CN1682177A - 管理盘驱动器的能量消耗的方法和装置 - Google Patents

Abstract

依靠电池或者蓄电池运行的消费者电子设备，即诸如移动电话，膝上型电脑或者MPEG播放器或记录器的便携式设备，需要进行能量消耗的管理。它们主要包括一个主机和一个存储介质，例如一个盘或者一个用于接收类似一个通过接口耦合的盘驱动器的存储介质的装置。能量管理非常重要，因为更长的电池寿命将会给用户的使用带来更多的方便。根据本发明，确定将盘驱动器保留在空闲模式还是将驱动器转换到备用模式直到出现下一个数据请求更为有效。盘驱动器进入最为有效的能耗模式。由主机来确定到下一个请求的时间。

Description

管理盘驱动器的能量消耗的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种管理电子设备中所包含的盘驱动器的能量消耗的方法，该电子设备进一步包括一个缓存器和一个主处理器，盘驱动器包括一个含有数据的盘，并且盘驱动器能够在至少两种操作模式下操作，这两种模式具有不同的能量消耗级别，该方法包括在具有第一能量消耗级别的盘驱动器的第一操作模式下，将主处理器所请求的数据从盘装载到缓存器的步骤。

本发明进一步涉及一种用于管理一个电子设备所包含的盘驱动器的能量消耗的电路，该电子设备进一步包括一个缓存器和一个主处理器，盘驱动器包括含有数据的盘；并且该盘驱动器能够在至少两种操作模式下操作，这两种模式具有不同的能量消耗级别，可以构想使主处理器用于在具有第一能量消耗级别的第一操作模式下，将数据从盘装载到缓存器。

背景技术

从US专利5682273中已知这样的一种方法。该文件涉及在电池供电的便携式计算机所使用的盘驱动器。特别是，其涉及包括用于最小化能量消耗的技术的盘驱动器。US专利5682273公开了一种根据过去的盘驱动器存取历史，以及对用户的未来要求的预测确定进入和离开省电模式的次数来执行能量管理的盘驱动器。由于用户不知道与进入和离开省电模式有关的性能和能耗成本，因此在当前用户可选择的预定或者固定的模式进入次数上，其非常有利。在US专利5682273中，进入省电模式的时间间隔根据与如上所述的不同的省电模式有关的能量持平次数和恢复次数计算。

当发生下一请求时，US专利5682273中的盘驱动器试图进行预测。但是，由于如果下一个请求出现得较早，硬盘必须过早的供电，因此预测是错误的。这将花费一定的时间，该时间没有被计算，并且实时流用户电子设备的工作将被打乱，或者数据可能丢失。所有上述的现有技术都可以被归类为当接收到具有变化成功度的驱动请求时，驱动器尝试预测的系统。

而且可以从实践中进一步已知硬盘系统。现代的硬盘驱动系统具有主动将硬盘系统置于一个或者多个省电模式的选项。这对于诸如膝上型电脑的便携式设备来说尤其有利。但是，当将硬盘系统置于一个省电模式以及当请求或者需要写入数据时将硬盘系统从省电模式中转换出来需要消耗额外的能量。将驱动器置于一个省电模式是需要考虑到这种情况。

发明内容

本发明的目的是提供一种管理盘驱动器的能量消耗的改进方法。

这一目的是通过根据本发明的方法来实现的，其特征在于该方法进一步包括下述步骤：确定一个直到在先前步骤中读到缓冲器的数据被处理的时间周期；确定当在所述的时间周期内，盘驱动器保持在第一操作模式时的时间周期内，盘驱动器将消耗的第一能量的数量；确定在盘驱动器进入具有第二能量消耗级别的第二操作模式时的时间周期内，盘驱动器将消耗的第二能量的数量，第二能量消耗级别低于第一能量消耗级别；同时从第一操作模式转换到第二操作模式；同时从第二操作模式转换到第一操作模式；以及当第二能量的数量低于第一能量的数量时，使盘驱动器进入第二操作模式的步骤。

主处理器控制电子装置的处理并且因此已知主机的数据需要。这样，主处理器已知何时缓冲存储器中的所有数据已经被处理以及何时需要新的数据。利用该信息以及关于当从第一操作模式转换到第二操作模式，或者相反的转换所消耗的能量数量的信息，能够计算转换到第二操作模式是否有利。令该处理受主处理器而不是盘驱动器的控制是有利，原因在于主机知道电子装置的数据需求并且因此知道何时要求数据。这样不需要进行预测，并且处理更为灵活。

本发明的一个实施例的特征在于数据请求包括对多个文件的一个请求。

请求多个文件并且立刻在缓冲存储器中对其全部读取是有利的，因为缓冲存储器被填充到一个高于仅读取一个文件时的级别。这样，在从盘要求新的数据以前将消耗更多的时间，并且能够节省更多的能量。

根据本发明的电路的特征在于主处理器进一步被用于：确定一个直到缓冲存储器中的数据被处理的时间周期；确定在所述的时间周期内，当盘驱动器保持在第一操作模式时的期间内，盘驱动器将消耗的第一能量数量；确定在当盘驱动器进入到具有第二能量消耗级别的第二操作模式时的时间期间内，盘驱动器将消耗的第二能量数量，第二能量消耗数量低于第一能量消耗数量；同时从第一操作模式转换到第二操作模式；然后从第而操作模式转换到第一操作模式；并且主处理器被用于当第二能量数量低于第一能量数量时，使盘驱动器进入到第二操作模式。

附图说明

本领域的技术人员在阅读了下面的详细说明以及附加的附图以后，将更为清楚明了本发明的这些目的和特点。

附图1是表明根据本发明的电路以及盘驱动系统的实施例的方框图；

附图2是表明驱动器、接口以及在主机系统上运行的软件的系统概述；

附图3是表明现有技术中的硬盘驱动器的能量消耗的方框图；

附图4是表明根据本发明的硬盘驱动器的能量消耗的方框图；

附图5是表明根据本发明的方法的实施例的流程图；以及

附图6是表明根据本发明的装置的实施例。

具体实施方式

更具体地参照附图，附图1表明了具有用于消费者电子系统1中的能量降低的各种元件的方框图。消费者电子系统1包括一个主机2以及通过接口4连接的一个盘驱动系统3。在该实施例中，电源5属于主机2并且通过总线7为存储系统3中的微控制器供电。电源5也通过另一条总线9为微处理器8供电。

任何操作都在主机2中开始。当主机2知道需要向存储系统3或者从存储系统3传送数据时，主机中的区域RAM10为数据传送预留。然后主机2在DMA(主机存储访问)控制器11中建立一个表格，描述被预留的主机存储器区域。最后的主机操作是使用接口4上的标准协议通知存储系统3请求的数据操作。

存储系统3的DMA控制器12处理与主机2的通信。存储系统3试图在最短的可能时间内执行所需的数据传送并且确保数据从预留的主机区域RAM10中读出或者写入到上述预留区域。在盘驱动系统3中，信息被存储在磁盘13上。通过使用相应的报头读取信号，并且由预放大器14对信号进行放大。读/写信道15对信号进行处理从而使发生误差的风险最小。

存储系统3中的微控制器6控制用于控制报头的伺服系统(没有显示)并且确保数据通过公共接口4被正确传送和接收。微控制器6也使用RAM16进行缓存来改进平均性能。最后，微控制器也负责尽可能的校正任何数据误差。主机2可以是一个通用计算机或者一个嵌入系统，例如一个消费者电子设备。当遇到掉电的情况下，主机2使用存储系统3来保存信息。

附图2时表明盘驱动系统3和在主机系统2上运行的软件堆栈200的系统的概述。软件包括一个实时应用层202，一个文件系统层204，一个调度程序层206以及一个IDE(集成驱动电子接口)驱动器208。在主机2的处理器上的存储器中运行的基于软件的请求调度程序层做出转换能耗模式的判定。为了优化能量和性能的平衡，调度程序层206具有已知实时数据需要和能量使用的性质。

附图3表明了在使用管理能量消耗的现有技术的方法的微驱动器上测量的能耗轨迹。该轨迹以备用模式下的能量消耗开始和结束。在几毫秒以后，微驱动器退出备用模式，并且绘出用于装载和读取的能耗轨迹。根据现有技术，微处理器然后在所谓的性能空闲模式下保持完全的活性，这意味着该驱动器能够对下一个输入请求立即做出响应。该轨迹表明旋转驱动器仍然需要花费大量电源的能量。在现有技术的该例当中，2秒钟以后，在盘驱动器内部发出备用命令。当发出内部的备用命令时，卸载处理开始，并且随后进入备用模式。在该例中，备用模式相应于大约0.06W。

与附图3所示的能耗轨迹相反，附图4中的能耗轨迹表明了对于相同的过程所消耗的更低的能量。能耗轨迹再次在以退出装载和读取处理的备用模式中开始。当完成了当前的请求以后，在该例中是一个读取请求，发出备用命令并且当读取处理之后立即执行卸载处理。这导致了备用模式的较早的转换。无论是在现有技术中，还是在本发明的方法当中，装载、读取和卸载处理本身消耗相同的能量。因此，当驱动器过快的接收到一个数据请求时，在一个过短的时间内将驱动器置于备用模式比将其保持在空闲模式下消耗更多的能量。但是，很明显，如果在进入备用模式之前，存储系统，在本例中是微驱动器，没有在激活性能空闲模式下等待，能量消耗会更少。

在附图5中描述了在数据请求以后，是否使盘驱动系统3进入备用模式的计算处理，附图5表明了用于形象化根据本发明的方法的实施例的流程500。该处理通过接收一个数据请求在起点502开始。接下来，在步骤504，主机2从盘驱动系统3读取数据。后来在步骤506，从盘驱动系统3读取的数据存储在主机2的主RAM10中。在接下来的步骤508，微处理器8确定直到微控制器需要更多的数据并且发出接下来的数据请求所经过的时间周期。

尤其是，当例如一个MP3文件的流数据从盘驱动系统3流向主机2时，随着的时间的经过将已知对数据的需要。这可以通过计算是应当将驱动器系统置于能量降低模式，还是应当保留在空闲模式从而节省更多的能量的方式来有利地被使用。

在本发明的优选实施例中，这是通过确定处理要求数据的数据率来进行的。当所要求的数据是一个MP3文件，数据就以一个连续的比特率从主机RAM10流出。当已知主机RAM10中的数据量，以及处理的比特率时，就已知主机RAM中的数据被处理并且发出一个接下来的数据请求将花费多长时间。

在下一步骤510，微控制器8计算在前面的步骤508所确定的时间内，当盘驱动系统3被置于备用模式时，盘驱动系统3在前面的步骤508所确定的时间内将消耗的能量数量。在卸载和装载报头以及上下旋转盘期间所消耗的能量要加到该值中，因为当在备用模式下转换盘驱动器3时必须执行上述的这些操作。结果，步骤510所计算的能量数量等于在附图4中的“装载”，“卸载”以及“备用”期间所消耗的能量。

在步骤512，微控制器计算在步骤508所确定的时间期间内，当盘驱动系统3保持空闲时，在步骤508所确定的时间期间内盘驱动系统3将消耗的能量数量。

在判定514，比较步骤510和步骤512所确定的值。根据比较的结果，当步骤510所确定的能量数量大于步骤512所确定的能量数量时，盘驱动系统3被设置在备用模式。当步骤510所确定的能量数量低于步骤512所确定的能量数量时，盘驱动系统3保留在空闲模式下。换句话说，盘驱动系统3被设置在或者保留在最为有效的模式下。

当处理分支到步骤516，并且盘驱动系统3已经被设置为空闲模式时，处理前进到步骤520，恰好在期望下一个数据请求之前对微盘驱动系统3供电。这样，通过当实际的请求到达时启动盘驱动系统3，就不会消耗有用时间。这样，当请求在期望的时间到达时能够直接地被服务。

当在处理中忽略了步骤520时，不得不在请求时旋转盘，这可以自动进行。如已经描述那样，这将带来数据传送中的延迟。

处理在终点522结束，等待下一个数据请求。

当在步骤504中读取了尽可能多的数据时，处理最为有效，因为这意味着在发生下一个数据请求之前将花费更多的时间。这样，驱动系统3能够更长时间的置于备用模式。因此，在一个读取步骤中读取多个文件是最为有效的。

可以通过根据本发明的电路来执行上述处理，主机2是其一个实施例。

主机2可以包含在图6所示的一个消费者电子装置600中。根据本发明的该装置的一个优选实施例是一个便携式的MP3播放器。消费装置600包括主机2(附图1)和用于接收一个计算机可读盘存储器610的装置。在根据本发明的装置的优选实施例中，计算机可读盘存储器610是一个紧致闪存格式的硬盘驱动器，已知为一个微驱动器，其能够被插入到槽630中。但是，在另一个实施例中，计算机可读盘存储器610是一个小型因数光盘。本领域的技术人员也能够指出其它的类似硬盘驱动器以及光盘的各种类型的盘的实施例。本发明的范围不限于在本发明的优选实施例中描述的计算机可读盘存储器610。与装置600相连的是一对耳机620，用来聆听存储在计算机可读盘存储器610上的音频信息。

本发明可以总结为如下：

依靠电池或者蓄电池运行的消费者电子设备，即诸如移动电话，膝上型电脑或者MPEG播放器或记录器的便携式设备，需要进行能量消耗的管理。它们主要包括一个主机和一个存储介质，例如一个盘或者一个用于接收类似一个通过接口耦合的盘驱动器的存储介质的装置。能量管理非常重要，因为更长的电池寿命将会给用户的使用带来更多的方便。根据本发明，确定将盘驱动器保留在空闲模式还是将驱动器转换到备用模式直到出现下一个数据请求更为有效。盘驱动器进入最为有效的能耗模式。由主机来确定到下一个请求的时间。

Claims (9)

1.一种管理一个电子设备(600)所包含的一个盘驱动器(3)的能量消耗的方法，该电子设备进一步包括一个缓冲存储器(10)以及一个主处理器(8)；

该盘驱动器包括一个含有数据的盘存储器(13)；以及一个能够在至少两种操作模式下操作的盘驱动器，这两种操作模式具有不同的能量消耗级别，该方法包括在具有第一能量消耗级别的第一操作模式下，将主处理器所请求的数据从盘装载到缓冲器的步骤；

其特征在于该方法进一步包括下列步骤：

(a)确定从所要求的数据被装载到缓冲器直到在前述步骤中读取到缓冲器中的数据被处理所经过的时间周期；

(b)确定载在所述的时间周期内，当盘驱动器保留在第一操作模式时的期间内，盘驱动器将消耗的第一能量数量；

(c)确定盘驱动器将消耗的第二能量数量：

(i)在盘驱动器进入到具有第二能量消耗级别的第二操作模式时的时间周期内，第二能量消耗级别低于第一能量消耗级别；

(ii)从第一操作模式转换到第二操作模式；

(iii)从第二操作模式转换到第一操作模式；以及

(d)当第二能量消耗数量低于第一能量消耗数量时，使盘驱动器进入第二操作模式。

2.根据权利要求1所述的方法，其中确定所述的时间周期包括下列步骤：

(a)确定主机处理存储在缓冲器中的数据的处理速率

(b)确定缓冲器中存储的数据量

(c)将处理速率与存储在缓冲器中的数据量相乘。

3.根据权利要求1所述的方法，其中数据请求包括一个对多个文件的请求。

4.根据权利要求2所述的方法，其中请求的数据包括至少一部分视听数据流，以及处理速率是该视听数据流的流速率。

5.根据权利要求1所述的方法，其中盘存储器是一个光盘。

6.根据权利要求1所述的方法，其中盘驱动器是一个硬盘。

7.根据权利要求1所述的方法，进一步包括当时间周期经过时，从第二操作模式转换到第一操作模式的步骤。

8.一种用于管理一个电子设备(600)所包含的一个盘驱动器(3)的能量消耗的电路(2)，该电子设备进一步包括一个缓冲存储器(10)以及一个主处理器(8)；

该盘驱动器包括一个含有数据的盘存储器(13)；以及一个能够在至少两种操作模式下操作的盘驱动器，这两种操作模式具有不同的能量消耗级别，该方法包括主机处理器用于在具有第一能量消耗级别的第一操作模式下，将主处理器所请求的数据从盘装载到缓冲器的步骤；

其特征在于该主机处理器方法进一步用于包括下列步骤：

(a)确定一个直到缓冲存储器中的数据被处理的时间周期；确定从所要求的数据被装载到缓冲器到前述步骤中读取到缓冲器中的数据被处理所经过的时间周期；

(b)确定载在所述的时间周期内，当盘驱动器保留在第一操作模式时的期间内，盘驱动器将消耗的第一能量数量；

(c)确定盘驱动器将消耗的第二能量数量：

(i)在盘驱动器进入到具有第二能量消耗级别的第二操作模式时的时间周期内，第二能量消耗级别低于第一能量消耗级别；

(ii)从第一操作模式转换到第二操作模式；

(iii)从第二操作模式转换到第一操作模式；以及

(d)当第二能量消耗数量低于第一能量消耗数量时，使盘驱动器进入第二操作模式。

9.一种消费者电子设备(600)包括：

(a)如权利要求8所述的电路；以及

(b)用于接收一个计算机可读盘存储器的装置。

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