chipset has and which functionality is required.
Eine weitere Eigenschaft des erfindungsgemäßen Systems ist das optionale Vorhandensein eines Thermalmodels des Systems in der Struktur des adaptiven Verlustleistungsreglers 850 und/oder 851 und/oder 950. Der Grund für die Einführung eines Thermalmodels des Systems besteht darin, dass es möglich ist mit einem solchen Model die Zieltemperatur des Systems bei der Kenntnis der vorliegenden und vergangenen Leistungsentnahme aus der externen Energiequelle 25 anzugeben und mit dieser Information entsprechende Maßnahmen für die Reduzierung der Verlustleistung und damit der Verlangsamung des Temperaturanstieges anzuleiten. Mit steigenden Temperaturen im und um ein Computer-Gerät steigt auch zwangsweise die Verlustleistung im Gerät weiter. Dieses Phänomen führt erneut zu Steigerung der Temperatur, bis schließlich die Übertemperaturschutzmechanismen das Gerät bzw. den Computer abschalten oder die Verarbeitungsgeschwindigkeit der Daten reduzieren (Reduzierung der Verlustleistung). Wird allerdings die Verarbeitungsgeschwindigkeit reduziert, so dauert die Abarbeitung einer Rechenaufgabe länger. Damit steigt aber üblicherweise der Energieverbrauch, da die physikalische Optimierung der Chips im Silicon von den Chipherstellern zwangsweise für die maximale Rechengeschwindigkeit durchgeführt wird. Dieses Phänomen muss besonders bei der Auslegung einer passiven Kühlung der Geräte berücksichtigt werden. Besonders bei passiven Kühlverfahren, wo durch die Reduzierung der Rechenleistung die Verlustleistung gesenkt werden kann, besteht das Problem, dass beiAnother feature of the inventive system is the optional presence of a thermal model of the system in the structure of the adaptive power dissipator 850 and / or 851 and / or 950. The reason for introducing a thermal model of the system is that it is possible with such a model To indicate the target temperature of the system in the knowledge of the present and past power draw from the external power source 25 and to guide with this information appropriate measures for reducing the power loss and thus the slowing of the temperature increase. With increasing temperatures in and around a computer device, forcibly increases the power loss in the device. This phenomenon again raises the temperature until finally the overtemperature protection mechanisms shut down the device or the computer or reduce the processing speed of the data (reduction of power dissipation). However, if the processing speed is reduced, the processing of a computational task takes longer. However, this usually increases the energy consumption since the physical optimization of the chips in the silicon is forcibly performed by the chip manufacturers for the maximum computing speed. This phenomenon must be taken into account especially when designing a passive cooling of the devices. Especially with passive cooling methods, where the reduction of the computing power, the power loss can be reduced, there is the problem that at
Überschreitung einer bestimmten Temperatur die Ausregelung der eingestellten Temperatur mit der minimalen Verlustleistung (langsamste Datenverarbeitung) nicht möglich ist und das Gerät für eine Abkühlungsphase abgeschaltet werden muss. Die Folge ist, dass die Systeme für eine wesentlich geringere Umgebungstemperatur für den Betrieb zugelassen werden müssen. Die erfindungsgemäße Einrichtung ermöglicht die optimale Regelung dieser Zusammenhänge durch die Implementierung eines einfachen Thermalmodels des Systems. Dadurch ist es möglich aus den gemessenen Temperatur- und Leistungswerten die Temperatur vorausschauend zu bestimmen und entsprechendes Temperaturverhalten des Computersystems einzustellen.If a certain temperature is exceeded, the adjustment of the set temperature with the minimum power loss (slowest data processing) is not possible and the device must be switched off for a cooling phase. The result is that the systems must be approved for operation at a much lower ambient temperature. The Inventive device enables the optimal control of these relationships through the implementation of a simple thermal model of the system. This makes it possible to predictively determine the temperature from the measured temperature and power values and to set the corresponding temperature behavior of the computer system.
Bei der Implementierung einer weiteren Lösung weist das Computer-Gerät eine Baseboard- Einheit 250 zur Aufnahme der COM-Einheiten 226 auf. Die beiden Einheiten sind über eine standardisierte Schnittstelle 236 miteinander verbunden. Deswegen muss die erfindungsgemäße Kommunikation und Datenaustausch an die Aufteilung des Chipsatzes auf die beiden Einheiten berücksichtigt werden. Die Vorgehensweise bei der Regelung desIn implementing another solution, the computing device includes a baseboard unit 250 for receiving the COM units 226. The two units are interconnected via a standardized interface 236. Therefore, the communication and data exchange according to the invention must be taken into account when dividing the chipset into the two units. The procedure for the regulation of
Energieverbrauchs und der Reduzierung der thermischen Belastung der Baugruppen bleibt davon unberührt. Die Funktionalität und damit auch die Effizienz des Computer-Gerätes kann jede Zeit abhängig vom Aufwand reduziert werden.Energy consumption and the reduction of the thermal load of the assemblies remains unaffected. The functionality and thus the efficiency of the computer device can be reduced any time depending on the effort.
Bei einem Computer-Gerät mit einer COM-Baugruppe kann eine weitere Energieeinsparung gegenüber dem Stand der Technik erreicht werden. Der Bekannte S5-Zustand der x86- Architektur (S5=System ist ausgeschaltet, vgl. z.B. Wikipedia: Standby-Modus (PC); http://de.wikipedia.org/wiki/Standby-Modus_(PC); Mai, 2009) sieht die Versorgung von Teilen des Chipsatzes vor, welcher einen Energieverbrauch von mehreren hundert mW benötigt um die Aufwach-Funktionen (Wake-Up-Funktionen über z.B. Wake-On-LAN, Wake-On-Power- Taster) zu realisieren. Die Einführung eines weiteren Standby-Zustandes der COM-Baugruppe mit einem Energieverbrauch in μW-Bereich mit nur der Aufwachfunktion des Systems mit dem Power-Taster macht die Leistungsschalteinheit des Baseboards 238 überflüssig, da die Hauptspannungen für die Leistungszufuhr 06 nicht ein- und ausgeschaltet werden müssen. Die Verlustleistung, welche im Normalbetrieb und vor allem bei maximaler Strombelastung des Schalters anfällt, kann eingespart werden.In a computer device with a COM module, a further energy saving over the prior art can be achieved. The well-known S5 state of the x86 architecture (S5 = system is switched off, see eg Wikipedia: Standby mode (PC), http://de.wikipedia.org/wiki/Standby-Mode_(PC), May, 2009 ) provides the supply of parts of the chipset, which requires a power consumption of several hundred mW in order to realize the wake-up functions (wake-up functions via, for example, Wake-On-LAN, Wake-On-Power button). The introduction of a further standby state of the COM module with a power consumption in μW range with only the wake-up of the system with the power button eliminates the power switch unit of the baseboard 238, since the main voltages for the power supply 06 are not turned on and off have to. The power loss, which occurs in normal operation and especially at maximum current load of the switch, can be saved.
In anderen Ausführungsformen mit mehreren COM-Einheiten 226 auf einer Baseboard-Einheit 250 kann das Computer-Gerät um weitere Regler 850, 851, 852 und 950 erweitert werden. Ebenso ist es möglich das Computer-Gerät in Fig. 8 und Fig. 9 beliebig in einzelne thermische Zonen einzuteilen und für jede Zone die Regler 850, 851, 852 und 950 einzuführen.In other embodiments with multiple COM units 226 on a baseboard unit 250, the computing device may be extended by further controllers 850, 851, 852, and 950. It is also possible to divide the computer device in FIG. 8 and FIG. 9 as desired into individual thermal zones and to introduce the regulators 850, 851, 852 and 950 for each zone.
Um eine effiziente Entwicklung und Wartung des Gesamtsystems zu ermöglichen, kann die erfindungsgemäße Einrichtung um weitere Funktionseinheiten ergänzt werden. Die Service und Diagnoseeinheit 807 ermöglicht die Durchführung von Monitoringfunktionen für alle bzw. fast alle Versorgungsspannungen der erfindungsgemäßen Einrichtung auch ohne den laufenden Chipsatz 02. Auch ist es möglich im laufenden Betrieb aus der Leistungsmessung gegebenenfalls die Richtigkeit der Arbeitsweise der Einrichtung zu erkennen und durch ein weiteres externes System, welches durch ein Standard-Bus verbunden ist, zu visualisieren. Diese Funktion erleichtert eine schnelle Untersuchung der Probleme während der Designphase eines Gerätes und ermöglicht darüber hinaus seine Ferndiagnose.In order to enable efficient development and maintenance of the overall system, the device according to the invention can be supplemented by further functional units. The service and diagnostic unit 807 makes it possible to carry out monitoring functions for all or almost all supply voltages of the device according to the invention even without the current one Chipset 02. It is also possible during operation from the power measurement if necessary to recognize the correctness of the operation of the device and to visualize by another external system which is connected by a standard bus. This feature makes it easy to quickly investigate problems during the design phase of a device and also allows remote diagnostics.
Nochmals zusammengefasst, kann das patentgemäße Verfahren und die dazugehörige Einrichtung derart charakterisiert werden, dass sie zunächst aufweist:Summarized again, the patented method and the associated device can be characterized in that it initially has:
- ein Chipset (2), weicher mit allen Komponenten (z.B. mit Prozessor, Northbridge, Southbridge, Grafikcontroller und anderen Controllern der Rechenanlage) dafür sorgt, dass die Datenverarbeitung im Sinne einer Computeranlage gewährleistet ist. Der Chipsatz kommuniziert mit den diversen Peripheriekomponenten (23) und den anderen Systemeinheiten wie PreBIOS-Master (3) oder PreBIOS-Slaves (20) unter Verwendung diverser Busse und der Gesamtsystemsignalgruppen (22),- A chipset (2), which ensures that the data processing in the sense of a computer system is ensured with all components (for example with processor, Northbridge, Southbridge, graphics controller and other controllers of the computer system). The chipset communicates with the various peripheral components (23) and the other system units such as PreBIOS master (3) or PreBIOS slaves (20) using various buses and the overall system signal groups (22),
- ein PrelBIOS-Master (3), welcher für die Durchführung der festgelegten Funktionen diea PrelBIOS master (3), which is responsible for performing the specified functions
Chipset-Leistungmessung(L)-, Auslastungmessung(A)- und Temperaturmessung(T)-Signale oder Informationen (18), die s.g. (LAT)-Signale, sowie die Interrupt-Anforderungssignale (17) und das System Management und/oder System Control Interruptinterface, das s.g. SMI/SCI- Interface, benötigt. Darüber hinaus sind für die vollständige Funktionsweise des PreBIOS- Masters die Zustande- und Kontrollsignale (8) vom und zum Chipset (2) derChipset Power Measurement (L) -, Load Measurement (A) - and Temperature Measurement (T) Signals or Information (18), the s.g. (LAT) signals, as well as the interrupt request signals (17) and the system management and / or system control interrupt interface, the s.g. SMI / SCI interface, required. In addition, for the complete operation of the PreBIOS master, the state and control signals (8) from and to the chipset (2) are the
Leistungsdistribution (1) sowie die Informationen über die Eingangsleistung des „Computer On Modules"-Bereiches (26), welche in der Eingangsleistungmessungseinheit (9) aufbereitet und über das Eingangsleistungmessung-Interface (29) zur PIBIOS-Master (3) übertragen werden, erforderlich,Power distribution (1) and the information on the input power of the "Computer On Modules" area (26), which in the input power measurement unit (9) processed and transmitted via the input power measurement interface (29) to the PIBIOS master (3), is required .
- eine Leistungsdistributionseinheit (1), welche über die Schaltvorrichtung (13) und über die Leistungszufuhrleitungen (6) mit der nötigen Energie versorgt wird und dem Chipset (2) abhängig von den einzelnen Enable-Signalen (4) die erforderlichen Versorgungsspannungen liefert,- A power distribution unit (1) which is supplied via the switching device (13) and the power supply lines (6) with the necessary energy and the chipset (2) depending on the individual enable signals (4) supplies the required supply voltages,
- usw.- etc.
Das Verfahren und die Vorrichtung sind insbesondere gekennzeichnet durch die Fähigkeit, alle (bzw. fast alle) in der Leistungsdistribution (1) und/oder (1.1) bis (1.n) erzeugten Spannungsversorgungsleitungen zu überwachen und dafür die „Power-Good"-Signale (5) und/oder (5.1) bis (5.n) zu liefern und aus der Eingangsleistungsmessung (9) und/oder (9.1) bis (9.n) die energetisch richtige Arbeitsweise, unter der Einbezugnahme der Zustand- und Kontrollsignale (8) und/oder (8.1) bis (8.n) zu erkennen und abhängig von der Eingangsleistung (9) sowie der Leistungsmessung (11) und/oder (11.1) bis (11.n), gegebenenfalls der Auslastung des Chipsatzes, der Temperaturmessung (10) die vom Chipsatz zur Verfügung gestellten Möglichkeiten für die Einstellung der Spannungsversorgungsmöglichkeiten des Chipsatzes (30) und/oder der Peripheriekomponenten so zu steuern, dass ein möglichst minimale Leistungsverbrauch entsteht.The method and the device are characterized in particular by the ability to produce all (or almost all) in the power distribution (1) and / or (1.1) to (1.n) To monitor power supply lines and to provide the "Power Good" signals (5) and / or (5.1) to (5.n) and from the input power measurement (9) and / or (9.1) to (9.n) the energetically correct operation, with the inclusion of the state and control signals (8) and / or (8.1) to recognize (8.n) and depending on the input power (9) and the power measurement (11) and / or (11.1) to (11.n), if necessary, the utilization of the chipset, the temperature measurement (10) provided by the chipset options for adjusting the power supply options of the chipset (30) and / or the peripheral components to control so that the lowest possible power consumption arises.
Darüber hinaus ist die patentgemäße Einrichtung dadurch gekennzeichnet, dass durch die Implementierung eines Thermalmodels des Gesamtsystems eine Vorhersage des im System entstehenden Temperaturanstiegs oder-abfalls möglich ist. Damit kann das patentgemäße System mit Kenntnis der vom Anwender gewählten max. Temperatur und der Kenntnis der U/F- Arbeitspunkte des Chipsatzes den optimalen Arbeitsmodus/Arbeitspunkt des Chipsatzes errechnen. Das Optimumskriterium kann wahlweise eingestellt werden und berücksichtigt dabei verschiedene Verfahren wie z.B. den minimalen Energieverbrauch bei einer maximalen zulässigen Chipsatz (2) Temperatur, höchste Rechenleistung bei einer maximalen zulässigen Chipsatz (2) Temperatur, beste Rechenleistung pro Watt der Verlustleistung bei einer maximalen zulässigen Chipsatz (2) Temperatur und andere. Gleichzeitig wird dabei die Temperaturabhängigkeit der Verlustleistung des Systems berücksichtigt.In addition, the device according to the patent is characterized in that by the implementation of a thermal model of the overall system, a prediction of the resulting temperature increase or decrease in the system is possible. Thus, the patented system with knowledge of the user selected max. Temperature and the knowledge of the U / F operating points of the chipset to calculate the optimal working mode / operating point of the chipset. The optimum criterion can be optionally set, taking into account various methods such as e.g. the minimum energy consumption at a maximum allowable chipset (2) temperature, highest computing power at a maximum allowable chipset (2) temperature, best computing power per watt of power dissipation at a maximum allowable chipset (2) temperature and others. At the same time, the temperature dependence of the power loss of the system is taken into account.
Durch die Zuordnung der Temperatursensoren zu dem durch den Anwender einstellbaren/wählbaren Thermalmodels und mit der Kenntnis der eingeflossenen Energie ist es dem patentgemäßen System möglich die einzelnen Modelparameter immer wieder neu zu berechnen und damit einen adaptiven Algorithmus für die Temperaturregelung zu schaffen. Darüber hinaus ist der adaptive Algorithmus mit der Möglichkeit versehen, beim Vorhandensein aller für das Thermalmodel benötigten Temperatursensoren durch das Durchlaufen einer Lernphase die erforderlichen Parameter des Thermalmodels selbst zu berechnen.By assigning the temperature sensors to the user-selectable / selectable thermal model and knowing the amount of energy, it is possible for the patented system to recalculate the individual model parameters over and over again to create an adaptive algorithm for temperature control. In addition, the adaptive algorithm is provided with the ability to calculate the required parameters of the thermal model itself in the presence of all required for the thermal model temperature sensors by going through a learning phase.
Die patentgemäße Einrichtung ermöglicht darüber hinaus, das Zuschalten und Abschalten der ausgewählten einzelnen Controller des Chipsatzes, wie z. B. Ehternet oder SATA-Controller. Um die Energieeinsparung nicht nur durch die vom Hersteller vorgegebenen Zustandsregister, sondern auch durch das vollständigen Trennen der Controller von der Versorgungsspannung zu gewährleisten. Der bekannte Stand der Technik lässt sich dem gegenüber insbesondere dadurch charakterisieren, dass die richtige Funktionsweise der einzelnen Controller während des Laufs des Betriebssystems dadurch erreicht wird, dass alle am Datentransfer beteiligten Register gesondert vor dem Abschalten gespeichert werden. Nach dem Zuschalten werden alle gespeicherten Werte in die entsprechenden Register reingeschrieben. Die Treiber imThe device according to the patent also allows the connection and disconnection of the selected individual controllers of the chipset, such. Eg Ethernet or SATA controller. In order to ensure the energy saving not only by the state registers specified by the manufacturer, but also by the complete separation of the controllers from the supply voltage. The prior art can be characterized in particular by the fact that the correct operation of the individual controllers during the operation of the operating system is achieved in that all participating in the data transfer registers are stored separately before switching off. After connection, all stored values are written to the corresponding registers. The drivers in the
Betriebssystem werden für die Zeit des Abschaltens der Controller darüber informiert, dass der Controller im Moment nicht verfügbar ist und sich nicht am Datenaustausch mit dem Betriebssystem beteiligen kann.Operating system will be informed for the time of the shutdown of the controller that the controller is currently unavailable and can not participate in the data exchange with the operating system.
Eine weitere Schaltung des patentgemäßen Systems ermöglicht einen Arbeitsmode in dem das Einschalten des Gesamtsystems mit einem Power-Button oder durch Senden eines codierten Signals über eine Standardschnittstelle (z. B. Ethernet) möglich ist und das Gesamtsystem in diesem Zustand nur einen sehr niedrigen Energieverbrauch im Bereich kleiner als 1 mW aufweist. Another circuit of the patented system allows a working mode in which the switching on of the entire system with a power button or by sending a coded signal via a standard interface (eg Ethernet) is possible and the entire system in this state only a very low energy consumption Range less than 1 mW.
Bezugzeichenliste:LIST OF REFERENCE NUMBERS
01 Leistungsdistributionseinheit01 Power distribution unit
02 Chipsatz (mit Prozessor, Controller, North- & Southbridge etc.) 03 Leistungsdistributionssteuereinheit02 chipset (with processor, controller, North & Southbridge etc.) 03 power distribution control unit
04 "Enable"-Signale für die einzelnen Spannungen04 "Enable" signals for the individual voltages
05 „Power-Good"-Signale Leistungsdistributionseinheit05 "Power Good" signals Power distribution unit
06 Hauptspannungen für die Leistungszufuhr06 Main voltages for the power supply
07 I/O- Programmiereinheit 08 Zustands- und Kontrollsignale07 I / O programming unit 08 Status and control signals
09 Temperatursignal der Messeinheit der externen Temperatur (Ta-Signal)09 Temperature signal of external temperature measuring unit (Ta signal)
10 Chipsatz-Auslastungsmesseinheit (A)10 chipset utilization measurement unit (A)
11 Messeinheit der externen Temperatur (Ta)11 external temperature measuring unit (Ta)
12 Chipsatz-Temperaturmesseinheit (T) 13 Leistungsschalteinheit12 Chipset temperature measuring unit (T) 13 Power switching unit
14 I/O-Bus zur Konfiguration und Programmierung der Leistungsdistributionssteuereinheit über die IOs des Chipsatzes14 I / O bus for configuring and programming the power distribution controller through the chipset IOs
15 Steuersignale der Leistungsschalteinheit15 control signals of the power switching unit
16 Leistungs-, Temperatur- und Auslastungs-Informationssignale (LTA-Signale) 19 Lüftersteuereinheit16 Power, Temperature, and Load Information (LTA) Signals 19 Fan Controller
22 Signalgruppenbusse22 signal group buses
23 Peripheriekomponenten23 peripheral components
24 „Externe" Versorgungsspannungseinheit24 "External" supply voltage unit
25 Externe Energiequellen 25ac Externe Wechselspannungsquellen25 External power sources 25ac External AC power sources
25dc Externe Gleichspannunsquellen25dc External DC sources
26 Temperatur- und Rechenleistungssteuerungseinheit26 Temperature and computing power control unit
27 Programmierbus der Leistungsdistributionssteuereinheit 30 Spannungsversorgungsleitungen des Chipsets 31 Spannungsversorgungsleitungen der Peripheriekomponenten27 Programming bus of the power distribution control unit 30 Power supply lines of the chipset 31 Power supply lines of the peripheral components
32 Chipsatz-Performance-Register (Prozessorspannung, Prozessorfrequenz, Bustaktdrosselungsrate, usw.)32 chipset performance registers (processor voltage, processor frequency, bus clock throttling rate, etc.)
33 Chipset-Daten-Interfaces (bidirektionale Datenaustausch zwischen den Hardwareregistern und der Software zum Steuern von Chipsatz-Performance) Chipsatz-Hardware (Prozessor, Grafikcontroller, usw.) Chipsatz-Software (BIOS, Betriebssystem, Anwendungsprogramme, embedded Controller, usw.)33 chipset data interfaces (bidirectional data exchange between the hardware registers and the software to control chipset performance) Chipset hardware (processor, graphics controller, etc.) chipset software (BIOS, operating system, application programs, embedded controllers, etc.)
201m Leistungsdistributionseinheit der COM-Baugruppe (MASTER)201m power distribution unit of the COM board (MASTER)
201s Leistungsdistributionseinheit des Baseboards (SLAVE)201s power distribution unit of the baseboard (SLAVE)
202 Baseboard-Anteil des Chipsatzes 203m Master-Leistungsdistributionssteuereinheit202 baseboard share of chipset 203m master power distribution control unit
203s Slave-Leistungsdistributionssteuereinheit203s slave power distribution controller
207 IO- Programmier-Einheit (BASEBOARD)207 IO programming unit (BASEBOARD)
212 Temperaturmessunseinheit (T)212 temperature measuring unit (T)
215 Steuersignale der Leistungsdistributionssteuereinheit 203s215 control signals of the power distribution control unit 203s
218 Temperatursignale ((T)-Signale)218 temperature signals ((T) signals)
226 Computer On Modul (COM)-Einheit226 Computer On Module (COM) unit
227 Programmierbus der Lestungsdistributionssteuereinheit auf dem Baseboard227 Program bus of the LDS distribution control unit on the baseboard
228 Zustands- und Steuersignale der „externen" Versorgungsspannungseinheit228 state and control signals of the "external" supply voltage unit
236 Hardwareerweiterungsschnittstellen für COM-Einheit236 hardware extension interfaces for COM unit
(Erweiterungsschnittstelle zur Abgrenzung der Computer On Modul (COM)-Einheit) 226(Extension interface to demarcate the Computer On Module (COM) unit) 226
238 Leistungsschalteinheit des Baseboards238 Power switching unit of the baseboard
250 Baseboard-Einheit zur Aufnahme der COMs 807 Service- und Diagnoseeinheit zum Programmieren, Konfigurieren und Diagnose der Leistungsdistributionssteuereinheit mit Verlustleistungsregler über die externen Geräte (PC1 Hyperterminal, USB-Host, USB-Device etc.)250 baseboard unit to accommodate the COMs 807 Service and diagnostic unit for programming, configuring and diagnosing the power distribution control unit with power loss controller via the external devices (PC 1 Hyperterminal, USB host, USB device, etc.)
810 Leistungsmesseinheit der Geräte-Eingangsleistung 811 Leistungsmesseinheit der Hauptspannungen 06810 Power Meter Unit Input Power 811 Main Unit Power Meter 06
812 Leistungsmesseinheit der Chipsetspannungen 30812 power measurement unit of chipset voltages 30
816 SMI/SCI System Management Interrupt und System Control Interrupt-Interface816 SMI / SCI System Management Interrupt and System Control Interrupt Interface
817 Interrupt-Anforderungssignale (INT-Request)817 interrupt request signals (INT request)
827 Programmier- und Diagnose-Bus der Leistungsdistributionssteuereinheit mit Verlustleistungsregler827 Programming and diagnostic bus of the power distribution control unit with power loss controller
828 Diagnosemodui zur Datenaufbereitung für die Service- und Diagnoseeinheit 807828 Diagnostic module for data preparation for the service and diagnostic unit 807
829 Kommunikationsinterface zwischen CPR-Kommunikationsmodul 856, Bedienerinterface 854, Speichereinheit 855 und dem Verlustleistungsregler 850 830 Hauptspannungen-Sollwertvorgabe829 Communication interface between 856 CPR communication module, 854 user interface, 855 storage unit, and power dissipation controller 850 830 Main voltage setpoint
831 Steuer-, Regel- und Mess-Signale und -Busse der DC-Ladeeinheit831 control, measuring and measuring signals and buses of the DC charging unit
832 DC-Ladeeinhei832 DC charging unit
833 Temperatur-Signale der „externen" Versorgungsspannungseinheit833 temperature signals of the "external" supply voltage unit
834 Leistungssignale (L-Signale) der „externen" Versorgungsspannungseinheit 835 Leistungssignale (L-Signale)834 power signals (L signals) of the "external" power supply unit 835 power signals (L signals)
836 Temperatur- und Ausiastungssignale (TA-Signale)836 temperature and discharge signals (TA signals)
849 Kommunikationsinterface der „externen" Versorgungsspannungseinheit 24 mit der Leistungsdistributionssteuereinheit 03 und/oder 203m und/oder 203s sowie dem Verlustleistungsregler 850 und/oder 950849 communication interface of the "external" supply voltage unit 24 with the power distribution control unit 03 and / or 203m and / or 203s and the power dissipation controller 850 and / or 950
850 adaptiver Verlustleistungsregler850 adaptive power loss controller
851 Leistungsreglereinheit der Versorgungsspannungseinheit 24851 power control unit of the supply voltage unit 24
852 Spannungsregeleinheit der Versorgungsspannungseinheit 24 mit zwei Eingängen und einer Blindleistungskompensation für die AC-Spannungsquelle 25ac 853 Interface zum Beschreiben der CPR 32852 Voltage regulation unit of the supply unit 24 with two inputs and a reactive power compensation for the AC voltage source 25ac 853 Interface for describing the CPR 32
854 Bedienereinheit mit Interface854 operator unit with interface
855 Speichereinheit855 storage unit
856 Kommunikationsmodule zwischen Verlustleistungsregler 850 und den CPRs 32 907 Service- und Diagnoseeinheit zum Programmieren, Konfigurieren und Diagnose der Leistungsdistributionssteuereinheit mit Verlustleistungsregler des BASEBOARDS über die externen Geräte (PC1 Hyperterminal, USB-Host, USB-Device etc.)856 communication modules between power dissipation controller 850 and the CPRs 32 907 Service and diagnostic unit for programming, configuring and diagnosing the power distribution control unit with power loss controller of the BASEBOARD via the external devices (PC 1 Hyperterminal, USB host, USB device, etc.)
912 Leistungsmesseinheit der Spannungen der Peripheriekomponenten912 Power measuring unit of the voltages of the peripheral components
927 Programmier- und Diagnose-Bus der Leistungsdistributionssteuereinheit mit Verlust- Leistungsregler auf dem BASEBOARD 928 Diagnosemodul zur Datenaufbereitung für die Service- und Diagnoseeinheit 907927 Power Distribution Control Unit Programming and Diagnostic Bus with Loss Power Controller on BASEBOARD 928 Diagnostic Module for Data Preparation for Service and Diagnostic Unit 907
935 Leistungssignale (L-Signale) der BASEBOARD-hardware935 power signals (L signals) of the BASEBOARD hardware
950 adaptiver Verlustleistungsregler 950 adaptive power loss controller

Claims

Patentansprüche claims
1. Vorrichtung zur Steuerung und Regelung des Energieverbrauches und thermischen Belastung in Computern oder Computergeräten, umfassend eine Versorgungsspannungseinheit (24), die aus den Spannungen der externenAnspruch [en] A device for controlling and regulating energy consumption and thermal stress in computers or computer devices, comprising a supply voltage unit (24) consisting of the voltages of the external ones
Energiequellen (25) eine oder mehrere geregelte und durch Spannungsregeleinheit (852) mit der Leistungsreglereinheit (851) einstellbare Hauptspannungen (06) erzeugt; eine Leistungsdistributionseinheit (01), die die von der Versorgungsspannungseinheit (24) über die Leitungen der Hauptspannungen (06) gelieferte Leistung an den Chipsatz verteilen und beeinflussen kann; ein Chipsatz (02), der eine Datenverarbeitungsfunktionalität zur Verfügung stellen kann; mindestens eine Lüftersteuereinheit (19), die die zusätzliche Kühlung des Chipsatzes und weiterer Komponenten vornehmen kann, ; sowie einen Verlustleistungsregler (850), welcher entweder in der Leistungsdistributionssteuereinheit (03), oder im Chipsatz (02), oder in der „externenPower sources (25) generates one or more regulated primary voltages (06) adjustable by voltage regulation unit (852) with the power regulator unit (851); a power distribution unit (01) that can distribute and influence the power supplied by the supply voltage unit (24) via the lines of the main voltages (06) to the chipset; a chipset (02) that can provide data processing functionality; at least one fan control unit (19) capable of performing the additional cooling of the chipset and other components; and a power dissipation controller (850) which can be used either in the power distribution control unit (03), or in the chipset (02), or in the external power control unit
Versorgungsspannungseinheit (24) untergebracht ist und die Überwachung und Regelung des Energieverbrauchs sowie die Abkühlung des Chipsatzes vornehmen kann, w o b e i die Leistungsaufnahme des Chipsatzes (02) und der Peripheriekomponenten (23) mindestens durch eine Leistungsmessungseinheit (L-Signale) (810), (811) und/oder (812) ermittelt wird und durch den Verlustleistungsregler (850) und/oder (8510), und/oder (950) welcher die für die Regelung des Energieverbrauchs notwendigen Einstellungen in den Chipsatz-Performance-Register (CPR) (32) berechnen kann, geregelt wird, indem die TA-Signale (836) der Temperaturmessungseinheit (T) (12) und, wenn es möglich ist, auch der Auslastungsmessungseinheit (A) (10) für die Berechnung in der Regelfunktion herangezogen werden; und/oder wobei die Leistungsregeleinheit (851), durch die Veränderung der Höhe der Hauptspannungen (06) den effizientesten Arbeitspunkt der Leistungsdistributionseinheit (01) auszuregeln kann; und wobei mindestens einer der beiden Regler (850) und/oder (851) über die Kommunikationsmodule (856) und das Kommunikationsinterface (829) mit den Chipsatz-Performance-Registern (32) verbunden ist ,um die Auslastung des Chipsatzes und seine Leistungsentnahme aus den Chipsatzspannungen (30) direkt zu beeinflussen; und wobei mindestens einer der beiden Regler (850) und/oder (851) mit der Lüftersteuereinheit (19) direkt oder indirekt verbunden ist, um die Kühlung zu steuern; wobei mindestens einer der beiden Regler (850) und/oder (851) auch betriebssystemunabhängig und autonom auf Grundlage der L-, T- und/oder Ta-Signale der mindestes einer der Messeinheiten (11), (12), (212), (810), (811), (812) und (912) sowohl die Leistungsaufnahme des gesamten Computer-Gerätes als auch die Lüftersteuereinheit (19) so regelt, dass die Energieaufnahme des Chipsatzes (02) unter Aufrechterhaltung der angeforderten Datenverarbeitungsfunktionalität minimiert und/oder der Chipsatz (02) ausreichend gekühlt wird.Supply voltage unit (24) is housed and can make the monitoring and control of energy consumption and the cooling of the chipset, wherein the power consumption of the chipset (02) and the peripheral components (23) at least by a power measurement unit (L-signals) (810), (811 ) and / or (812) and by the power dissipation controller (850) and / or (8510), and / or (950) the settings necessary for controlling the power consumption in the chipset performance register (CPR) (32 ) is controlled by the TA signals (836) of the temperature measurement unit (T) (12) and, if possible, the load measurement unit (A) (10) are used for the calculation in the control function; and / or wherein the power control unit (851) is capable of adjusting the most efficient operating point of the power distribution unit (01) by changing the magnitude of the principal voltages (06); and wherein at least one of the two regulators (850) and / or (851) is connected to the chipset performance registers (32) via the communication modules (856) and the communication interface (829) for the utilization of the chipset and its power draw directly affect the chipset voltages (30); and wherein at least one of the two regulators (850) and / or (851) is directly or indirectly connected to the fan control unit (19) to control the cooling; wherein at least one of the two controllers (850) and / or (851) is also operating system independent and autonomous based on the L, T and / or Ta signals of the at least one of the measuring units (11), (12), (212), (810), (811), (812) and (912) controls both the power consumption of the entire computing device and the fan control unit (19) to minimize and / or reduce the power consumption of the chipset (02) while maintaining the requested data processing functionality the chipset (02) is sufficiently cooled.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dad urch geken nze ichnet, dass im einem Verlustleistungsregler (850) dem Leistungssignal (L-Signal) (835) der2. Apparatus according to claim 1, dad urch geken nze ichnet that in a power dissipation controller (850) the power signal (L signal) (835) of the
Leistungsmessungen (812), (811) und/oder (810) und/oder einer mathematischen algebraischen Funktion der L-Signale ein oder mehrere geeignete TemperatursignalePower measurements (812), (811) and / or (810) and / or a mathematical algebraic function of the L signals one or more suitable temperature signals
(T-Signale) der Temperaturmesseinheiten (T) 12 zugeordnet sind und zwar so, dass das T-Signalverhalten in dem gemessenen Bereich/Zone des Computer-Gerätes hauptsächlich auf das zugeordnete L-Signal zurückzuführen ist.(T signals) of the temperature measuring units (T) 12 are assigned in such a way that the T signal behavior in the measured area / zone of the computer device is mainly due to the associated L signal.
3. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dad urch geken nzeich net, dass mindestens einer der beiden Regler (850) und/oder (851) so mit dem Chipsatz (02) verbunden ist, dass die Interrupt-Anforderungssignale (817) des Chipsatzes (02) empfängt sowie System Management und System Control Interrupt Interface (SMI/SCI)- Signale (816) an den Chipsatz (02) senden kann, um die Energieaufnahme des3. Device according to one of the preceding claims, dad urch geken nzeich net that at least one of the two controllers (850) and / or (851) is connected to the chipset (02) that the interrupt request signals (817) of the chipset (02) and send System Management and System Control Interrupt Interface (SMI / SCI) signals (816) to the chipset (02) to control the power consumption of the
Chipsatzes (02) zu regeln.Chipset (02) to regulate.
4. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dad urch gekennze ichnet, dass die Leistungsdistributionseinheit (01) eine Leistungsmessungseinheit (812) umfasst, die die über die Spannungsversorgungsleitungen (30) des Chipsatzes übertragene Leistung misst, wobei deren Messwerte mittels der Leistungssignale (835) an mindestens einer der beiden Regler (850) und/oder (851) übermittelbar sind.4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the power distribution unit (01) comprises a power measurement unit (812) which measures the power transmitted via the power supply lines (30) of the chipset, their measured values being determined by means of the power signals (835). at least one of the two controllers (850) and / or (851) can be transmitted.
5. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, d ad urch geken nzei chnet, dass die in den Chipsatz-Performance-Registern (CPR) (32) abgelegten Werte die Leistungsdistributionseinheit (01) und andere Komponenten der Chipsatz-Hardware (34) auf Basis der „Enable"-Signale (04) und/oder der Kontrollsignale (08), und/oder des I0- Busses (14) über die Leistungsdistributionseinheit (03) und/oder (203m), und/oder5. Device according to one of the preceding claims, That is, the values stored in the chipset performance registers (CPR) (32) indicate the power distribution unit (01) and other components of the chipset hardware (34) based on the enable signals (04). and / or the control signals (08), and / or the I0 bus (14) via the power distribution unit (03) and / or (203m), and / or
(203s); und/oder der Chipset-Software (35) so beeinflussen, dass die einzelnen Spannungsversorgungsleitungen (30) des Chipsatzes (02) so beeinflussen, dass diese trennbar geschaltet und/oder die Spannungspegel einzelner Leitungen und/oder diverse Taktfrequenzen des Chipsatzes (02) verändert entsprechend werden.(203s); and / or the chipset software (35) influence so that the individual power supply lines (30) of the chipset (02) influence so that they are connected separable and / or changes the voltage level of individual lines and / or various clock frequencies of the chipset (02) to be corresponding.
6. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dad urch geken nzeichnet, dass die Einstellungen der beiden Regler (850) und/oder (851) über ein Bedienerinterface (854) unter Benutzung von einem Kommunikationsinterface (829) und/oder über eine Service- und Diagnoseeinheit (807) mit dem Programmier- und6. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the settings of the two controllers (850) and / or (851) are transmitted via an operator interface (854) using a communication interface (829) and / or via a service interface. and diagnostic unit (807) with the programming and
Diagnose-Bus (827) und/oder durch die Chipset-Software (35) manuell bearbeitet werden können.Diagnosis bus (827) and / or by the chipset software (35) can be edited manually.
7. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, d ad u rch geken nzei ch net, dass die Einstellungen der beiden Regler (850) und/oder (851) in einer Speichereinheit aufbewahrt sind und für die weiter Verarbeitung über das Kommunikationsinterface7. Device according to one of the preceding claims, d ad u rch nekeni ch net that the settings of the two controllers (850) and / or (851) are stored in a memory unit and for further processing via the communication interface
(829) zur Verfügung stehen.(829) are available.
8. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch geken nzeichnet, dass die Vorrichtung des weiteren eine Service- und Diagnose-Einheit (807) und/oder8. Device according to one of the preceding claims, characterized Porsche Style nzeichnet that the device further a service and diagnostic unit (807) and / or
(907) umfasst, die mit den beiden Regler (850) und/oder (851) über einen Programmier- und Diagnose-Bus (827) und/oder (927) mit dem Diagnosemodul (828) und/oder (928) verbunden ist, wobei die beiden Regler (850) und/oder (851) über die Service- und(907) connected to the two controllers (850) and / or (851) via a programming and diagnostic bus (827) and / or (927) to the diagnostic module (828) and / or (928) , wherein the two controllers (850) and / or (851) via the service and
Diagnose-Einheit (807) und/oder (907) mit externen Geräten wie PCs, USB-Geräten etc. kommuniziert und/oder programmierbar ist.Diagnostic unit (807) and / or (907) communicates with external devices such as personal computers, USB devices, etc. and / or is programmable.
9. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dad urch geken nzeichnet, dass die Vorrichtung des weiteren einen Signalgruppenbus (22) umfasst, an dem sowohl Leistungsdistributionssteuereinheit (03), (203m) und/oder (203s) als auch der Chipsatz (02) angeschlossen ist, wobei Signale zwischen Leistungsdistributionssteuereinheit (03), (203m) und/oder (203s) und Chipsatz (02) übermittelbar sind.9. Device according to one of the preceding claims, That is, the apparatus further comprises a signal group bus (22) to which both power distribution control unit (03), (203m) and / or (203s) and the chipset (02) are connected, signals between power distribution control unit (03 ), (203m) and / or (203s) and chipset (02) are communicable.
10. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch geken nzeichnet, dass die Leistungsdistributionssteuereinheit (03), (203m) und/oder (203s) und die Regler (850) und/oder (950) und/oder (851) über einen I/O-Bus (14) und/oder einen der10. Device according to one of the preceding claims, characterized Porsche Style nzeichnet that the power distribution control unit (03), (203m) and / or (203s) and the controller (850) and / or (950) and / or (851) via an I / O-bus (14) and / or one of the
Chipsatz-Busse (22) mit dem Chipsatz (02) verbunden sind, wobei Leistungsdistributionssteuereinheit (03), (203m) und/oder (203s) und die die Regler (850) und/oder (950) und/oder (851) über den I/O-Bus (14) mit einem I/O-System des Chipsatzes (02) kommunizieren und/oder programmierbar sind.Chipset buses (22) are connected to the chipset (02), wherein power distribution control unit (03), (203m) and / or (203s) and the controllers (850) and / or (950) and / or (851) via communicate the I / O bus (14) with an I / O system of the chipset (02) and / or are programmable.
11.Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dad u rch geken nze ich net, dass die Signale des I/O-Busses (14) und/oder die SMI/SCI-Signale (16) und/oder die INT-Request-Signale (17) und/oder die L-, A- oder T-Signale (835), (836) und (218) auch über den Signalgruppenbus (22) geführt sind.11.Vorrichtung according to any one of the preceding claims, dad u rch geken nze I net, that the signals of the I / O bus (14) and / or the SMI / SCI signals (16) and / or the INT request signals (17) and / or the L, A or T signals (835), (836) and (218) are also routed via the signal group bus (22).
12. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dad urch geken nze ich net, dass die Lüftersteuereinheit (19) direkt mit mindestens einem der Regler (850) und/oder (950) und/oder (851 ) verbunden ist.12. Device according to one of the preceding claims, dad urch geken Ize net, that the fan control unit (19) directly to at least one of the controller (850) and / or (950) and / or (851) is connected.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, d ad u rch geken nzeichnet, dass die Lüftersteuereinheit (19) indirekt über den Signalgruppenbus (22) mit mindestens einem der Regler (850) und/oder (950) und/oder (851) verbunden ist.13. Device according to one of claims 1 to 11, d ad u rch NEN sign that the fan control unit (19) indirectly via the signal group bus (22) with at least one of the controller (850) and / or (950) and / or (851 ) connected is.
14. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadu rch geken nzeichnet, dass die Vorrichtung in mindestens zwei Bereiche dem Computer-on-Module (COM) (226) als Master-Bereich und dem Baseboard als Slave-Bereich zur Aufnahme des Computers-on-Module (COM) (226) zusammen gebaut ist.14. Device according to one of the preceding claims, dadu rch geken nzeichnet that the device in at least two areas of the computer-on-modules (COM) (226) as the master area and the baseboard as a slave area for receiving the Computer-on-Module (COM) (226) is assembled.
15. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dad urch geken nzeichnet, dass die Vorrichtung eine Erweiterungsschnittstelle (236) umfasst, an der mindestens eine weitere Computer On Modul (COM)-Zusatzeinheit (226) anschließbar ist und eine äquivalente Implementierung der Energieverwaltung aufweist.15. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the device comprises an extension interface (236) to which at least one further computer on-module (COM) additional unit (226) can be connected and has an equivalent implementation of the power management.
16. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Erweiterungsschnittstelle zumindest den Signalgruppenbus (22) und Hauptspannungen für die Leistungszufuhr (06) für die COM-Versorgung verbindbar zur Verfügung stellt.16. The device according to claim 14, characterized in that the expansion interface at least the signal group bus (22) and main voltages for the power supply (06) for the COM supply available connectable.
17. Baseboard-Einheit zur Aufnahme der COMs (250) mit der Erweiterungsschnittstelle17. Baseboard unit for receiving the COMs (250) with the expansion interface
(236) nach Anspruch 14 oder 15, dadurch geken nzeichnet, dass diese im wesentlichen identisch wie die Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12 aufgebaut ist, jedoch an Stelle eines Chipsatzes (02) diverse Peripheriekomponenten (23), wie z.B. Speichergeräte, Bildschirm, Tastatur, Audiogeräte etc vorgesehen sind, deren Energieverbrauch durch die anstelle einer Master- Leistungsdistributionssteuereinheit (03) oder (203m) mit dem Verlustleistungsregler (850) vorgesehene Slave- Leistungsdistributionssteuereinheit (203s) mit dem Verlustleistungsregler (950) entsprechend minimierbar betrieben werden kann.(236) according to claim 14 or 15, characterized in that it is constructed substantially identically to the device according to one of claims 1 to 12, but in place of a chipset (02) various peripheral components (23), e.g. Storage devices, screen, keyboard, audio devices, etc are provided whose energy consumption by the instead of a master power distribution control unit (03) or (203m) provided with the power dissipation controller (850) slave power distribution control unit (203s) with the power dissipation controller (950) are operated according minimized can.
18. Baseboard-Einheit zur Aufnahme der COMs (250) mit der Erweiterungsschnittstelle (236) nach Anspruch 16, dad u rch geken nze ichnet, dass die Baseboard-Einheit (250) mindestens eine weitere Erweiterungsschnittstelle (236) umfasst, an der kaskadierbar mindestens eine weitere Computer On Modul18. The baseboard unit for receiving the COMs (250) with the expansion interface (236) of claim 16, characterized in that the baseboard unit (250) comprises at least one further extension interface (236) to which cascadable at least another computer on module
(COM)-Zusatzeinheit (226) anschließbar ist.(COM) additional unit (226) can be connected.
19. Computer On Modul (COM)-Zusatzeinheit (226) zum Anschluss an die Baseboard- Einheit (250) nach Anspruch 16 oder 17, dad u rch geken nzeichnet, dass die Slave-Leistungsdistributionssteuereinheit (203s) über den Signalgruppenbus (22) programmierbar ist.19. Computer On Module (COM) accessory unit (226) for connection to the baseboard unit (250) according to claim 16 or 17, characterized in that in that the slave power distribution control unit (203s) is programmable via the signal group bus (22).
20. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass einer der Regler (850) und/oder (950) und/oder (851) die Schaltvorrichtung (13) schalten kann und zwar so, dass im Standby-Zustand die Schaltvorrichtung (213) entfallen kann.20. Device according to one of the preceding claims, characterized in that one of the controller (850) and / or (950) and / or (851) can switch the switching device (13) in such a way that in the standby state, the switching device ( 213) can be omitted.
21.Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dad u rch geken nze ichnet, dass alle Regler (850) und (950) und (851) ni der Hardware und/oder Software der „externen" Versorgungsspannungsspannungseinheit (24) enthalten sind.21.Device according to one of the preceding claims, characterized in that all controllers (850) and (950) and (851) are contained in the hardware and / or software of the "external" supply voltage voltage unit (24).
22. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dad u rch geken nze ich net, dass alle Regler (850) und (950) und (851) in der Software des Chipsatzes 02 enthalten sind.22. The device according to claim 1, characterized in that all controllers (850) and (950) and (851) are contained in the software of the chipset 02.
23. Verfahren zur Überwachung und Regelung des Energieverbrauchs von Chipsätzen unter Verwendung eines der Vorrichtungen nach Anspruch 1 bis 19, geken nzei ch net durch die Verfahrensschritte23. A method for monitoring and controlling the power consumption of chipsets using any of the devices according to claim 1 to 19, ge net by the process steps netei ch
- Empfang der L-, A-, und T-Signale (836) und/oder (835) und/oder (935)und/oder (218) des Chipsatzes (02,202) und der Zustandssignale (08) der Leistungsdistributionseinheit (01 ) durch die Verlust- und Leistungsregler (850, 851 , 950);Receipt of the L, A, and T signals (836) and / or (835) and / or (935) and / or (218) of the chipset (02, 202) and the status signals (08) of the power distribution unit (01) through the loss and power controllers (850, 851, 950);
- Berechnung des Minimums der möglichen Verlustleistung bei neuen Einstellungen der CPR (32) durch die Auswertung der tabellarischen in der Speichereinheit (855) abgelegten Funktion der Verlustleistung in Abhängigkeit von der A- und T-Werten- Calculation of the minimum of the power loss in new settings of the CPR (32) by the evaluation of the function of the power loss stored in the memory unit (855) in tabular form as a function of the A and T values
- Senden von neuen CPR (32)-Einstellungen an die CPR zur Bereitstellung der minimalen Energie und/oder das Abspeichern der neuen Parameter in derSending new CPR (32) settings to the CPR to provide the minimum energy and / or saving the new parameters in the CPR
Speichereinheit (855).Storage unit (855).
24. Verfahren nach Anspruch 20, dad u rch geken nzeichnet; dass der Empfang des weiteren den Empfang von „Power-Good"-Signalen der Leistungsdistributionseinheit (05) und der 10-Signalen (14) umfasst.24. A method according to claim 20, characterized in that; that the reception of the further reception of "Power Good" signals of the Power distribution unit (05) and the 10 signals (14).
25. Verfahren nach einem der vorangegangen Verfahrensansprüche, dad urch geken nzeich net; dass der Empfang des weiteren den Empfang von Eingangsleistungs-Messsignalen (29) einer Leisungsmesseinheit (810) und/oder (811) und/oder (812) und/oder (912) umfasst.25. Method according to one of the preceding method claims, dad urch geken nzeich net; in that the reception further comprises the receipt of input power measurement signals (29) from a power measurement unit (810) and / or (811) and / or (812) and / or (912).
26. Verfahren nach einem der vorangegangen Verfahrensansprüche, d ad urch geken nzeich net; dass der Empfang des weiteren den Empfang weiterer Signale über den26. The method according to one of the preceding method claims, d ad urch ge nzeich net; that the reception of the further receiving the other signals via the
Signalgruppenbus (22) umfasst.Signal group bus (22).
27. Verfahren nach einem der vorangegangen Verfahrensansprüche, d ad u rch geken nzeichnet; dass der Empfang des weiteren den Empfang von Interrupt-Anforderungssignale (817) des Chipsatzes (02) oder der Peripheriekomponente (23) umfasst.27. Method according to one of the preceding method claims, d ad u rchken draws; in that the reception further comprises the receipt of interrupt request signals (817) of the chipset (02) or the peripheral component (23).
28. Verfahren nach einem der vorangegangen Verfahrensansprüche, dad urch geke n nzeich net; dass der Empfang des weiteren den Empfang eines „Power Down"- oder „Sleep"-28. The method according to one of the preceding method claims, dad urch geke n nzeich net; that the receipt of the further the receipt of a "Power Down" - or "Sleep" -
Signals eines Ausschalttasters oder einer Standardschnittstelle wie Ethernet, WLAN etc des Chipsatzes (02) oder der Peripheriekomponente (23) umfasst.Signal of a power switch or a standard interface such as Ethernet, WLAN etc of the chipset (02) or the peripheral component (23).
29. Verfahren nach einem der vorangegangen Verfahrensansprüche, dad u rch geken nze ich net; dass die Berechnung ein Thermalmodell, das die Korrelation Leistungsaufnahme/Wärmeentwicklung , und/oder aktuelle29. Method according to one of the preceding method claims, dad u rch geken nze I net; that the calculation is a thermal model that correlates the power consumption / heat generation, and / or current
Temperatur/Wärmeentwicklung und/oder Auslastung/Wärmeentwicklung des Chipsatzes (02) oder der Peripheriekomponenten (23) beschreibt, zur Berechung der minimalen Leistungsaufnahme verwendet.Temperature / heat development and / or utilization / heat generation of the chipset (02) or the peripheral components (23) describes, used to calculate the minimum power consumption.
30. Verfahren nach einem der vorangegangen Verfahrensansprüche, dad u rch geken nzei ch n et; dass die Berechnungsvorschrift der Regler (850, 851, 950) für jeden Chipsatz (02) oder Peripheriekomponenten (23) mittels der Service I/O-Einheit (807, 927) oder dem I/O-Bus (14) anpassbar ist.30. Method according to one of the preceding method claims, characterized in that; that the calculation rule of the controllers (850, 851, 950) for each chipset (02) or peripheral components (23) by means of the service I / O unit (807, 927) or the I / O bus (14) is customizable.
31.Verfahren nach einem der vorangegangen Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet; dass die Berechnung die maximale und minimale Arbeitstemperatur und bevorzugte31.A method according to one of the preceding method claims, characterized; that the calculation is the maximum and minimum working temperature and preferred
U/F-Arbeitspunkte oder -Arbeitsbereiche des Chipsatzes (02) oder der Peripheriekomponente (23) als Randbedingung berücksichtigt.U / F operating points or work areas of the chipset (02) or the peripheral component (23) considered as a boundary condition.
32. Verfahren nach einem der vorangegangen Verfahrensansprüche, dad u rch geken nzeichnet; dass die Berechnung eine adaptive Anpassung der Reglerparameter an die tatsächlichen Gegebenheiten unter Berücksichtigung der LAT-Signale (836, 835, 935,218) vornimmt.32. Method according to one of the preceding method claims, characterized in that: in that the calculation makes an adaptive adaptation of the controller parameters to the actual conditions taking into account the LAT signals (836, 835, 935, 218).
33. Verfahren nach einem der vorangegangen Verfahrensansprüche, dad urch geken nzeich net; dass das Senden des weiteren ein Senden von System Management und System33. The method according to one of the preceding method claims, dad urch geken nzeich net; that sending another is sending system management and system
Control Interrupt Interface Signale (SMI/SCI) (816) zur Steuerung des Chipsatzes (02,Control Interrupt Interface Signals (SMI / SCI) (816) for controlling the chipset (02,
202) oder der Peripheriekomponente (23) umfasst.202) or the peripheral component (23).
34. Verfahren nach einem der vorangegangen Verfahrensansprüche, dad u rch geken nzeich net; dass das Senden des weiteren ein Senden von Steuersignalen an den Signalgruppenbus (22) umfasst.34. Method according to one of the preceding method claims, characterized in that; the sending further comprises sending control signals to the signal group bus (22).
35. Verfahren nach einem der vorangegangen Verfahrensansprüche, dad urch gekennzeichnet; dass das Senden des weiteren ein Senden von Kontrollsignalen der Leistungs- Schaltvorrichtung (15,215) umfasst, die die Leistungsschalteinheit (13,213) steuert.35. The method according to one of the preceding method claims, dad urch characterized; the sending further comprises transmitting control signals of the power switching device (15,215) which controls the power switching unit (13,213).
36. Verfahren nach einem der vorangegangen Verfahrensansprüche, dadurch geken nzei ch net; dass das Senden des weiteren ein Senden von Steuersignalen an die Lüftereinheit (19) umfasst. 36. The method according to one of the preceding method claims, characterized geken nzei ch net; the sending further comprises sending control signals to the fan unit (19).
37. Verfahren nach einem der vorangegangen Verfahrensansprüche, dad urch gekennzeichnet; dass das Senden des weiteren das Senden von „Enable"-Signalen (04) für die Schaltung von Spannungen und Frequenzen an die Leistungsdistributionseinheit (01,201m,201s) umfasst.37. The method according to one of the preceding method claims, dad urch characterized; in that the sending further comprises the sending of "enable" signals (04) for the switching of voltages and frequencies to the power distribution unit (01, 201m, 201s).
38. Verfahren nach einem der vorangegangen Verfahrensansprüche, dadu rch geken nze i chnet; dass das Senden des weiteren das Senden von Status- und Diagnosesignalen über den Service I/O-Bus (827,927) an die Service I/O Einheit (807,907) und/oder über den I/O-38. Method according to one of the preceding method claims, characterized in that; further that the sending of the status and diagnostic signals via the service I / O bus (827, 927) to the service I / O unit (807,907) and / or via the I / O bus
Bus (14) an das I/O-System des Chipsatzes (02,202) oder der Peripheriekomponente (23) umfasst.Bus (14) to the I / O system of the chipset (02,202) or the peripheral component (23).
39. Verfahren nach einem der vorangegangen Verfahrensansprüche, dad urch g eken nzei chnet; dass das Senden des weiteren das Senden von Abschaltsignalen an einzelne Controller des Chipsatzes (02) oder der Peripheriekomponente (23), insbesondere an Ethernet-, SATA-Controller und ähnliches, umfasst. 39. Method according to one of the preceding method claims, characterized in that; the sending further comprises the sending of switch-off signals to individual controllers of the chipset (02) or the peripheral component (23), in particular to Ethernet, SATA controllers and the like.
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