一種存儲器電源備援系統的製作方法
2023-07-03 09:34:01
專利名稱：一種存儲器電源備援系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種電源備援系統，特別涉及一種應用在高級配置和電源接口標準(Advanced ConfigurationPower Interface，ACPI)電源模式下的存儲器電源備援系統。
背景技術：
隨著信息處理時代的來臨，計算機系統廣泛地運用於各行業，一般來說，在一些重視通訊質量的地方，如，電信公司、數據中心、銀行政府機關及軍事單位等等，都通過高端伺服器、刀鋒伺服器等，將重要信息儲存於計算機系統中，因此，計算機系統的運行質量是非常重要的，例如，當銀行正在進行交易帳款或傳輸數據時，若發生電源中斷的情形，這些交易中的數據都將瞬間消失，其所造成的損害不可預期，若能在電源中斷時，將計算機系統中暫存的數據進行備援，藉以保護正在存取的數據，將可提高計算機系統運作的品質，而這類的數據大部分都是暫存於存儲器當中。
所以，為了使數據能在電源中斷時，保留當時未結束工作之數據，需提供電源備援，讓計算機系統將尚未結束的工作完成並備援數據，常見的方式是採用不間斷電源(Uninterrupted Power Supply，UPS)系統來解決這類的問題，但不間斷電源系統的成本較高。
另外，請參照臺灣專利公告號第525330號，該專利公開一種備援電源系統因應復電而自動喚醒電器的電源供應方法，其包含下列步驟在斷電發生時，使一電器自動進入一省電模式；以及偵測該斷電的結束，從而在該斷電排除時使該電器從該省電模式自動喚醒回復至一正常運作模式，由此避免電源問題造成系統的誤關機，同時可免除使用上的困擾，但該專利並未針對計算機系統中存儲器電源部分，提出相關的電源備援系統架構。
因此，如何若能採用低成本的方式，來保存存儲器中暫存的數據，避免當電源供應異常中斷時所造成的損害，且在電源供應恢復正常時，讓計算機系統的工作程序恢復到斷電前的狀態，從而提高計算機系統的可靠性(Reliability)與穩定性(Stability)，成為研究人員待解決問題之一。
發明內容
有鑑於現有技術存在的缺點與無法解決的問題，本發明提出一種存儲器的電源備援系統，在電源供應中斷時，通過電源備援系統提供存儲器保存處理中的數據所需的電源，在電源供應恢復正常時，讓計算機系統的工作程序恢復到斷電前的狀態，從而提高計算機系統的可靠性與穩定性。
所以為達上述目的，本發明所公開的存儲器電源備援系統，在電源供應中斷時，提供備份電源給存儲器，以暫存存儲器中的數據，包含有電源偵測單元、電源備援控制單元、電源備援單元及電源供應切換單元。
電源偵測單元，用以偵測電源供應狀態，若電源供應狀態為異常中斷時，產生一電源中斷信號。
電源備援控制單元，依據電源供應的狀態，產生一電源備援控制信號，以激活備份電源，並準備進行供電。
電源供應切換單元，依據控制信號，用以切換電源供應的路徑。
電源備援單元，用以提供備份電源，以暫存存儲器中的數據。
其中計算機系統進入高級配置和電源接口標準(ACPI)的第三(S3)模式，在此模式下計算機系統僅保留存儲器的數據，故僅需對存儲器供電即可，因此，備份電源的供電時間更能得到延長，且在電源供應恢復正常時，對電源備援供應單元進行充電，從而確保電源備援供應單元的供電能力。
所以為達上述目的，本發明所公開的計算機系統的電源備援系統，包括存儲器，用以暫存計算機系統中等待處理的數據。
中央處理器單元，為計算機系統中的核心模塊，用以處理存儲器中暫存的數據。
晶片組，用以控制計算機系統中的信號傳輸作業，而晶片組包含有南橋晶片與北橋晶片。
供電單元，接收電源供應，以提供計算機系統中工作所需的電源。
電源偵測單元，用以偵測電源供應的狀態。
電源備援控制單元，依據電源供應的狀態，以產生一備份電源控制信號。
電源供應切換單元，依據控制信號，用以切換電源供應的供電路徑。
電源備援供應單元，用以提供備份電源，以使存儲器暫存計算機系統中等待處理的數據。
另外，為達上述目的本發明進一步公開了一種存儲器的電源備援供應方法，包括有下列步驟首先，偵測電源供應狀態，以判斷目前電源供應是否中斷，若偵測電源供應中斷，電源偵測單元產生電源中斷信號給電源備援控制單元，並準備進行備份電源供應程序。
接下來，使計算機系統進入高級配置和電源接口(ACPI)模式下的第三(S3)模式，並激活電源備援供應單元準備進行供電；在計算機系統進入第三(S3)模式後，切換電源供應路徑由電源備援供應單元供電，以提供存儲器暫存數據所需的電源。
偵測電源供應是否恢復正常，若電源供應恢復正常時，則切換電源供應路徑由正常電源供電；關閉電源備援供應單元，以對電源備援供應單元進行充電，從而確保電源備援供應單元的供電能力。
通過這種存儲器電源備援系統，當電源供應系統發生電源中斷時，通過激活及切換電源備援供應系統，以提供存儲器暫存數據所需的電源，讓存儲器保存未完成工作的數據，在電源恢復正常供應時，使計算機系統通過存儲器中保存的數據，恢復至斷電前的狀態，以繼續處理未完成的工作，從而提高計算機系統可靠性與穩定性。
下面結合附圖和實施例對本發明進行詳細說明。
圖1為本發明的系統方塊圖；圖2為本發明的步驟流程圖；圖3為本發明的電源備援控制單元的電路方塊示意圖；及圖4為本發明的電源供應切換單元的電路示意圖。
其中，附圖標記1 節點10 電源偵測單元2 節點20 電源備援控制單元21 與門開關22 第一緩衝器23 第二緩衝器
24 非門開關25 D型正反器26 第一電晶體開關3 節點30 電源供應切換單元31 電池監控及充電器32 備援供電穩壓器33 二極體開關34 第二電晶體開關35 正常供電穩壓器36 電池4 節點40 電源備援供應單元50 存儲器60 供電單元80 北橋晶片70 南橋晶片90 中央處理器單元R1～R5 電阻步驟100 電源供應是否中斷步驟101 使計算機系統進入省電模式步驟102 切換電源供應路徑由電源備援供應單元供電步驟103 電源供應是否恢復正常步驟104 切換電源供應路徑由正常電源供電步驟105 對電源備援供應單元進行充電具體實施方式
請參照圖1，其為本發明的系統方塊圖，包括電源偵測單元10、電源備援控制單元20、電源供應切換單元30及電源備援供應單元40。
電源偵測單元10，用以偵測電源供應狀態，若電源供應狀態為異常中斷(例如，停電或非正常關機等)，則產生一電源中斷信號(例如，不可屏蔽式中斷指令Non-Maskable Interrupt，NMI)，此時，計算機系統必須中斷正在處理中的工作指令，並執行不可屏蔽式中斷(NMI)指令，此類型的中斷會讓中央處理器單元90優先處理，並蓋過所有工作指令。
電源備援控制單元20，與電源偵測單元10連接，依據電源中斷信號，產生一備份電源控制信號，以激活電源備援供應單元40，其中在電源供應正常狀態時，並控制充電迴路(圖中未示)對電源備援供應單元40進行充電。
電源供應切換單元30，與電源備援控制單元20連接，依據電源備援控制單元20產生的控制信號，用以切換電源供應迴路為電源備援供應迴路，從而提供存儲器50暫存數據所需的電源。
電源備援供應單元40，分別與電源備援控制單元20、電源供應切換單元30連接，由電源備援控制單元20的控制信號觸發激活，並通過電源供應切換單元30提供存儲器50暫存數據所需的電源，其中電源備援供應單元40為電池，例如，2.5伏特直流電壓源電池。
另外，於電源供應正常狀態下，電源備援控制單元20通過正常電源對電源備援供應單元40進行充電，以確保電源備援供應單元40的供電能力。
存儲器50，與電源供應切換單元30連接，用以暫存計算機系統中等待處理的數據，而存儲器50可分為暫存(Registered)與非暫存(Non-Registered)的類型，另外，存儲器50依照存取方式又可分為只讀存儲器(Read only Memory，ROM)及隨機存取存儲器(Random Access Memory，RAM)。
供電單元60，與電源供應切換單元30連接，於正常供電狀態下，負責提供存儲器50暫存數據所需的電源(例如，1.8～3.3伏特直流電壓源)及計算機系統中其它模塊(例，南橋晶片70、北橋晶片80及中央處理器單元90等)所需的工作電源。
南橋(South Bridge)晶片70，與電源偵測單元10、電源備援控制單元20連接，用以負責控制計算機系統中外圍接口的信號傳輸作業，包括工業標準總線(IndustryStandard Architecture，ISA)、集成設備電子部件(Integrated Device Electronics，IDE)、通用串行總線(Universal Serial Bus，USB)、外圍控制器接口(Peripheral ControllerInterface，PCI)、低針數接口(Low Pin Count Interface，LPC)及系統管理總線(SystemManagement Bus，SM Bus)、鍵盤及滑鼠。
其中南橋晶片70更接收電源偵測單元10產生的電源中斷信號，以產生電源管理模式的觸發信號，從而使計算機系統進入高級配置和電源接口標準(ACPI)的第三(S3)模式。
北橋(North Bridge)晶片80，與南橋晶片70連接，用以負責控制計算機系統中幾個主要模塊的信號傳輸作業，包含有中央處理器、存儲器、外圍控制器接口(PeripheralController Interface，PCI)及圖形加速接口(Accelerated Graphic Port，AGP)。
中央處理器單元90，與北橋晶片80連接，為計算機系統中的核心模塊，用以負責各模塊的信號處理作業。
接下來，本發明的電源備援供應是在一種高級配置和電源接口(AdvancedConfigurationPower Interface，ACPI)的電源運作模式下，對存儲器進行供電程序，一下以下就高級配置和電源接口(ACPI)的電源運作模式中的休眠(Sleeping)狀態作一說明首先，休眠狀態又可分6個層級，依序為第零(S0)模式到第五(S5)模式，第零(S0)模式為正常工作模式，即未進入休眠狀態，系統中的所有裝置為正常工作狀態。
在第一(S1)模式下，中央處理器單元90停止工作，若執行喚醒(Wake up)動作，計算機系統將可恢復工作，而系統中的數據不會遺失，並恢復至休眠前的狀態。
在第二(S2)模式下，類似於第一(S1)模式，但中央處理器單元90是關閉狀態，故快取(catch)存儲器(圖中未示)中的數據會遺失，若執行喚醒動作，則需要作業系統(Operation System)重新維護中央處理器單元90與高速緩存內的數據。
而在第三(S3)模式下，計算機系統僅保留存儲器50中的數據，其它像中央處理器單元90、高速緩存、晶片組(例，南橋晶片70與北橋晶片80等)及外圍的數據都會遺失，在此模式下執行喚醒動作，可直接從存儲器中取出暫存數據，以繼續工作，而無須等待作業系統或重新執行應用程式，從而提升計算機系統回復速度，但需對存儲器50進行供電。
第四(S4)模式為磁碟休眠狀態，此模式下的耗電量最低，但計算機系繞恢復工作的時間較長，此時計算機系統中所有設備均為關閉狀態，因此，不使用任何電源，而第五(S5)模式類似於第四(S4)模式，但作業系統不維護及儲存任何數據內容。
所以當計算機系統進入第三(S3)模式時，僅需對存儲器50提供電源，且於電源供應正常後，此模式的系統恢復又快，更能提高計算機執行的效率。
如此存儲器50中的數據即可被暫時保留，等待電源供應恢復正常時，在由計算機系統將暫存數據讀取出，其中計算機系統會檢查暫存數據是否有校驗錯誤(ECCError)的訊息，若暫存數據有錯誤訊息，則予以刪除，以避免錯誤的存儲器數據導致外圍裝置的錯誤動作。
請參照圖2，其為本發明的步驟流程圖，首先，偵測電源供應狀態(步驟100)，以判斷目前電源供應是否中斷，若偵測電源供應中斷，電源偵測單元10產生電源中斷信號給電源備援控制單元20，並準備進行備份電源供應程序。
接下來，使計算機系統進入高級配置和電源接口(ACPI)模式下的第三(S3)模式(步驟101)，並激活電源備援供應單元40準備進行供電；在計算機系統進入第三(S3)模式後，切換電源供應路徑由電源備援供應單元40供電(步驟102)，以提供存儲器50暫存數據所需的電源。
偵測電源供應是否恢復正常(步驟103)，若電源供應恢復正常時，則切換電源供應路徑由正常電源供電(步驟104)，即由供電單元60供電給存儲器50，並關閉電源備援供應單元40，以對電源備援供應單元40進行充電(步驟105)，從而確保電源備援供應單元40的供電能力。
請參照圖3，其為本發明的電源備援控制單元的電路示意圖，包含有與門開關21、第一緩衝器22、第二緩衝器23、非門開關24、D型正反器25、第一電晶體開關26及第一電阻R1～第五電阻R5。
首先，與門開關21分別擷取電源激活(POWER_ON)信號與第三模式激活(SLP3_DLY#)信號，而與門開關21的輸出端分別連接至第一緩衝器22的控制端與第二緩衝器23的控制端。
接下來，第一緩衝器22的輸入端擷取電池緩存器數據信號(BAT_REG_DATA)的信號，而第一緩衝器22的輸出端連接至節點1，將第一電阻R1的一端連接至節點1，第一電阻R1的另一端接2.5伏特電壓源。
第二緩衝器23的輸入端擷取電池緩存器時鐘信號(BAT_REG_CLK)的信號，而第二緩衝器23的輸出端連接至節點2，將第二電阻R2的一端連接至節點2，第二電阻R2的另一端接地。
將非門開關24的輸入端連接至節點2，而非門開關24的輸出端連接至D型正反器25的時鐘輸入端，接者，將D型正反器25的數據輸入端連接至節點1。
第三電阻R3的一端連接至節點3，而第三電阻R3的另一端接2.5伏特電壓源，D型正反器25的預置(Preset)、清除(Clear)信號輸入端分別連接至節點3。
接下來，D型正反器25的第二輸出端透過第四電阻R4與第一電晶體開關26的基極連接，第一電晶體開關26的射極接地，第一電晶體開關26的集極連接至節點4，而第五電阻R5一端連接節點4，第五電阻R5的另一端接2.5伏特電壓源，其中節點4輸出一備份電源激活信號(BAT_ON)。
另外，與門開關21依據運算結果更輸出切換信號，以驅動電源供應切換單元30動作。
請參照圖4，其為本發明的電源供應切換單元的電路方塊示意圖，包含有電池監控及充電器31備援供電穩壓器32、二極體開關33、第二電晶體開關34及正常供電穩壓器35備援供電穩壓器36。
電池監控及充電器31，用以監控電池36的狀態(例如，電量及溫度等)及對電池36進行充電程序，其中，電池監控及充電器31由電源備援控制單元20的控制信號觸發，以激活對電池36的充電程序。
備援供電穩壓器32，用以提供計算機系統中所需的工作電源(例如，2.5伏特直流電壓源)，而計算機系統中使用此電源包括電源備援控制單元20及存儲器單元50。
二極體開關33，用以保護備援供電穩壓器32，而電晶體開關34由切換信號驅動導通(ON)或截止(OFF)，以切換電源供應路徑。
正常供電穩壓器35，用以提供計算機系統中所需的工作電源(例如，2.5伏特直流電壓源)，而計算機系統中使用此電源包括電源備援控制單元20、存儲器50、南橋晶片70及北橋晶片80等其它邏輯電路。
通過這種存儲器的電源備援系統，當電源供應發生異常中斷時，使計算機系統進入高級配置和電源接口標準(ACPI)的省電模式，並通過激活及切換電源備援供應系統，以提供給存儲器暫存數據所需的電源，當電源恢復正常供應時，使計算機系統通過存儲器中暫存的數據，即可繼續處理未完成的工作，從而提高計算機系統的可靠性與穩定性。
當然，本發明還可有其他多種實施例，在不背離本實用新型精神及其實質的情況下，熟悉本領域的技術人員當可根據本實用新型作出各種相應的改變和變形，但這些相應的改變和變形都應屬於本實用新型所附的權利要求的保護範圍。
權利要求
1.一種存儲器的電源備援系統，在電源供應中斷時，提供一備份電源給一存儲器，以暫存該存儲器中的數據，其特徵在於，包括一電源偵測單元，用以偵測該電源供應的狀態；一電源備援控制單元，依據該電源供應的狀態，產生該備份電源的控制信號；一電源供應切換單元，依據該控制信號，用以切換該電源供應之供電路徑；及一電源備援供應單元，用以提供該備份電源，以使該存儲器暫存該數據。
2.根據權利要求1所述的電源備援系統，其特徵在於，所述該電源供應中斷時，所述電源偵測單元產生一電源中斷信號。
3.根據權利要求2所述的電源備援系統，其特徵在於，所述電源中斷信號為一不可屏蔽式中斷(NMI)指令。
4.根據權利要求1所述的電源備援系統，其特徵在於，所述電源供應中斷時，所述電源供應切換單元切換所述電源備援供應單元進行供電。
5.根據權利要求1所述的電源備援系統，其特徵在於，所述電源供應恢復正常時，所述電源供應切換單元切換所述電源供應進行供電。
6.根據權利要求5所述的電源備援系統，其特徵在於，所述電源備援供應單元還進行一充電作業。
7.根據權利要求1所述的電源備援系統，其特徵在於，所述電源備援供應單元還包含有一電池。
8.根據權利要求1所述的電源備援系統，其特徵在於，所述電源備援供應單元由所述控制信號開啟所述備份電源。
9.根據權利要求1所述的電源備援系統，其特徵在於，所述電源備援供應單元由所述控制信號關閉所述備份電源。
10.一種計算機系統的電源備援系統，其特徵在於，包含有一存儲器，用以暫存該計算機系統中等待處理的數據；一中央處理器單元，用以處理所述數據；一晶片組，用以控制所述計算機系統的信號傳輸作業；一供電單元，接收一電源供應，以提供所述計算機系統工作所需的電源；一電源偵測單元，用以偵測所述電源供應的狀態；一電源備援控制單元，依據所述電源供應的狀態，產生一備份電源的控制信號；一電源供應切換單元，依據所述控制信號，用以切換所述電源供應的供電路徑；及一電源備援供應單元，用以提供所述備份電源，以使所述存儲器暫存所述數據。
11.根據權利要求10所述的電源備援系統，其特徵在於，所述晶片組包含有一南橋晶片及一北橋晶片。
12.根據權利要求10所述的電源備援系統，其特徵在於，所述電源供應中斷時，所述電源偵測單元產生一電源中斷信號。
13.根據權利要求1所述的電源備援系統，其特徵在於，所述電源中斷信號為一不可屏蔽式中斷(NMI)指令。
14.根據權利要求1所述的電源備援系統，其特徵在於，所述電源供應中斷時，所述電源供應切換單元切換所述電源備援供應單元進行供電。
全文摘要
本發明提供一種存儲器電源備援系統，當電源供應異常中斷時，通過激活及切換電源備援供應系統，提供存儲器暫存數據所需的電源，避免存儲器中的數據遺失，當電源恢復正常供應後，讓計算機系統根據存儲器中暫存的數據恢復至斷電前的狀態，以繼續處理未完成的工作，由此提高計算機系統的可靠性與穩定性。
文檔編號G06F1/26GK1825248SQ20051000871
公開日2006年8月30日 申請日期2005年2月24日 優先權日2005年2月24日
發明者喬重華, 穆罕默德法魯克雷德漢 申請人:英業達股份有限公司, 睿進系統公司