中央處理器的省電電路與方法
2023-06-20 14:31:11
專利名稱：中央處理器的省電電路與方法
技術領域：
本發明是有關一種中央處理器的省電電路和方法，且特別是有關於一種利用改變電壓識別碼來調整中央處理器的操作電壓的省電電路和方法。
背景技術：
在電腦系統中，中央處理器所需要的操作電壓，是依據其工作的模式而產生的電壓識別碼(Voltage Identification Code，簡稱VID)來決定的。
圖1是繪示習知的一種供應中央處理單元的操作電壓的方塊圖。請參照圖1，在一般的電腦系統內，中央處理器101是根據所需要的操作電壓Vcore而產生電壓識別碼VID。如圖1所示，中央處理器101是將電壓識別碼VID輸出至脈波寬度調變(PWM)裝置103。而脈波寬度調變裝置103就會根據電壓識別碼VID決定用來供給中央處理單元CPU 101的操作電壓Vcore的大小。
中央處理器所需要的操作電壓大小，並不是每時每刻都一樣的。例如，當中央處理器進入省電模式時(例如C3狀態)所需要的操作電壓，就比正常操作時的操作電壓為低。但是在某些中央處理器(例如Celeron PentiumM系列)在進入省電模式時，並不會自動降低所需要的操作電壓值，因此使用這類型中央處理器的電腦系統的省電效率，是非常低的。而若是筆記本電腦來使用此種省電效率較低的中央處理器，還會使得電池的壽命縮短。
如上所述，這類型省電效率差的中央處理器，在市場上並非主流。然而為了要使電腦系統的成本降低，有時還是會考慮使用這些省電效率較差的中央處理器。因此如何使得增加電腦系統的省電效率，也就成為一門很重要課題。
發明內容
因此，本發明的目的就是提供一種中央處理器的省電電路，可以降低電腦系統的成本。
本發明的再一目的是提供一種中央處理器的省電電路，可以適用不同類型的中央處理器，並且同樣可以達到省電的效果。
本發明的又一目的是提供一種中央處理器的省電方法，可以增加電腦系統的省電效率。
本發明提供一種中央處理器的省電電路，包括一開關電晶體，其第一源/漏極端接地，其第二源/漏極端耦接外部電源，而其柵極端則耦接中央處理器。當中央處理器在正常操作時，則會控制開關電晶體導通(Turn on)。而當中央處理器進入省電模式時(例如C3狀態)，則控制開關電晶體關閉(Turn off)。此外，本發明還包括一二極體。此二極體的陽極端耦接開關電晶體的第二源/漏極端，而陰極端則耦接中央處理器的電壓識別碼的最高位元碼，以輸出中央處理器的電壓識別碼的最高位元碼。
從另一觀點來看，本發明是提供一種中央處理器的省電電路。其中，中央處理器的操作電壓是依據電壓識別碼來進行調整，並且電壓識別碼的其中一位元碼是通過一識別碼開關電路輸出。本發明的省電電路包括第一開關電晶體和二極體，其中第一開關電晶體的第一源/漏極端接地，第二源/漏極端耦接外部電源和二極體的陽極端，而柵極端則耦接中央處理器。當中央處理器正常操作時，會控制第一開關電晶體導通。而當中央處理器進入一省電模式時，則控制第一開關電晶體關閉。此外，本發明還包括一第二開關電晶體。第二開關電晶體的第一源/漏極端耦接二極體的陰極端，第二源/漏極端耦接至識別碼開關電路的輸出，以決定電壓識別碼的狀態，而柵極端則耦接位元識別碼開關電路的控制端，並且接收一選擇信號，是使得第二開關電晶體與識別碼開關電路擇一導通。
在本發明的實施例中，識別碼開關電路包括一第三開關電晶體，其柵極端耦接識別碼開關電路的控制端以接收選擇信號，第一源/漏極端接收電壓識別碼的其中一位元碼，而第二源/漏極端則耦接至識別碼開關電路的輸出。此外，識別碼開關電路也包括一電阻，是跨接第三開關電晶體的第一源/漏極端和第二源/漏極端。
當中央處理器在省電模式時的操作電壓較中央處理器在正常操作時的操作電壓為低時，選擇信號會控制第三電晶體導通。而當中央處理器在省電模式時的操作電壓與中央處理器在正常操作時的操作電壓相同時，相對地，選擇信號會控制第二電晶體導通。
從另一觀點來看，本發明提供一種中央處理器的省電方法。其中，中央處理器在正常操作時，需要一第一操作電壓來運作，而當中央處理器進入一省電模式時，則需要一第二操作電壓來運作。本發明的省電方法包括，當第二操作電壓不小於第一操作電壓時，則調整中央處理器的電壓識別碼的狀態。
在本發明的實施例中，調整電壓識別碼的步驟包括致能電壓識別碼的最高位元碼。
綜上所述，本發明在中央處理器進入省電模式操作時，可以致能電壓識別碼的最高位元碼，而強迫降低供給至中央處理器的操作電壓。因此，本發明可以允許電腦系統使用省電效率較差的中央處理器而使得電腦系統的成本下降，但是其省電的效率還是很高。
為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合附圖進行詳細說明。
圖1是繪示習知的一種供應中央處理單元的操作電壓的方塊圖。
圖2是繪示電壓識別碼與對應的操作電壓的對照表。
圖3是繪示依照本發明的一較佳實施例的一種中央處理器的省電電路圖。
圖4是繪示依照本發明另一實施的一種中央處理器的省電電路。
具體實施例方式
圖2是繪示電壓識別碼與對應的操作電壓的對照表。從圖2中的表格中可以發現，當圖2中的電壓識別碼VID的最高位元碼，也就是第5個位元碼由0變成1時，操作電壓Vcore下降的幅度最大，大約是0.512V左右。因此，在以下的實施例中，當中央處理器在省電模式時(例如C3狀態)的操作電壓並未小於在正常操作時的操作電壓時，本發明就會自動調整電壓識別碼的最高位元碼的狀態，使得供給中央處理器的電壓能夠降低而達到省電的目的。但是熟悉本技術的人員當知，本發明並不限定非要調整電壓識別碼的最高位元碼，熟悉本技術的人員可以依據實際上的需要，自行調整電壓識別碼的狀態來達到省電的目的。
如上所述，圖3是繪示依照本發明的一較佳實施例的一種中央處理器的省電電路圖。在圖3中，是提供一種省電電路來調整電壓識別碼的最高位元碼。其中，開關電晶體301(例如NMOS電晶體)的柵極端耦接中央處理器(例如圖1所繪示的中央處理器101)，用來檢測電源信號CPU#。另外，開關電晶體301的第一源/漏極端接地，而第二源/漏極端則通過上拉電阻303耦接外部電源VDD，並且通過二極體305來決定中央處理器所輸出的電壓識別碼的最高位元碼(例如VID5)的狀態。其中，二極體305的陽極端接收開關電晶體301的第二源/漏極端，並且由陰極端的輸出來決定電壓識別碼的最高位元碼VI D5的狀態。
請繼續參照圖3，在本實施例中，當中央處理器進入省電模式工作時，會將電源信號CPU#禁能，也就是說使其處於低電壓位準狀態，因此，開關電晶體301就會關閉。當開關電晶體301關閉後，其第二源/漏極端的電壓，會由上拉電阻上拉至高電壓位準，因而會導通二極體305，而強迫致能電壓識別碼的最高位元碼VID5，而例如圖1的脈波寬度調變裝置103就會依據最新的電壓識別碼來調整供給至中央處理器的操作電壓。
雖然上述是舉例當中央處理器在省電模式工作時，會使電源信號CPU#處於低電壓位準狀態，但是並表示本發明僅能處理此一狀態。例如，當中央處理器在省電模式工作時，若是將電源信號CPU#致能，也就是使其處於高電壓位準狀態時，只需要將電晶體開關由NMOS電晶體更改為PMOS電晶體即可，同時以下的實施例也適用此一原則。因此熟悉本技術的人員，可以依據實際上的需要來對本發明做適當的變動。
圖4是繪示依照本發明另一實施的一種中央處理器的省電電路。請參照圖4，為要使本發明能夠適用還多的中央處理器，因此在圖4中是提供了另一種的省電電路。與圖3所提供的省電電路類似，第一開關電晶體401的第一源/漏極端接地，第二源/漏極端同樣通過上拉電阻403而耦接至外部電源VDD，而柵極端同樣也是耦接中央處理器(例如圖1所繪示的中央處理器101)以檢測電源信號CPU#。此外，第一開關電晶體401的第二源/漏極端還耦接至二極體405的陽極端，而二極體405的陰極端則耦接至第二開關電晶體407的第一源/漏極端。第二開關電晶體407的柵極端可以接收由泛用輸入輸出單元(例如BIOS晶片)所送出的選擇信號B/CB#，並且同時耦接至識別碼開關電路420的控制端，而第二開關電晶體407的第二源/漏極端則耦接至識別碼開關電路420的輸出端，以用來決定電壓識別碼的最高位元碼VID5的狀態。
在本實施例中，第一開關電晶體401可以為NMOS電晶體，而第二開關電晶體407則可以為PMOS電晶體，但是並不以此來限定本發明。
在識別碼開關電路420中，包括了第三開關電晶體422，在本實施例中，第三開關電晶體422為NMOS電晶體。第三開關電晶體422的第一源/漏極端是接收中央處理器所送出的電壓識別碼的其中一位元碼(也就是最高位元碼VID5)，第二源/漏極端是識別碼開關電路420的輸出端，而柵極端則為識別碼開關電路420的控制端。此外，識別碼開關電路420內還包括電阻424。其中，電阻424是跨接第三開關電晶體422的第一源/漏極端和第二源/漏極端。
在本實施例中，識別碼開關電路420的輸出以及第二開關電路407的第二源/漏極端，是共同通過一下拉電阻431接地。
假設一個中央處理器在正常運作時所需要的操作電壓為第一操作電壓，而在省電模式下運作所需要的操作電壓為第二操作電壓。若是本發明是應用於一般省電效率較高的中央處理器，也就是第一操作電壓是大於第二操作電壓的中央處理器，則泛用輸入輸出單元就可以使得選擇信號B/CB#為高電壓位準，而使得第三開關電晶體422導通。此時，例如圖1中的脈波寬度調變裝置103就會依據中央處理器所產生的電壓識別碼，來決定供給中央處理器的操作電壓的大小。
而若是本發明所應用的中央處理器的第二操作電壓，並不小於第一操作電壓時，則泛用輸入輸出單元就可以使得選擇信號B/CB#為低電壓位準，而因此使得第二開關電晶體407導通。此時，當中央處理器在一般正常工作下，電源信號CPU#可以是高電壓位準狀態，因此第一開關電晶體401會使得第二源/漏極端導通接地，因此二極體405在實質上可以看作開路(open)，而電壓識別碼的最高位元碼VID5會因為下拉電阻431而呈現0的狀態。此時，例如圖1中的脈波寬度調變裝置103就會正常供給中央處理器所需的操作電壓。
請繼續參照圖4，在泛用輸入輸出單元使得第二開關電晶體407導通的狀態下，若是中央處理器進入省電模式操作，則會使得電源信號CPU#為低電壓位準，因而使得第一開關電晶體401關閉。此時，第一開關電晶體401的第二源/漏極端會被上拉電阻403上拉到高電壓位準，而讓二極體405導通，並且通過第二開關電晶體407而使得電壓識別碼的最高位元碼為「1」。而依據圖2的表格，脈波寬度調變裝置103就會將供給中央處理器的操作電壓降下來。
綜上所述，本發明的優點至少包括1.本發明是利用改變電壓識別碼的狀態，而調整供給中央處理器的操作電壓，因此當中央處理器進入省電模式工作時，本發明可以強迫降低供給至中央處理器的操作電壓，而達到省電的目的。
2.如第1點所述，故電腦系統可以使用如上所述的第一操作電壓等於第二操作電壓的中央處理器(價格較便宜)，因此，本發明可以使得電腦系統的成本降低。
3.在本發明中，會使得第二開關電晶體和第三開關電晶體擇一導通，因此本發明可以應用於一般的中央處理器，也可以應用於省電效率較差的中央處理器。
4.本發明因為可以讓使用省電效率較差的中央處理器的筆記本電腦系統，增加其電池的使用壽命。
雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然而其並非用以限定本發明，任何熟悉本技術的人員，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作出種種的等效的變化或替換，因此本發明的保護範圍當視後附的本申請權利要求範圍所界定的為準。
權利要求
1.一種中央處理器的省電電路，包括一開關電晶體，其第一源/漏極端接地，其第二源/漏極端耦接一外部電源，而其柵極端耦接該中央處理器，當該中央處理器正常操作時，則控制該開關電晶體導通，當該中央處理器進入一省電模式時，則控制該開關電晶體關閉；以及一二極體，其陽極端耦接該開關電晶體的第二源/漏極端，而其陰極端則耦接該中央處理器的電壓識別碼的最高位元碼，用以輸出該中央處理器的電壓識別碼的最高位元碼。
2.如權利要求1所述的中央處理器的省電電路，其特徵在於該開關電晶體的第二源/漏極端還通過一上拉電阻耦接至該外部電源。
3.如權利要求1所述的中央處理器的省電電路，其特徵在於該開關電晶體是NMOS電晶體。
4.一種中央處理器的省電電路，而該中央處理器的操作電壓是依據一電壓識別碼來進行調整，且該電壓識別碼的其中一位元碼是通過一識別碼開關電路來輸出，而該省電電路包括一第一開關電晶體，其第一源/漏極端接地，其第二源/漏極端耦接一外部電源，而其柵極端耦接該中央處理器，當該中央處理器正常操作時，則控制該第一開關電晶體導通，當該中央處理器進入一省電模式時，則控制該第一開關電晶體關閉；一二極體，其陽極端耦接該開關電晶體的第二源/漏極端；以及一第二開關電晶體，其第一源/漏極端耦接該二極體的陰極端，其第二源/漏極端耦接至該識別碼開關電路的輸出，以決定該電壓識別碼的狀態，而其柵極端則耦接該識別碼開關電路的控制端，並接收一選擇信號，使得該第二開關電晶體與該識別碼開關電路是擇一導通。
5.如權利要求4所述的中央處理器的省電電路，其特徵在於該識別碼開關電路包括一第三開關電晶體、其柵極端耦接該識別碼開關電路的控制端以接收該選擇信號，其第一源/漏極端接收該電壓識別碼的其中一位元碼，而其第二源/漏極端則耦接至該識別碼開關電路的輸出；以及一電阻，是跨接該第三開關電晶體的第一和第二源/漏極端。
6.如權利要求5所述的中央處理器的省電電路，其特徵在於當該中央處理器在一省電模式時的操作電壓較該中央處理器在正常操作時的操作電壓為低時，則該選擇信號控制該第三電晶體導通。
7.如權利要求5所述的中央處理器的省電電路，其特徵在於當該中央處理器在一省電模式時的操作電壓與該中央處理器在正常操作時的操作電壓相同時，則該選擇信號控制該第二電晶體導通。
8.如權利要求4所述的中央處理器的省電電路，其特徵在於該第一開關電晶體的第二源/漏極端還通過一上拉電阻耦接至該外部電源。
9.如權利要求4所述的中央處理器的省電電路，其特徵在於該第二開關電晶體的第二源/漏極端還通過一下拉電阻接地。
10.如權利要求4所述的中央處理器的省電電路，其特徵在於該第一開關電晶體為NMOS電晶體，而該第二開關電晶體則為PMOS電晶體。
11.一種中央處理器的省電方法，其特徵在於該中央處理器在正常操作時，需要一第一操作電壓來運作，而當該中央處理器進入一省電模式時，則需要一第二操作電壓來運作，而該省電方法包括，當該第二操作電壓不小於該第一操作電壓時，則自動調整該中央處理器的電壓識別碼。
12.如權利要求11所述的中央處理器的省電方法，其特徵在於整該中央處理器的電壓識別碼的步驟包括致能該中央處理器的電壓識別碼的最高位元碼。
全文摘要
一種中央處理器的省電電路，包括了一開關電晶體，其第一源/漏極端接地，其第二源/漏極端耦接外部電源，而其閘極端則耦接中央處理器。當中央處理器在正常操作時，則會控制開關電晶體導通。而當中央處理器進入省電模式時(例如C3狀態)，則控制開關電晶體關閉。此外，本發明還包括一二極體。此二極體的陽極端耦接開關電晶體的第二源/漏極端，而陰極端則用來耦接中央處理器的電壓識別碼的最高位元碼，以輸出中央處理器的電壓識別碼的最高位元碼。
文檔編號G06F1/32GK1786876SQ20041010226
公開日2006年6月14日 申請日期2004年12月10日 優先權日2004年12月10日
發明者彭長慶 申請人:神基科技股份有限公司