電子裝置及其功率管理方法與流程

2024-03-09 16:56:15

【技術領域】

本發明與裝置及方法有關，特別有關於電子裝置及其功率管理方法。

背景技術：

強固型電子裝置(如各式軍工規筆記本電腦、平板計算機或穿戴式設備)主要是被設計來用於極端環境(如沙漠或極地)中，並具備耐高溫、耐低溫、防塵、防撞及防震等特性。此外，相較於一般電子裝置(工作溫度範圍約為攝氏0度至45度)，強固型電子裝置所配置的電子組件(如處理器、硬碟或內存)由於具有特殊硬體架構(如加熱層及高效率散熱裝置)，具有更廣的工作溫度範圍(如攝氏零下40至攝氏60度)。

雖現有的強固型電子裝置已可適用於高溫環境下，然而，當實際於高溫下運行時，現有的強固型電子裝置隨溫度增加而階梯式地以相同的處理器限制方式逐步抑制處理器的效能(如溫度每增加攝氏5度，即降低最高頻率100mhz)，通過降低處理器的效能來降低運行功率(即降低所產生熱能)，進而避免熱超載。

上述抑制機制在高溫下會大幅抑制處理器效能，因而使得現有的強固型電子裝置於高溫下處理器的效能不佳。

此外，當處於高溫下(如攝氏45度)但處理器的工作溫度未達會造成熱超載的臨界溫度(如攝氏60度)時，現有的強固型電子裝置仍會自動執行上述抑制機制(如處理器溫度超過攝氏40度即開始逐步抑制處理器效能)，這使得處理器的效能過早被抑制而無法有效發揮完整效能。

此外，現有的強固型電子裝置於常溫或高溫下皆以相同的抑制方式(即調整相同的設定參數)來控制處理器的效能，無法使處理器有效發揮完整效能。

技術實現要素：

本發明的主要目的，在於提供一種電子裝置及其功率管理方法，可依據感測溫度使用不同的處理器限制方式來控制處理器，藉此提升高溫下的處理器效能。

為達上述目的，本發明提供一種電子裝置，包括：感測一感測溫度的一溫度傳感器、儲存一常溫參數組、一高溫參數組及一高溫臨界值的一內存及電性連接該溫度傳感器及該內存的一處理器。該常溫參數組及該高溫參數組分別對應不同的處理器限制方式。該處理器於判斷該感測溫度不大於該高溫臨界值時，自該內存擷取並以該常溫參數組取代當前的參數組來以不同的處理器限制方式運行，並於判斷該感測溫度大於該高溫臨界值時，擷取並以該高溫參數組取代當前的參數組來以不同的處理器限制方式運行，其中該處理器使用該高溫參數組運行時的一高溫運行功率大於使用該常溫參數組運行時的一常溫運行功率。

本發明還提供一種功率管理方法，運用於一電子裝置，包括：a)經由一溫度傳感器感測一感測溫度；b)自一內存擷取一常溫參數組及一高溫參數組，其中該常溫參數組及該高溫參數組分別對應不同的處理器限制方式，並且該電子裝置的一處理器使用該高溫參數組運行時的一高溫運行功率大於使用該常溫參數組運行時的一常溫運行功率；c)於判斷該感測溫度不大於一高溫臨界值時，以該常溫參數組取代當前的參數組來以不同的處理器限制方式運行該處理器；及d)於判斷該感測溫度大於該高溫臨界值時，以該高溫參數組取代當前的參數組來以不同的處理器限制方式運行該處理器，以提升該處理器的運行功率為該高溫運行功率。

本發明可有效發揮處理器的完整效能，並可有效解決高溫下處理器效能不足的問題。

【附圖說明】

圖1為本發明第一具體實施例的電子裝置架構圖。

圖2為本發明第二具體實施例的電子裝置架構圖。

圖3為本發明第一具體實施例的功率控制方法流程圖。

圖4為本發明第二具體實施例的功率控制方法流程圖。

圖5為本發明第三具體實施例的功率控制方法流程圖。

【具體實施方式】

茲就本發明的一較佳實施例，配合圖式，詳細說明如後。

續請參閱圖1，為本發明第一具體實施例的電子裝置架構圖。本發明揭露了一種電子裝置1(如筆記本電腦、個人計算機、平板計算機或穿戴式裝置)，主要包括用以感測溫度的溫度傳感器10、用以儲存數據的內存12及電性連接上述組件並用以控制電子裝置1的處理器14。

溫度傳感器10可感測感測溫度。較佳地，溫度傳感器10可同時感測電子裝置1外部的環境溫度及內部的處理器14的表面溫度，並依據所感測到的環境溫度及表面溫度計算感測溫度。舉例來說，溫度傳感器10可計算環境溫度及表面溫度的平均溫度或溫度差，並作為感測溫度。

於本發明的另一實施例中，電子裝置1還包括機殼16，包覆溫度傳感器10、內存12及處理器14並提供保護。並且，溫度傳感器10設置於機殼16內且遠離處理器14的位置(如兩者分別設置於機殼16內部對角線的兩端)。藉此，可有效避免溫度傳感器10的感測動作被處理器14所產生熱量影響，而可更準確地測得環境溫度。

內存12儲存有若干參數組。具體而言，各參數組分別包括至少一設定參數，各設定參數用來以不同的處理器限制方式控制處理器14的效能及運行功率(前述效能通常與運行功率成正比)。因此，當設定參數(如最高頻率)的值改變(如 自100mhz變為200mhz)時，可使處理器14提供不同等級的效能及運行功率(處理器14提升處理速度但增加運行功率)。

舉例來說，當設定參數為第一功率限制參數(cpupowerlimit1，pl1)時(以pl1＝2w為例)，處理器14會以限制長時間功率的方式來將處理器14的長時間(longduration)運行功率控制在2w以下，但不會限制處理器14的其他參數值(如頻率、啟動核心數、短時間運行功率或熱控制溫度)。

當設定參數為第二功率限制參數(cpupowerlimit2，pl1)時(以pl2＝2.5w為例)，處理器14會以限制短時間功率的方式來將處理器14的短時間(shortduration)運行功率控制在2.5w以下，但不會限制處理器14的其他參數值。

當設定參數為頻率參數(speedstep)時(以speedstep＝800mhz為例)，處理器14會以限制最高頻率的方式來將處理器14的最高頻率控制在800mhz以下，但不會限制處理器14的其他參數值。

當設定參數為熱控制電路參數(thermalcontrolcircuit，tcc)時(以tcc＝10為例)，處理器14會以限制散熱啟動溫度的方式來將處理器14的強制散熱機制的啟動溫度設置為低於臨界溫度攝氏10度的溫度，但不會限制處理器14的其他參數值，其中臨界溫度不會造成處理器14熱超載的最高溫度，如攝氏100度。

值得一提的是，雖於上述說明中，僅以第一功率限制參數、第二功率限制參數、頻率參數及熱控制電路參數為例進行說明，但不應以此為限。本發明所屬技術領域中具有通常知識者可知悉的任何處理器的設定參數，均同理包含於本發明的範圍內。

於本實施例中，內存12儲存的若干參數組至少包括一組常溫參數組120及一組高溫參數組122，並且內存12還儲存有高溫臨界值124(如攝氏40度)，其中高溫臨界值124可為出廠前預設或使用者自行設定。

處理器14自溫度傳感器10取得感測溫度，並於判斷感測溫度不大於高溫臨界值124時，自內存12擷取常溫參數組120，並以常溫參數組120取代當前的參數組來以不同的處理器限制方式運行。反之，處理器14判斷感測溫度大於高溫臨界值124時，自內存12擷取高溫參數組122，並以高溫參數組122取代當前的參數組來以不同的處理器限制方式運行。較佳地，處理器14使用高溫參數組122運行時的運行功率(下面稱為高溫運行功率)大於使用常溫參數組120運行時的運行功率(下面稱為常溫運行功率)。

值得一提的是，本發明的高溫參數組122所包括的各設定參數的值依據處理器14的散熱啟動溫度來加以規劃計算。換句話說，本發明雖於高溫下提升處理器14的運行功率，但由於設定參數的值經過規劃計算，處理器14於執行對應的處理器限制方式而使運行功率提升時，可同時將處理器14的溫度控制在散熱啟動溫度內，而可避免處理器14熱超載或燒毀。

本發明經由於高溫下提升處理器的運行功率以提升效能，可有效發揮處理器的完整效能，並可有效解決高溫下處理器效能不足的問題。

本發明經由以對應不同處理器限制方式的參數組直接取代當前的參數組，可使處理器快速地依據溫度變化來有效地調整運行功率，並可有效避免處理器因效能過早被抑制而無法發揮完整效能。

於本發明的另一實施例中，常溫參數組120的參數類型與高溫參數組122的參數類型不同。

舉例來說，常溫參數組120可同時包括第一功率限制參數及第二功率限制參數兩種設定參數，高溫參數組122可同時包括頻率參數及熱控制電路參數兩種設定參數。換句話說，常溫參數組120與高溫參數組122所包括的設定參數全部不同。藉此，當處理器14使用常溫參數組120運行時，可經由同時限制長時間/短時間功率上限的方式來控制效能及運行功率；當處理器14使用高溫參數組122運行時，可經由與先前所使用的處理器限制方式不同的另一處理器限制方式(即同時限制頻率及散熱啟動溫度的方式)來控制效能及運行功率。

於另一例子中，常溫參數組120同時包括第一功率限制參數及熱控制電路參數兩種設定參數，高溫參數組122同時包括頻率參數及熱控制電路參數兩種設定參數。換句話說，常溫參數組120與高溫參數組122所包括的設定參數部分不同。藉此，當處理器14使用常溫參數組120運行時，可經由同時限制長時間功率及散熱啟動溫度的方式來控制效能及運行功率；當處理器14使用高溫參數組122運行時，可經由與先前所使用的處理器限制方式不同的另一不同的處理器限制方式(即同時限制頻率及散熱啟動溫度的方式)來控制效能及運行功率。

於另一例子中，常溫參數組120僅包括第一功率限制參數一種設定參數，高溫參數組122僅包括頻率參數一種設定參數。換句話說，常溫參數組120與高溫參數組122所包括的設定參數全部不同。藉此，當處理器14使用常溫參數組120運行時，可經由限制長時間功率的方式來控制效能及運行功率；當處理器14使用高溫參數組122運行時，可經由與先前所使用的處理器限制方式不同的另一不同的處理器限制方式(即限制頻率的方式)來控制效能及運行功率。

值得一提的是，於電子裝置1處於常溫環境時，用戶習慣將電子裝置1手持或放置於大腿上。於上述情境中，由於電子裝置1直接接觸用戶皮膚，電子裝置1的溫度變化(主要為處理器14的溫度變化)會影響用戶體驗(即當電子裝置1的溫度過高或遽升時，可能燙傷使用者)。

因此，本發明的上述例子於常溫時經由直接限制功率的方式來控制處理器14的運行功率，可有效且準確地控制處理器14(及電子裝置1)的溫度，而可避免因處理器14(及電子裝置1)溫度過高或遽升而形成不佳的使用者體驗。

並且，於電子裝置1處於高溫環境時，用戶習慣將電子裝置1放置於桌上。於上述情境中，由於電子裝置1不會接觸用戶皮膚，故電子裝置1的溫度變化 不會直接影響用戶體驗。反之，此時處理器14的效能將明顯影響使用者體驗(如當處理器14經由抑制效能來控制溫度時，用戶將明顯感覺到電子裝置1的處理速度變慢)。

因此，本發明的上述例子於高溫時經由直接限制頻率的方式來控制處理器14效能，可有效且準確地控制處理器14的效能，而可避免因提早或過度抑制處理器14效能而形成不佳的使用者體驗。

續請參閱圖2，為本發明第二具體實施例的電子裝置架構圖。本實施例的電子裝置2、溫度傳感器20、內存22、處理器24、機殼26、常溫參數組220、高溫參數組222及高溫臨界值224分別與第一實施例的電子裝置1、溫度傳感器10、內存12、處理器14、機殼16、常溫參數組120、高溫參數組122及高溫臨界值124相同或相似，於此不再贅述，下面僅對兩實施例相異的處進行說明。

於本實施例中，內存22進一步儲存一組低溫啟動設定參數值226及低溫臨界值228(如攝氏0度)，其中常溫參數組220、高溫參數組222及低溫啟動參數組226分別對應不同的處理器限制方式，低溫臨界值228小於高溫臨界值224。

並且，處理器24於判斷感測溫度小於低溫臨界值228時，自內存22擷取低溫啟動參數組226，並以低溫啟動參數組226取代當前的參數組來以不同的處理器限制方式運行。

較佳地，處理器24使用低溫啟動參數組226運行時的啟動功率(下面稱為低溫啟動功率)小於使用常溫參數組220運行時的常溫運行功率。

值得一提的是，於低溫環境下，電子裝置2的電池(圖未標示)可能因放電效率低落而無法提供足夠的電壓來啟動處理器24。本發明經由使用低溫啟動參數組226來限制處理器24的效能，以使處理器24僅需較小的低溫啟動功率即可啟動，可有效於低溫環境下啟動處理器24。

於本發明的另一實施例中，內存22進一步儲存一組低溫運行參數組230，其中常溫參數組220、高溫參數組220、低溫啟動參數組226及低溫運行參數組230分別對應不同的處理器限制方式。

並且，處理器24於低溫下使用低溫啟動參數組226運行且判斷暖機完畢(如於低溫下的運行時間大於預存的暖機時間232，或者，處理器24或電池的溫度大於暖機溫度)時，自內存22擷取低溫運行參數組230，並以低溫運行參數組230取代當前的參數組(即低溫啟動參數組226)，來以不同的處理器限制方式運行，其中處理器24使用低溫運行參數組230運行時的運行功率(下面稱為低溫運行功率)大於使用低溫啟動參數組226運行時的低溫啟動功率。

值得一提的是，於暖機完畢後，電子裝置2的電池的放電效率已獲得提升，而可提供足夠的電壓來正常運作處理器24。本發明經由以對應功率較高的低溫運行參數組230取代對應功率較低的低溫啟動參數組226，來使處理器24以不同的處理器限制方式運行，可於低溫環境下有效提升處理器24的效能。

於本發明的另一實施例中，電子裝置1還包括電性連接處理器24的繪圖處理器28。並且，處理器24於偵測處理資源不足時，可分配當前處理工作給繪圖處理器28。

具體而言，當處理器24以前述任一種處理器限制方式(如使用常溫參數組220、高溫參數組222、低溫啟動參數組226或低溫運行參數組230)運行，且處理器24的效能已滿載(如處理器24的使用率為80％-100％)時，處理器24可分配當前處理中/待處理工作給繪圖處理器28。藉此，本發明可有效降低處理器24的使用率，進而降低處理器24的功率及溫度。並且，本發明經由使用繪圖處理器28協同處理器24處理，可於不增加處理器24的功率及溫度的前提下，提升電子裝置2的整體效能。

於本發明的另一實施例中，處理器24還包括熱控制電路(tcc)模塊240。熱控制模塊240於判斷處理器24達到散熱啟動溫度時強制執行散熱機制(如強制降低最高頻率)。

較佳地，前述各參數組分別包括不同的熱控制電路參數(以常溫熱控制電路參數、高溫熱控制電路參數、低溫啟動熱控制電路參數及低溫運行熱控制電路參數為例)。並且，當處理器24使用不同的參數組運行時，可依據對應的熱控制電路參數來設定散熱啟動溫度。藉此，本發明可使散熱機制的散熱啟動溫度更符合當前環境溫度，而可有效避免因散熱機制過早啟動並抑制處理器24效能而導致使用者體驗不佳，或因散熱機制過晚啟動而導致處理器24燒毀。

續請參閱圖3，為本發明第一具體實施例的功率控制方法流程圖。本發明各實施的功率控制方法主要由圖1所示的電子裝置1或圖2所示的電子裝置2來加以實現。為方便說明，於後續說明中，將以圖2所示的電子裝置2來進行說明。更進一步地，電子裝置2的內存22還儲存有電腦程式234，電腦程式234內儲存有處理器24可執行的程序代碼。當電腦程式234被處理器24執行後，可實現本發明各實施的功率控制方法。具體地，本實施例的功率控制方法包括下列步驟。

步驟s10：電子裝置2經由溫度傳感器20感測感測溫度。較佳地，電子裝置2感測電子裝置2內部遠離處理器24的位置的溫度，並作為感測溫度。

步驟s12：電子裝置2自內存22擷取常溫參數組220及高溫參數組222，其中電子裝置2的處理器24使用高溫參數組222運行時的高溫運行功率大於使用常溫參數組220運行時的常溫運行功率。並且，常溫參數組220及高溫參數組222分別對應不同的處理器限制方式。較佳地，常溫參數組220的參數類型與高溫參數組222的參數類型不同。具體地，常溫參數組220所包括的設定參數的參數類型與高溫參數組222所包括的設定參數的參數類型全部/部分不同。

舉例來說，常溫參數組220包括第一功率限制參數，高溫參數組222包括不同參數類型的頻率參數。

步驟s14：電子裝置2判斷感測溫度是否大於默認的高溫臨界值224。若判斷感測溫度不大於高溫臨界值224，則執行步驟s16。若判斷感測溫度大於高溫臨界值224，執行步驟s18。

步驟s16：電子裝置2以常溫參數組220取代當前的參數組來以不同的處理器限制方式(如由直接限制效能的方式變更為直接限制功率方式)運行處理器24。

步驟s18：電子裝置2以高溫參數組222取代當前的參數組來以不同的處理器限制方式(如由直接限制功率方式變更為直接限制效能的方式)運行處理器24，以提升處理器24的運行功率為高溫運行功率，進而提升處理器24於高溫中的效能。

步驟s20：電子裝置2偵測是否被關閉(如用戶關閉電子裝置2)。若被關閉，則結束功率控制方法。否則，再次執行步驟s10。

續請參閱圖4，為本發明第二具體實施例的功率控制方法流程圖。本實施例的功率控制方法包括下列步驟。

步驟s300：電子裝置2感測環境溫度及處理器24的表面溫度。較佳地，電子裝置2可經由兩組溫度傳感器20來分別感測環境溫度及表面溫度，或經由單一溫度傳感器20來同時感測環境溫度及表面溫度。

舉例來說，電子裝置2可於啟動前或初啟動時，經由溫度傳感器20對所在環境進行感測以取得環境溫度。並且，於啟動一段時間後，經由相同的溫度傳感器20對處理器24的表面進行感測以取得表面溫度。

步驟s302：電子裝置2依據環境溫度及表面溫度計算感測溫度。較佳地，電子裝置2對環境溫度及表面溫度進行加權平均計算，以獲得感測溫度。

步驟s304：電子裝置2自內存22擷取常溫參數組220及高溫參數組222。

步驟s306：電子裝置2判斷感測溫度是否大於高溫臨界值224。若是，則執行步驟s310。否則，執行步驟s308。

步驟s308：電子裝置2使用常溫參數組220來運行處理器24。

步驟s310：電子裝置2使用高溫參數組222來運行處理器24。

步驟s312：電子裝置2偵測處理資源是否不足。具體而言，電子裝置2偵測目前處理器24的使用率是否過高，或處理器24的溫度是否過高或增加過快。若是，則判斷資源不足，並執行步驟s314。否則，執行步驟s316。

步驟s314：電子裝置2分配處理器24的當前處理工作給繪圖處理器28。更進一步地，電子裝置2還可分配處理器24的當前處理工作給外部的處理器(如雲端處理器，圖未標示)或暫緩處理部分工作。

值得一提的是，雖於本實施例中，於使用高溫參數組222來運行處理器24時才執行工作分配功能(步驟s312-s314)，但不以此為限。於其他實施例中，也可僅於使用常溫參數組220來運行處理器24時(步驟s308)才執行工作分配功能，或者，於處理器24運行時常態執行工作分配功能。

步驟s316：電子裝置2設定散熱啟動溫度。具體而言，常溫參數組220包括常溫熱控制電路(tcc)參數，高溫參數組222包括高溫熱控制電路(tcc)參數。若電子裝置2當前使用常溫參數組220運行處理器24，則依據常溫熱控制電路參數設定散熱啟動溫度；若電子裝置2當前使用高溫參數組222運行處理器24，則依據高溫熱控制電路參數設定散熱啟動溫度。

或者，電子裝置2也可將散熱啟動溫度直接設定為用戶預定的默認值(如攝氏80度)。

步驟s318：電子裝置2判斷處理器24的溫度是否達到散熱啟動溫度。若是，則執行步驟s320。否則，執行步驟s322。

步驟s320：電子裝置2強制執行散熱機制。較佳地，前述散熱機制平緩地降低處理器24的電壓，藉此降低其頻率，進而達到散熱的目的。

步驟s322：電子裝置2偵測是否被關閉(如用戶關閉電子裝置2)。若被關閉，則結束功率控制方法。否則，再次執行步驟s300。

續請參閱圖5，為本發明第三具體實施例的功率控制方法流程圖。本實施例的功率控制方法包括下列步驟。

步驟s50：電子裝置2感測感測溫度。

步驟s52：電子裝置2自內存22擷取多個參數組(如常溫參數組220、高溫參數組222、低溫啟動參數組224及低溫運行參數組230)。

步驟s54：電子裝置2判斷感測溫度是否大於高溫臨界值224。若是，執行步驟s56。否則，執行步驟s58。

步驟s56：電子裝置2於判斷感測溫度大於高溫臨界值224時，進入高溫模式並使用高溫參數組222取代當前的參數組以使用適用於高溫的處理器限制方式來運行處理器24。

步驟s58：電子裝置2進一步判斷感測溫度是否小於低溫臨界值228。若是，執行步驟s62。否則，執行步驟s60。

步驟s60：電子裝置2於判斷感測溫度不大於高溫臨界值224且不小於低溫臨界值228時，進入常溫模式並使用常溫參數組220取代當前的參數組以使用適用於常溫的處理器限制方式來運行處理器24。

步驟s62：電子裝置2於判斷小於低溫臨界值228時，進入低溫模式並使用低溫啟動參數組226取代當前的參數組以使用適用於低溫的處理器限制方式來運行處理器24，以使用低功率方式啟動並運行處理器24。

步驟s64：電子裝置2判斷是否暖機完畢。具體而言，電子裝置2依據處理器24是否啟動達暖機時間232，或電子裝置2的電池或處理器24的溫度是否大於默認的暖機溫度，來判斷是否暖機完畢。若是，則執行步驟s66。否則，執行步驟s62。

步驟s66：電子裝置2於判斷暖機完畢後，使用低溫運行參數組230取代當前使用的低溫啟動參數組226來以不同的處理器限制方式來運行處理器24，以經由提高功率限制來提高處理器24的效能。

步驟s68：電子裝置2偵測是否被關閉(如用戶關閉電子裝置2)。若被關閉，則結束功率控制方法。否則，再次執行步驟s50。

以上所述僅為本發明的較佳具體實例，非因此即局限本發明的專利範圍，故舉凡運用本發明內容所為的等效變化，均同理皆包含於本發明的範圍內，合予陳明。