專利名稱：用于消耗和提供功率的高效系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體涉及電子設(shè)備和/或計算系統(tǒng)，尤其涉及平臺管理。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種電子設(shè)備，包括用于處理任務(wù)的功能電路；用 于為所述功能電路供應(yīng)功率的主電源；以及補充電源，用于為所述功能電路供應(yīng)功率以處 理一個或多個任務(wù)，其中所述一個或多個任務(wù)被標識成當所述補充電源中有足夠能量可用 時被處理。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種計算機系統(tǒng)，包括具有處理器的芯片，所述 處理器用指示任務(wù)的能量需求的信息來處理所述任務(wù)；用于向所述處理器提供功率的補充 電源，該任務(wù)被調(diào)度成當所述補充電源中有足夠能量可用時被處理。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種方法，包括在芯片中，標識處理任務(wù)所要消 耗的能量；以及當在補充電源中有足夠能量可用時，使所述任務(wù)被處理。


在附圖的各圖中作為示例而并不作為限制示出了本發(fā)明的實施例，其中相同的參 考數(shù)字指代相似的元件。圖1是根據(jù)一些實施例的電子設(shè)備平臺的圖示。圖2是根據(jù)一些實施例的用于處理任務(wù)的例程的流程圖。圖3是根據(jù)附加實施例的電子設(shè)備平臺的圖示。圖4是根據(jù)一些實施例的電子設(shè)備平臺的電源的圖示。圖5是根據(jù)附加實施例的電子設(shè)備平臺的電源的圖示。圖6是根據(jù)另外實施例的電子設(shè)備平臺的電源的圖示。
具體實施例方式借助一些實施例，為包括膝上型計算機、平板電腦、上網(wǎng)本、蜂窩電話在內(nèi)的移動 計算平臺以及為諸如桌上型計算機和服務(wù)器系統(tǒng)之類的可能不能移動的其他設(shè)備或系統(tǒng) 提供基于功率可用性的任務(wù)處理。在具有功率收獲能力(例如太陽能、風(fēng)能等等)的系統(tǒng) 中，為了允許直接將收獲的功率供應(yīng)給平臺，任務(wù)調(diào)度可以對哪些電源能夠遞送功率加以 考慮。在調(diào)度決策中使用功率可用性(即機會調(diào)度)可以允許高效使用收獲的或以其他方 式獲取的能量。圖1是根據(jù)一些實施例的電子設(shè)備平臺102的一部分的框圖。平臺102可以用于 例如使用移動電源或其他電源的任何電子設(shè)備。其包括平臺功能電路104、主電源106以 及補充電源108。功能電路104對應(yīng)于一個或多個具有用于執(zhí)行電子設(shè)備功能的電路的部 件，例如集成電路(IC)芯片、顯示器等等。例如，對便攜式計算設(shè)備來說，它們可以包括顯 示設(shè)備以及一個或多個用于實施處理器、集線器、I/O、通信以及平臺控制功能的芯片。功能電路104包括任務(wù)管理器105來管理何時可以執(zhí)行任務(wù)。它可以不必是平臺獨有的任務(wù)管 理器，而是調(diào)度或者至少參與決定何時處理任務(wù)，其中所述任務(wù)例如是諸如電子郵件、視頻 下載等之類的應(yīng)用任務(wù)。任務(wù)管理器105可以處于平臺的包括其主處理器、平臺控制器、集 線器、(一個或多個)網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)備等等的任何部分中。在工作時，主電源106和補充電源108為平臺電路提供功率。每一個電源都可以 是移動電源。通常，隨著時間的過去，主電源106會將大多數(shù)電子能量提供給功能電路。主 電源可以包括任何適當?shù)碾娫?，例如電?battery)、燃料電池等等。補充電源可以存儲較 少的總能量，但是通常將能夠高效地存儲和供應(yīng)電功率，以便例如在主電源自身無法提供 足夠功率的時候補充主電源。還可以在補充電 源具有可用功率并且(例如經(jīng)由調(diào)度、中斷 等等)可獲得任務(wù)進行處理從而利用該可用功率的時候采用補充電源。這后一種情況可以 用于利用例如經(jīng)由太陽能、風(fēng)能或其他能源的能量收獲來對補充電源充電。補充電源108可以包括諸如一個或多個電容器(例如一個或多個所謂的超級電容 器(ultracap或supercap))的任何適當設(shè)備。至少與其他電容器相比時，超級電容器通常 能夠存儲相當大量的能量。與主電源電池相比，它們未必存儲很多的能量，但是它們可以被 高效地充電和再充電，從而不僅存儲來自例如光生伏打太陽能電池的收獲能量，而且它們 通常還可以提供適當量的功率(雖然提供功率的時間量相對較小)，以便在需要大量功率 的時候增強主電源。例如，便攜式計算設(shè)備可能具有介于5與20W之間的平均功率需求，但 是具有高達75或100W的峰值間歇突發(fā)需求。因此，不是使用能夠供應(yīng)75到100W的主電 源，而是可以使用較小的電池(例如25或30W)作為主電源，并且可以采用超級電容器(例 如能夠供應(yīng)75W高達0. 1秒時間或供應(yīng)7. 5W高達1秒時間的0. 5F的超級電容器)作為補 充電源，以便在電涌或尖峰時段期間提供額外需要的功率。(應(yīng)該了解的是，術(shù)語超級電容 器旨在包含一個或多個電容器、超級電容器或其他形式的電容器，并且甚至可以包括其他 電荷存儲設(shè)備)圖2顯示的是根據(jù)一些實施例的例如由任務(wù)管理器105執(zhí)行的調(diào)度例程的一部 分。在201，該例程接收任務(wù)(或任務(wù)信息)，例如，諸如將要由功能電路執(zhí)行或以其他方式 處理的應(yīng)用任務(wù)之類的任何任務(wù)。該任務(wù)信息可以包括用于指示處理該任務(wù)可能需要多少 功率和/或能量的功率信息。在202，該例程檢查以確定在補充電源108中有多少功率和/或能量可用。在204， 該例程確定補充電源中是否有足夠的功率/能量可用于處理該任務(wù)。如果沒有，那么在 208，將任務(wù)處理延遲一定的時間量，之后返回至201進行處理。例如，該例程可以將任務(wù)延 遲足夠的持續(xù)時間，使得可以在補充電源更可能具有附加能量的稍后時間處理或執(zhí)行該任 務(wù)。其可以被延遲以便稍后重新進行檢查(例如在304)，或者可以對其進行調(diào)度，以便在指 定的稍后時間或指定的時間窗口內(nèi)進行處理，而不是如圖中所示返回到301。調(diào)度可以是粗糙(例如按照一個或多個小時)或是精細的(按照分鐘、秒或者甚 至更小的時間增量)。細粒度的調(diào)度可以允許受限形式的任務(wù)調(diào)度。因此，細粒度的調(diào)度可 能對用戶體驗有很小的影響。例如，如果系統(tǒng)將電子郵件同步延遲一秒，那么用戶將不太可 能注意到。但是，由于任務(wù)調(diào)度是更細粒度的，因此，使用附加電源的靈活性可能較小。與 細粒度的調(diào)度相反，粗粒度的調(diào)度以使得用戶有可能注意到對任務(wù)進行了重新調(diào)度這樣的 方式來重新調(diào)度任務(wù)。例如，在考慮電子郵件同步時，與上一秒形成對比的是，用戶可能注意到其電子郵件在上一個小時未被調(diào)度。但是，由于粗粒度的調(diào)度允許在較大時間距離上 重新調(diào)度，因此，具有可用功率的時段的數(shù)量通常較大，由此增加了重新調(diào)度的機會。返回到?jīng)Q策204，如果在補充電源中有足夠的可用能量，則前進到206，并且允許 對任務(wù)進行處理。在201的任務(wù)可以以任何適當?shù)姆绞降竭_。它可以是平臺操作系統(tǒng)內(nèi)部 或外部的更大調(diào)度例程的一部分，或者它可以作為被置于隊列中的結(jié)果或作為超時條件的 結(jié)果而出現(xiàn)。可替換地，它可以來自中斷。例如，可以使用異步中斷方案。該中斷可以指示 能量何時可用以允許執(zhí)行能夠調(diào)度任務(wù)以利用能量可用性的中斷服務(wù)例程。例如，該中斷 服務(wù)例程可以在OS中實施，以便允許操作系統(tǒng)控制任務(wù)的重新調(diào)度，或者它可以在固件中 實施，例如其中操作系統(tǒng)構(gòu)建任務(wù)描述符池以允許透明的任務(wù)調(diào)度。圖3顯示了平臺102的另一個實施例。它包括具有任務(wù)管理器105的功能電路 104以及為其提供功率的平臺電源301。該平臺電源301為其提供電源電壓(Vs)，并且經(jīng) 由鏈路303而與功能電路進行通信。如上所述，平臺電源301具有主電源和補充電源(在 本圖中并未顯示)。通過鏈路303，它向任務(wù)管理器105傳達有多少功率/能量可能是可用 的。這包括傳達直接信息(例如功率、能量、功率持續(xù)時間等等)或可以允許任務(wù)管理器確 定或估計可用能量的間接信息。例如，它可以傳達與充電電平或充電電平范圍相對應(yīng)的補 充電壓電平。該鏈路還可以將指令從任務(wù)管理器105傳達到平臺電源301，以便例如激活補 充電源以及請求充電信息、狀態(tài)等等。該鏈路可以以任何適當?shù)姆绞綄嵤?。它可以是模擬 和/或數(shù)字的，并且它可以包括多條信號線，或者它可以被實施為串行鏈路。 圖4顯示了根據(jù)一些實施例的平臺電源301。如上所述，它包括主電源106和補充 電源108，以及外部電源403、供電控制電路408、調(diào)壓器(VR) 410以及開關(guān)Sl到S5，它們?nèi)?圖所示耦合在一起。外部電源403提供功率以對主電源106充電，例如，當主電源106是電 池或電池模塊時，它可以是AC適配器。開關(guān)可以用任何適當?shù)碾娐吩韺嵤?，所述電?元件包括晶體管、模擬開關(guān)等等。它們允許供電控制電路408將主電源和補充電源彼此隔 離和/或彼此耦合在一起，以及將主電源和補充電源與外部電源和為功能電路提供穩(wěn)定電 源(regulated supply) Vs的VR 410的輸入相隔離和/或耦合。供電控制電路408可以將補充電源與主電源去耦，以便測量或以其他方式檢查其 充電電平。另一方面，它可以將補充電源耦合到主電源，以便例如在Vs處需要相對較低的 功率的時間期間對補充電源充電，或者它可以在接合外部電源的時候耦合到主電源。當需 要增大的功率或者當例如被調(diào)度的任務(wù)的任務(wù)可用于處理的時候，主電源和補充電源都可 以在S4閉合或不閉合的情況下通過S3和S5耦合到電源Vs。圖5顯示了平臺電源301的另一個實施例。在本實施例中，具體采用電池模塊502 作為主電源，并且超級電容器(UCap)用作補充電源。AC適配器503被用于為主電源(電 池模塊)提供外部功率，并且直接為功能電路提供外部功率。它還可以用于對補充電源 (UCap)充電。還提供了太陽能模塊505來對UCap充電。舉例來說，它可以包括一個或多個 光生伏打電池，以便供應(yīng)電來對UCap充電。在本實施例中，太陽能模塊可以直接對UCap充電，由此減小否則可能由于通過電 池充電電路等對如電池那樣的電源充電所產(chǎn)生的損耗。這可能是有幫助的，因為當與電池 提供的功率相比時，能量收獲部件(風(fēng)能、太陽能等等)產(chǎn)生的功率不太可靠并且不連續(xù)。 太陽能板的生產(chǎn)率是可用光的強度和類型的函數(shù)。例如，對于處于室外直接日光下和處于室內(nèi)熒光燈下的太陽能電池來說，這二者產(chǎn)生的功率可能相差100倍。此外，當用戶經(jīng)過陰 影區(qū)域時，室外和室內(nèi)光照強度都會改變。相應(yīng)地，可以采用感知功率可用性的調(diào)度，例如 允許細粒度和粗粒度的任務(wù)調(diào)度兩者以與較高的能量可用性相符合。 供電控制電路可以具有電路來監(jiān)視UCap以得知其充電程度。例如，其可以包括電 壓檢測設(shè)備來檢測(測量、估計等等)UCap處的電壓以便評定有多少功率和/或能量可能 可用。它還可以具有邏輯來預(yù)測或以其他方式確定能量何時可用。例如，它可以用當前狀 態(tài)條件來評估電荷分布圖(charge pattern)，以便預(yù)測將會在何時以及將會有多少能量可 用。該信息可以由功能電路中的調(diào)度管理器用于調(diào)度在UCap被充分充電的時候要執(zhí)行的 任務(wù)。圖6顯示的是平臺電源301的又一個實施例。該實施例與圖5的電源相似，除了 VR 410耦合在主電源與補充電源之間，并且由此將補充電源直接耦合到Vs供電節(jié)點來為 其提供功率。舉例來說，在主電源(例如電池)供應(yīng)與提供給功能電路的Vs相比適度更高 的電源電壓的環(huán)境中，這可能是有用的。例如UCap的補充電源可以用于直接為電路供應(yīng)電 壓。與大多數(shù)電容器相似，超級電容器可以被充電至某個范圍內(nèi)的電壓，并且可以被選擇成 在高電壓以及低電壓高效地工作。因此，可以使用相對較小電壓的UCap并將其充電至對于 Vs而言足夠低的電壓電平，并且與此同時，它可以存儲適當量的能量。這種實施方式在多種 不同的方式中可以是有益的。例如，當功能電路處于低功率(例如睡眠、待機等等)狀態(tài)時， 超級電容器可以用于在不需要電池的情況下供應(yīng)其功率，由此消除了 VR的使用，其中所述 VR可能是低效的，并且在供應(yīng)低功率的時候尤其如此。此外，超級電容器可以用于在所謂的 “熱”電池交換(battery swap)期間為電路供電，以便在不必關(guān)閉所有功能電路的情況下更 換主電源。在一些實施例中，多個超級電容器可以以不同的配置使用。例如，一些超級電容 器可以處于調(diào)壓器的上游，一些則處于其下游。在先前描述以及后面的權(quán)利要求中，下列術(shù)語應(yīng)該以如下方式解釋術(shù)語“耦合” 和“連接”及其派生詞可以被使用。應(yīng)該理解的是，這些術(shù)語并不打算作為彼此的同義詞。 相反，在特定的實施例中，“連接”被用于指示兩個或更多個元件彼此直接物理或電接觸。 “耦合”被用于指示兩個或更多個元件彼此協(xié)作或交互，但是它們可以或可以不直接物理接 觸或電接觸。本發(fā)明并不局限于所描述的實施例，而是可以用處于隨附權(quán)利要求書的精神和范 圍內(nèi)的修改和變更來實施。舉例來說，應(yīng)該理解的是，本發(fā)明可適于與所有類型的半導(dǎo)體集 成電路(“IC”)芯片一起使用。這些IC芯片的示例包括但不限于處理器、控制器、芯片組 部件、可編程邏輯陣列(PLA)、存儲芯片、網(wǎng)絡(luò)芯片等等。還應(yīng)該理解，在一些附圖中，信號導(dǎo)線是用線條表示的。某些線條可能較粗，以便 指示具有更多組成成分的信號路徑，某些線條具有數(shù)字標簽，用以指示組成信號路徑的數(shù) 目，和/或某些線條具有處于一個或多個末端的箭頭，以便指示主信息流動方向。但是，這 種表示不應(yīng)該以限制性的方式來解釋。相反，這種附加細節(jié)可以結(jié)合一個或多個例示實施 例來使用，從而有助于更容易理解電路。無論是否具有附加信息，任何表示的信號線路都可 以實際包含一個或多個可以在多個方向上傳播并且可以用任何適當類型的信號方案實施 的信號，例如使用差分對、光纖線路和/或單端線路實施的數(shù)字或模擬線路。應(yīng)該理解的是，可能已經(jīng)給出示例尺寸/型號/數(shù)值/范圍，但是本發(fā)明并不局限于此。隨著制造技術(shù)(例如光刻)隨時間的過去而變得成熟，預(yù)期的是可以制造出具有更小尺寸的設(shè)備。此外，為了例證和論述簡單起見，以及為了避免模糊本發(fā)明，附圖中可以或 可以不顯示到IC芯片和其他部件的公知電源/接地連接。進一步，布置可以采用框圖的形 式顯示，以避免模糊本發(fā)明，并且這也考慮到與此類框圖布置的實施方式有關(guān)的細節(jié)高度 依賴于在其中實施本發(fā)明的平臺，也就是說，此類細節(jié)應(yīng)當處于本領(lǐng)域技術(shù)人員的理解范 圍以內(nèi)。在為了描述本發(fā)明的示例實施例而對具體細節(jié)(例如電路)進行闡述的情況下， 對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說應(yīng)當顯而易見的是，本發(fā)明可以在沒有這些具體細節(jié)的情況下實施 或用這些具體細節(jié)的變型進行實施。由此，本描述應(yīng)被視為是說明性而不是限制性的。
權(quán)利要求
一種電子設(shè)備，包括用于處理任務(wù)的功能電路；用于為所述功能電路供應(yīng)功率的主電源；以及補充電源，用于為所述功能電路供應(yīng)功率以處理一個或多個任務(wù)，其中所述一個或多個任務(wù)被標識成當所述補充電源中有足夠能量可用時被處理。
2.權(quán)利要求1的設(shè)備，其中所述一個或多個任務(wù)是基于處理其所需要的能量而被標識的。
3.權(quán)利要求2的設(shè)備，其中所述一個或多個任務(wù)是基于最終期限信息而被標識的。
4.權(quán)利要求1的設(shè)備，其中主電源包括電池。
5.權(quán)利要求4的設(shè)備，其中補充電源包括超級電容器。
6.權(quán)利要求5的設(shè)備，其中超級電容器是通過所述電池和適配器中的至少一個充電的。
7.權(quán)利要求6的設(shè)備，其中超級電容器是經(jīng)由能量收獲充電的。
8.權(quán)利要求7的設(shè)備，其中能量收獲包括用至少一個太陽能電池來對超級電容器充
9.權(quán)利要求1的設(shè)備，包括介于主電源和輔助電源之間的調(diào)壓器。
10.一種計算機系統(tǒng)，包括具有處理器的芯片，所述處理器用指示任務(wù)的能量需求的信息來處理所述任務(wù)； 用于向所述處理器提供功率的補充電源，該任務(wù)被調(diào)度成當所述補充電源中有足夠能 量可用時被處理。
11.權(quán)利要求10的系統(tǒng)，包括一個或多個用于對補充電源充電的太陽能電池。
12.權(quán)利要求11的系統(tǒng)，其中補充電源包括超級電容器。
13.權(quán)利要求10的系統(tǒng)，包括用于監(jiān)視補充電源中的可用能量并且使補充電源耦合到 處理器的功率控制電路。
14.權(quán)利要求13的系統(tǒng)，其中當補充電源中有足夠能量可用于處理任務(wù)時，功率控制 電路發(fā)起中斷。
15.權(quán)利要求13的系統(tǒng)，其中功率控制電路響應(yīng)于來自任務(wù)管理器的請求而將補充電 源耦合到處理器。
16.權(quán)利要求15的系統(tǒng)，其中任務(wù)管理器是處理器的一部分。
17.一種方法，包括在芯片中，標識處理任務(wù)所要消耗的能量；以及 當在補充電源中有足夠能量可用時，使所述任務(wù)被處理。
18.權(quán)利要求17的方法，包括監(jiān)視補充電源來確定何時有足夠能量可用于處理任務(wù)。
19.權(quán)利要求18的系統(tǒng)，包括當補充電源中有足夠能量可用時，中斷任務(wù)處理器。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于消耗和提供功率的高效系統(tǒng)和方法。借助一些實施例，為包括膝上型計算機、平板電腦、上網(wǎng)本、蜂窩電話在內(nèi)的移動計算平臺以及為諸如桌上型計算機和服務(wù)器系統(tǒng)之類的不能移動的其他設(shè)備或系統(tǒng)提供了基于功率可用性的任務(wù)處理。
文檔編號H02J9/04GK101872996SQ201010190570
公開日2010年10月27日 申請日期2010年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月6日
發(fā)明者C·威爾克森, M·張, W·吳 申請人:英特爾公司