[发明专利]根据中央处理单元运行特征控制计算机运行的方法和系统

说明书

本发明涉及计算机中央处理单元(CPU)实时控制，尤其涉及根据检测的动态运行特征，比如由CPU内实时活动程度而产生的CPU温度、温度变化和功耗，而调整中央处理单元(CPU)的时钟频率装置和方法。

在个人计算机工业的早期发展阶段，可移动式或便携带式的计算机是很普遍的。早期的便携式计算机采用大电源，而实际上是一台小型的台式个人计算机。然而，现代的便携式计算机比起台式个人计算机要小，并且重量更轻，用户可以使用与台式计算机所使用的相同的软件。

第一代“便携式”计算机仅采用壁式交流电源工作。更近的或者下一代个人计算机采用电池电源，这样才真正称得上是便携式的。这种便携程度的增大得益于显示技术、磁盘存储容量以及元件重量和体积技术的发展。

尽管这些进步有助于减小便携式计算机的尺寸，但仍然存在操作上的限制。例如，现代的便携式计算机所运行的软件一般与台式个人计算机所运行的软件相同。所以，便携式计算机必须提供所有台式计算机的性能，而不管对以电池供电的便携式计算机才特有的功能限制和考虑。一方面，便携式计算机与台式计算机具有相同的数据流速率，而另一方面，比起台式计算机，在短时间内仅具有有限的功率值，并具有更有限的热耗散能力。现代的便携式计算机对于它们用来工作的软件中的不同平台，不作特定的调节。操作系统(例如MS-DOS)、基本输入/输出系统(BIOS)软件和第三方应用软件对于便携式计算机和台式计算机来说基本上是相同的。对于软件系统处理CPU的不同动态操作特征的方式来说，尤其是这样。

当软件工程师和程序员开发了更强功能的软件系统时，台式计算机在大体所有的系统性能领域中继续提供增强的性能。从更高计算性能CPU的引入，到增大存储器和更快的高性能磁盘驱动器，对台式系统操作的要求正快速增大。便携式计算机制造商除了试图与这些要求保持同步以外，实在没有其他的选择。

然而至今，便携式计算机继续以交流电或者以既大又笨重的电池工作。在试图保持台式计算机性能要求和采用新软件时，某些便携式计算机采用贵重的元件，来降低对电源的要求。但即便是这样，计算机所使用的笨重电池仍然不能长时间供电。这意味着，普通便携式计算机的用户必须采用壁式交流电源工作方式或很短时间的电池工作方式，以便具有第三方软件系统所期待的性能。

在试图设计节电从而以电池工作较长时间的便携式计算机时，某些便携式计算机电源系统在用户不使用计算机时，降低便携式计算机的功耗。其他的便携式计算机设计者在通过不使用键盘时，关闭显示器来节电。虽而用这些系统帮助节电，但由于这些系统妨碍了计算机运行，或者当最大的功耗电发生在计算机内而无法节电，因而都不实用。至今，在操作者使用计算机进行有意义的工作时，没有一个用于便携式计算机的节电系统是节电的。

但这不是便携式计算机供电系统唯一的问题。在现代的便携式计算机系统中，是没有响应于CPU动态操作特征的智能系统的。CPU的动态操作特征包括广泛的特征，包括CPU温度、温度变化、功耗等等。目前还没有控制电池电源节电或最佳使用的方法或系统。还没有响应于计算密集的指令而恰当监视和控制CPU高速运行和密集的电子电路的温度的方法或系统。另外，还不存在这样的方法和系统，来确保当CPU与其输入/输出电路实际上是隔开的时候，不会发生来自CPU动态操作特征的不良影响。可能发生的不良情况或影响的种类包括当CPU执行一组大量的不包括任何输入/输出功能的指令时，CPU过度地耗电或达到过高的温度。

人们需要一种预计CPU中的活动程度并用该预计来自动控制CPU动态操作特征的装置和方法。

人们需要一种能够进行自动活动程度预计的用户修改以及用经修改的预计自动操纵CPU动态操作特征的反馈方法和装置。

人们还需要一种根据控制CPU的动态操作特征提供时钟速度实时减小和恢复，从而使CPU从不工作的时间间隔恢复到其全处理速度，而其方式对软件程序和用户是透明的装置和方法。

再有，人们还需要一种根据动态操作特征来确定CPU可以还是应当根据CPU活动程度进行睡眠、以及根据该确定启动硬件选择器的装置和方法。如果CPU可以睡眠，则硬件选择器在睡眠时钟电平上施加振荡。如果CPU必须工作，那么硬件选择器在高速时钟电平下振荡。

本发明检查CPU的活动以及操作者和任何目前正在工作的应用软件程序的活动状态。本发明实时进行该活动取样，调整CPU的操作强度以控制节电、计算机电力和发热情况以及任何其他的恰当和要求的动态操作特征。这些调整是在CPU循环内完成的，并且不会影响用户对性能或其他软件程序运行的感知。