專利名稱：協(xié)調(diào)南北橋電路與cpu于不同節(jié)能狀態(tài)的電路及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種能協(xié)調(diào)南北橋電路與中央處理器切換于不同節(jié)能狀態(tài)的電路及相關(guān)方法，特別是涉及一種以精簡的開漏極架構(gòu)指示聯(lián)機電路使南北橋電路能協(xié)調(diào)中央處理器切換于C2/C3節(jié)能狀態(tài)以支持總線主控服務(wù)的電路及相關(guān)方法。
背景技術(shù)：
計算機系統(tǒng)是現(xiàn)代信息社會最重要的硬件基礎(chǔ)之一。除了對效能的追求之外，現(xiàn)代化的計算機系統(tǒng)還要講究耗能的降低。故現(xiàn)代的信息廠商也將減少耗能視為計算機系統(tǒng)研發(fā)的重點之一。
在計算機系統(tǒng)中，會設(shè)有中央處理器主控數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)的處理及運算，由北橋電路、南橋電路形成的芯片組則負責(zé)管理中央處理器及其它外圍裝置的數(shù)據(jù)交換。舉例來說，北橋電路會通過其總線連接于系統(tǒng)存儲器及圖形加速卡，南橋電路則會通過總線連接于硬盤機、光驅(qū)、鍵盤、鼠標(biāo)等外圍裝置。由于中央處理器會主控整個計算機系統(tǒng)進行許多種不同的運作，為了減少在不同情況下的耗能，現(xiàn)代的中央處理器都能運作于多種不同層次的節(jié)能狀態(tài)。如本領(lǐng)域的技術(shù)人員所知，現(xiàn)代的中央處理器能運作于C0、C1、C2、C3、C4與C5等由淺至深的各種節(jié)能狀態(tài)。在狀態(tài)C0之下，中央處理器能完全發(fā)揮各種運算、控制的功能，能正常地接收/發(fā)送各種指令、訊號及時鐘，相對地其耗能也最高。在較深的節(jié)能狀態(tài)C1下，中央處理器就會進入待命(halt)狀態(tài)而停止發(fā)出指令，此時中央處理器就不像在狀態(tài)C0之下能發(fā)揮完全的功能；相對地，其耗能也會減少。在比狀態(tài)C1更深一層的節(jié)能狀態(tài)C2下，除了狀態(tài)C1下已關(guān)閉的功能，中央處理器還會進一步停止時鐘的輸出，僅以電力維持其內(nèi)部鎖相回路(PLL)的運作；而中央處理器中的易失性高速緩沖存儲器(cache)也僅是以電力維持其所記錄的內(nèi)容。換句話說，在狀態(tài)C2下，中央處理器所能進行的功能比狀態(tài)C1還少，但狀態(tài)C2下的耗能也會比狀態(tài)C1來得低。
以此類推，到了更深的節(jié)能狀態(tài)C3，中央處理器還會進一步關(guān)閉內(nèi)部鎖相回路以節(jié)省更多的能量；在狀態(tài)C3之下，中央處理器的耗能已經(jīng)降為C0狀態(tài)下的1/5至1/10了。進入更深的狀態(tài)C4、C5后，中央處理器的耗能更低，相對地其所能發(fā)揮的功能也就越來越受限。
進入較深的節(jié)能狀態(tài)固然能使中央處理器的耗能降低，但為了維持整個計算機系統(tǒng)的正常運作，中央處理器還是必需視情況而切換、恢復(fù)至較淺的節(jié)能狀態(tài)。舉例來說，當(dāng)北橋、南橋電路的外圍裝置在需要存取系統(tǒng)存儲器中的數(shù)據(jù)時，外圍裝置會要求南橋電路通過北橋電路存取存儲器，此行為稱為總線主控(bus master)。在為外圍裝置進行總線主控時，南北橋電路除了要管理該外圍裝置與系統(tǒng)存儲器間的數(shù)據(jù)交換之外，北橋電路還要先向中央處理器進行一窺探(snooping)運作(即請中央處理器檢查內(nèi)部高速緩沖存儲器(Cache)內(nèi)是否存在此筆資料，且為最新的值)，以確保中央處理器中的高速緩沖存儲器與系統(tǒng)存儲器中數(shù)據(jù)的一致性。如本領(lǐng)域的技術(shù)人員所知，中央處理器在執(zhí)行程序、處理資料數(shù)據(jù)時，可能會將其所需的數(shù)據(jù)由系統(tǒng)存儲器加載至中央處理器本身的高速緩沖存儲器中，以加快對這些數(shù)據(jù)的存取速度。然而，當(dāng)中央處理器已經(jīng)對高速緩沖存儲器中的數(shù)據(jù)進行內(nèi)容更新后，卻不一定會馬上更新系統(tǒng)存儲器中的對應(yīng)數(shù)據(jù)。在此時，若是有外圍裝置發(fā)出總線主控要求而想要存取系統(tǒng)存儲器時，就可能會錯誤地存取到這些未更新的數(shù)據(jù)。為了確保上述這種情況不會發(fā)生，當(dāng)外圍裝置發(fā)出總線主控要求時，北橋電路會提供窺探運作的服務(wù)，以檢查中央處理器中的高速緩沖存儲器數(shù)據(jù)是否屬于外圍裝置要存取的數(shù)據(jù)，確保外圍裝置存取到的數(shù)據(jù)具有正確的內(nèi)容。
為了要支持北橋電路進行上述的窺探運作，當(dāng)有外圍裝置發(fā)出總線主控要求時，中央處理器至少要運作于狀態(tài)C2或更淺的節(jié)能狀態(tài)。若中央處理器運作于狀態(tài)C3或更深的節(jié)能狀態(tài)，就無法支持北橋電路提供窺探服務(wù)。而在已知技術(shù)中，為了要支持總線主控要求的相關(guān)運作，則要將中央處理器喚醒至最淺的節(jié)能狀態(tài)C0；其過程可概述如下。當(dāng)中央處理器運作于C3狀態(tài)時，若有外圍裝置提出總線主控要求訊號給南橋電路，南橋電路會依序?qū)顟B(tài)訊號STPCLK#(#表示反相的STPCLK)及SLP#由數(shù)字0轉(zhuǎn)變成數(shù)字1，這樣就能將中央處理器由狀態(tài)C3中喚醒，使其切換運作于全功能的狀態(tài)C0。中央處理器恢復(fù)至狀態(tài)C0后，就可發(fā)出更改緩存器的要求，將另一位于南僑電路的緩存器(阻止總線主控要求訊號到北橋電路)IO22(或稱ARB_DIS)由數(shù)字1改變?yōu)閿?shù)字0，代表北橋電路與中央處理器已經(jīng)能支持窺探服務(wù)。據(jù)此，南北橋電路就會正式開始處理外圍裝置的總線主控，由北橋電路提供窺探服務(wù)。
然而，上述已知技術(shù)的缺點之一，就是其無法有效減少中央處理器的耗能。其實中央處理器在狀態(tài)C2就可以支持北橋電路的窺探服務(wù)，上述的已知技術(shù)的所以要將中央處理器喚醒至狀態(tài)C0，是因為中央處理器在狀態(tài)C0之下才能改變緩存器IO22的狀態(tài)，并進一步確保北橋電路由狀態(tài)C3切換到狀態(tài)C2以上才能支持窺探服務(wù)。除了改變緩存器IO22之外，外圍裝置的總線主控要求僅需由南北橋電路來響應(yīng)處理，不需要中央處理器提供其它的運算服務(wù)。所以，上述將中央處理器喚醒至狀態(tài)C0來處理總線主控要求的已知技術(shù)，會造成不必要的高耗能。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的主要目的，是提出一種以指示聯(lián)機電路來協(xié)調(diào)南北橋電路服務(wù)總線主控要求的電路及相關(guān)裝置，使中央處理器僅需恢復(fù)至狀態(tài)C2即可支持總線主控要求，克服已知技術(shù)需使中央處理器恢復(fù)至狀態(tài)C0而增加耗能的缺點。
在本發(fā)明的較佳實施例中，是以開漏極的配置于南北橋電路之間設(shè)置指示聯(lián)機電路，南北橋電路都能在服務(wù)總線主控要求時對此指示聯(lián)機電路發(fā)出指示訊號，而開漏極的配置使指示聯(lián)機電路上的訊號能反應(yīng)南北橋電路是否有其中之一發(fā)出了指示訊號。而南橋電路就可根據(jù)指示聯(lián)機電路的訊號來判斷北橋電路是否已經(jīng)完成窺探運作，反之北橋電路也可得知南僑電路是否有新的總線主控要求，而在南北橋電路協(xié)同處理總線主控期間，中央處理器僅需運作于狀態(tài)C2，不需恢復(fù)至狀態(tài)C0來改變訊號IO22的狀態(tài)，也因此本發(fā)明能大幅降低中央處理器在總線主控期間的耗能。
本發(fā)明南北橋電路服務(wù)總線主控要求的過程可描述如下。當(dāng)中央處理器運作于狀態(tài)C3時，若有南橋電路的外圍裝置要求總線主控而要存取系統(tǒng)存儲器，南橋電路會使?fàn)顟B(tài)訊號SLP#由數(shù)字0轉(zhuǎn)為數(shù)字1而使中央處理器恢復(fù)為狀態(tài)C2，并在指示聯(lián)機電路上發(fā)出指示訊號，以確定北橋電路被喚醒到狀態(tài)C2或C2以上，使其回復(fù)至能支持窺探運作的狀態(tài)。等到北橋電路可以進行窺探運作時，南橋電路會以一訊號UPCMD提示北橋電路開始為外圍裝置提供窺探服務(wù)。在北橋電路提供窺探服務(wù)、進行總線主控的期間，北橋電路也會持續(xù)于指示聯(lián)機電路上發(fā)出指示訊號。若外圍裝置是要將數(shù)據(jù)寫入至系統(tǒng)存儲器，南橋電路在將外圍裝置的數(shù)據(jù)傳輸至北橋電路后，即可停止發(fā)出指示訊號，此時北橋電路發(fā)出的指示訊號會使指示聯(lián)機電路上的訊號持續(xù)地反應(yīng)仍有電路(即北橋電路)正在進行總線主控的相關(guān)運作。等到北橋電路完成對總線主控要求的所有服務(wù)，北橋電路就會停止發(fā)出指示訊號，而指示聯(lián)機電路上的訊號也會隨之改變，反應(yīng)出南北橋電路均已完成總線主控要求的相關(guān)服務(wù)而停止發(fā)出指示訊號。據(jù)此，南橋電路就可再度使中央處理器恢復(fù)至狀態(tài)C3。
另一方面，若外圍裝置是要讀取系統(tǒng)存儲器中的數(shù)據(jù)，則北橋電路在完成窺探運作并將系統(tǒng)存儲器數(shù)據(jù)傳輸至南橋電路后，即可停止發(fā)出指示訊號。等南橋電路將北橋電路傳來的數(shù)據(jù)傳輸至外圍裝置后，南橋電路就會停止發(fā)出指示訊號。指示聯(lián)機電路上的訊號會反應(yīng)出南北橋電路均完成總線主控要求的相關(guān)服務(wù)而停止發(fā)出指示訊號，故南橋電路就可使中央處理器恢復(fù)至狀態(tài)C3。
由于本發(fā)明中的南北橋電路可藉由指示聯(lián)機電路來協(xié)調(diào)處理外圍裝置的總線主控要求，故在服務(wù)總線主控要求期間，中央處理器不需要回到狀態(tài)C0來改變緩存器IO22的狀態(tài)，僅需回到狀態(tài)C2來支持北橋電路的窺探運作；也因此，本發(fā)明能大幅節(jié)省中央處理器的耗能。


圖1為本發(fā)明計算機系統(tǒng)的功能方塊示意圖。
圖2、圖4為圖1計算機系統(tǒng)運作時各相關(guān)訊號波形時序的示意圖。
圖3為圖2中運作的流程示意圖。
圖5為圖1中計算機系統(tǒng)的耗能示意圖。
附圖符號說明10計算機系統(tǒng)12中央處理器14北橋電路 16南橋電路
18存儲器 20圖形加速卡22外圍裝置 24窺探模塊26A-26B指示模塊28控制模塊30指示聯(lián)機電路 102-116步驟ta0-ta7、tb0-tb7、tc0-tc5 時點op1-op2輸出入端V、G直流偏壓Q1-Q2晶體管WRDY、RRDY、UPCMD、SLP、BMI_SB、BMI_NB、BMI 訊號具體實施方式
請參考圖1。圖1為本發(fā)明計算機系統(tǒng)10的功能方塊示意圖。計算機系統(tǒng)10中設(shè)有中央處理器12、形成一芯片組的北橋電路14與南橋電路16、作為系統(tǒng)存儲器的存儲器18(譬如說是動態(tài)隨機存取存儲器)、圖形加速卡20以及其它的外圍裝置22。中央處理器12用來主控計算機系統(tǒng)10的數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)運算，南橋電路16、北橋電路14則管理中央處理器12、存儲器18以及其它各外圍裝置間的數(shù)據(jù)交換。其中，圖形加速卡20可視為北橋電路14的外圍裝置，用來處理圖形數(shù)據(jù)，使計算機系統(tǒng)10的運作情形能以圖形畫面的方式顯示；南橋電路16可連接于一個或多個外圍裝置(圖1中以外圍裝置22做為代表)，此外圍裝置可以是一硬盤機、光驅(qū)、各式各樣的適配卡(像是聲卡、網(wǎng)絡(luò)卡)、或是鍵盤、鼠標(biāo)等輸入裝置。
為了實現(xiàn)本發(fā)明，北橋電路14中設(shè)有一窺探模塊24及一指示模塊26A，而南橋電路16中設(shè)有一控制模塊28及另一指示模塊26B。在本發(fā)明的較佳實施例中，南橋電路16及北橋電路14間可設(shè)置有一開漏極架構(gòu)(open-drained configuration)的指示聯(lián)機電路30。如圖1所示，北橋電路14中的指示模塊26A可經(jīng)由一開漏極架構(gòu)電路，例如由一晶體管(可以是n型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管)Q1的柵極、漏極而于北橋電路的輸出入端(IO pad)op1電連于指示聯(lián)機電路30；同樣地，南橋電路16中的指示模塊26B亦可經(jīng)由另一開漏極架構(gòu)電路，例如由一晶體管Q2的柵極、漏極而于南橋電路的輸出入端op2電連至指示聯(lián)機電路30(其中V、G為偏壓的直流電壓)。當(dāng)北橋電路14在進行總線主控要求的相關(guān)服務(wù)時，北橋電路14中的指示模塊26A就會驅(qū)動晶體管Q1的柵極使其導(dǎo)通，相當(dāng)于在指示聯(lián)機電路30上發(fā)出(assert)一數(shù)字0的北橋指示訊號BMI_NB#(#表示反相的BMI_NB)。同理，當(dāng)南橋電路16在進行總線主控要求的相關(guān)服務(wù)時，南橋電路16的指示模塊26B則會驅(qū)動晶體管Q2的柵極使其導(dǎo)通，相當(dāng)于在指示聯(lián)機電路30上發(fā)出一數(shù)字0的南橋指示訊號BMI_SB#。由于開漏極架構(gòu)電路的配置，指示聯(lián)機電路30上的訊號BMI#就相當(dāng)于指示訊號BMI_SB#、BMI_NB#兩者邏輯運算(例如OR運算)的結(jié)果，可反應(yīng)出南北橋電路中的指示模塊26B、26A是否有其中之一發(fā)出了指示訊號(即訊號BMI_SB#或BMI_NB#)。而此訊號BMI#就可視為一狀態(tài)調(diào)整訊號。這樣一來，南北橋電路就可通過此指示聯(lián)機電路30互相協(xié)調(diào)，例如使北橋電路進行狀態(tài)變化(例如由C3變成C2)，并且不用使中央處理器回到狀態(tài)C0來改變緩存器IO22的狀態(tài)，只要南北橋電路在通過內(nèi)部機制來使總線主控要求不受緩存器IO22影響，讓北橋電路繼續(xù)進行窺探運作，而南橋電路16中的控制模塊28，也就可根據(jù)訊號BMI#來以訊號SLP#與STPCLK#(在此未顯示)控制中央處理器12所運作的節(jié)能狀態(tài)(例如回到狀態(tài)C2)。當(dāng)指示聯(lián)機電路30以訊號BMI#反應(yīng)南北橋電路均未發(fā)出指示訊號時，控制模塊28就會使中央處理器12休眠于狀態(tài)C3；當(dāng)指示聯(lián)機電路30反應(yīng)出南北橋電路有其中之一還在發(fā)出指示訊號時，控制模塊28就會使中央處理器12運作于狀態(tài)C2。另外，在北橋電路14在進行總線主控的相關(guān)處理時，窺探模塊24即可對狀態(tài)C2的中央處理器12進行窺探。
為進一步說明本發(fā)明實施時的情形，請繼續(xù)參考圖2(并一并參考圖1)；圖2為圖1中計算機系統(tǒng)運作時，各相關(guān)訊號波形時序的示意圖；圖2的橫軸為時間。如圖2所示，假設(shè)在時點ta0之前，中央處理器12休眠于狀態(tài)C3。到了時點ta0，外圍裝置22要求南橋電路16進行一寫入的總線主控服務(wù)，要將數(shù)據(jù)寫入至存儲器18。為了進行總線主控，南橋電路16的控制模塊28就會在時點ta0之后開始將訊號SLP#由數(shù)字0改變至數(shù)字1，使中央處理器12在時點ta0由狀態(tài)C3切換至狀態(tài)C2，以支持北橋電路14稍后要進行的窺探服務(wù)。在時點ta1，南橋電路16中的指示模塊26B也開始驅(qū)動晶體管Q2，在指示聯(lián)機電路30上發(fā)出數(shù)字0的南橋指示訊號BMI_SB#(在此數(shù)字0例如使用Vcc的電壓而數(shù)字1對應(yīng)使用GND的地端電壓)；而開漏極的指示聯(lián)機電路30上的訊號BMI#同樣也就轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字0，反應(yīng)出已經(jīng)有電路開始發(fā)出指示訊號。同時在時點ta1由指示聯(lián)機電路30接收南橋指示訊號BMI_SB#后，將使北橋電路14進入較淺的節(jié)能狀態(tài)(像是狀態(tài)C2)，因此其內(nèi)部的鎖相回路恢復(fù)運作就可提供窺探運作服務(wù)。另一方面，北橋電路會提供一特定的狀態(tài)訊號(未示于圖1)，使南橋電路16可知悉北橋電路要重新開啟鎖相回路才能提供服務(wù)，故南橋電路16會等待一段較長的延遲時間以確定北橋電路14已經(jīng)能服務(wù)總線主控要求。當(dāng)然，在另一種可能的情況下，北橋電路14在時點ta0時就已經(jīng)處于可服務(wù)的狀態(tài)，其鎖相回路已經(jīng)在運作中，并以特定的狀態(tài)訊號反應(yīng)其鎖相回路已運作；故在時點ta1之后，南橋電路16就會由該特定狀態(tài)訊號得知，只要等待一段較短的延遲時間，北橋電路14就可以提供服務(wù)。
在時點ta2時，南橋電路16已經(jīng)確定北橋電路14可提供總線主控的相關(guān)服務(wù)(包括窺探服務(wù)、數(shù)據(jù)傳輸?shù)鹊?，南橋電路16就會以數(shù)字1的訊號UPCMD通知北橋電路14開始服務(wù)總線主控要求，并將外圍裝置22要寫入至存儲器18的數(shù)據(jù)傳輸至北橋電路14；在圖2中，訊號WR電平為數(shù)字1的部分，就代表數(shù)據(jù)傳輸進行的時段。到了時點ta3，北橋電路14也在指示聯(lián)機電路30上發(fā)出北橋指示訊號BMI_NB#，代表北橋電路14開始服務(wù)總線主控要求。在將數(shù)據(jù)傳輸至北橋電路14后，南橋電路16在時點ta4發(fā)出數(shù)字1的訊號WRDY代表傳輸完成，并在時點ta5停止發(fā)出南橋指示訊號BMI_SB#；至此，在服務(wù)總線主控要求的必須運作中，南橋電路16已經(jīng)完成其所需進行的部分。不過，如圖2所示，在時點ta5，北橋電路14還沒完成對總線主控要求的服務(wù)，故還持續(xù)發(fā)出北橋指示訊號BMI_NB#，而指示聯(lián)機電路30上的訊號BMI#也就連帶地維持于數(shù)字0。到了時點ta6，北橋電路14完成對總線主控要求的服務(wù)(包括將數(shù)據(jù)寫入存儲器18及窺探等等)，就可停止發(fā)出數(shù)字0的北橋指示訊號BMI_NB#，使北橋指示訊號BMI_NB#回復(fù)為數(shù)字1。由于南北橋電路均不再發(fā)出指示訊號，指示聯(lián)機電路30上的訊號BMI#也就回復(fù)為數(shù)字1。根據(jù)訊號BMI#在時點ta6的轉(zhuǎn)換，南橋電路16中的控制模塊28就會在時點ta7將訊號SLP#由數(shù)字1切換為數(shù)字0，使中央處理器12由狀態(tài)C2再度進入狀態(tài)C3。這樣就完成了南北橋電路對寫入的總線主控要求的服務(wù)。
另一方面，假設(shè)在時點tb0，南橋電路的外圍裝置22提出一讀取的總線主控要求，要將存儲器18中的數(shù)據(jù)讀入至外圍裝置中。故在時點tb0，南橋電路16再度使訊號SLP#由數(shù)字0轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字1，使中央處理器12由狀態(tài)C3恢復(fù)至狀態(tài)C2，以支持北橋電路14稍后要進行的窺探服務(wù)。在時點tb1，南橋電路16也開始向指示聯(lián)機電路30發(fā)出數(shù)字0的南橋指示訊號BMI_SB#，代表南橋電路16開始服務(wù)總線主控要求。類似于時點ta1至ta2之間的運作，北橋電路14會在時點tb1開始準(zhǔn)備服務(wù)，而南橋電路16可依據(jù)北橋電路14特定的狀態(tài)訊號知悉要等多久的延遲時間以使北橋電路14恢復(fù)至可服務(wù)狀態(tài)；恢復(fù)至可服務(wù)狀態(tài)后，北橋電路14可再度通知南橋電路16。
在時點tb2，北橋電路14已經(jīng)恢復(fù)至可服務(wù)狀態(tài)，而南橋電路16就以時點tb2、tb3間的數(shù)字1訊號UPCMD通知北橋電路14開始服務(wù)總線主控要求。在時點tb3之后，北橋電路14開始服務(wù)總線主控要求，像是進行窺探、將存儲器18中的數(shù)據(jù)讀出并傳輸至南橋電路16；在進行這些運作的期間，北橋電路14會持續(xù)發(fā)出數(shù)字0的北橋指示訊號BMI_NB#。在時點tb4，北橋電路14以數(shù)字1的訊號RRDY通知南橋電路16，并在時點tb5停止發(fā)出北橋指示訊號BMI_NB#，代表在總線主控要求中，北橋電路14已經(jīng)完成其所需進行的運作及服務(wù)。不過，南橋電路16還要將北橋電路14傳來的數(shù)據(jù)傳輸至外圍裝置，故南橋電路16對總線主控要求的服務(wù)會延續(xù)到時點tb6，南橋電路16發(fā)出的數(shù)字0南橋指示訊號BMI_SB#也會持續(xù)發(fā)出至tb6。隨著北橋電路14、南橋電路16先后在時點tb5、tb6停止發(fā)出指示訊號，指示聯(lián)機電路30的訊號BMI#也會在時點tb6由數(shù)字0回到數(shù)字1。根據(jù)訊號BMI#在時點tb6的變化，南橋電路16就可在時點tb7將訊號SLP#由數(shù)字1轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字0，使中央處理器12能由狀態(tài)C2回到C3，結(jié)束對總線主控要求的服務(wù)。
上述的控制流程歸納于圖3；請參考圖3，圖3即為本發(fā)明芯片組為南橋電路周邊進行總線主控服務(wù)的流程圖。圖3中的流程包括有下列步驟步驟102一開始時，中央處理器12運作于狀態(tài)C3。
步驟104南橋電路16的外圍裝置要求進行總線主控。
步驟106A為進行總線主控，南橋電路16發(fā)出數(shù)字1的訊號SLP#，使中央處理器由狀態(tài)C3回復(fù)至狀態(tài)C2。
步驟106B南橋電路16發(fā)出數(shù)字0的南橋指示訊號BMI_SB#，使訊號BMI#也變?yōu)閿?shù)字0，相當(dāng)于在指示聯(lián)機電路30上發(fā)出數(shù)字0的訊號BMI#。
步驟108根據(jù)訊號BMI#，北橋電路14準(zhǔn)備進行總線主控的相關(guān)服務(wù)。如前所述，北橋電路14可能要重新啟動其內(nèi)部的鎖相回路，以恢復(fù)至可提供服務(wù)的狀態(tài)，然后北橋電路14再通知南橋電路16，同意進行總線主控服務(wù)。
步驟110在中央處理器12持續(xù)運作于狀態(tài)C2時，北橋電路14進行總線主控所需的運作，包括對存儲器18的數(shù)據(jù)存取，以及對中央處理器12進行窺探。
步驟112當(dāng)南北橋電路皆完成總線主控所需進行的操作時，兩者都會發(fā)出數(shù)字1的指示訊號，使指示聯(lián)機電路30上的訊號BMI#也變?yōu)閿?shù)字1。
步驟114根據(jù)步驟112中訊號BMI#的變化，南橋電路16就會再度發(fā)出數(shù)字0的SLP#訊號。
步驟116根據(jù)步驟112中南橋電路16發(fā)出的SLP#訊號，中央處理器12又回復(fù)至狀態(tài)C3。
由以上描述可知，本發(fā)明可以用開漏極配置的指示聯(lián)機電路30來協(xié)調(diào)南北橋電路一起完成對總線主控要求的服務(wù)，故不需要將中央處理器恢復(fù)至高耗能的狀態(tài)C0來設(shè)定緩存器IO22(ARB_DIS)，只需將中央處理器切換至低耗能的狀態(tài)C2就可支持南北橋電路服務(wù)總線主控要求，減少中央處理器在處理總線主控要求期間所需耗用的能量。
除了為南橋電路外圍裝置提供總線主控服務(wù)外，本發(fā)明的指示聯(lián)機電路30也能在北橋電路外圍裝置提出總線主控要求時協(xié)調(diào)南北橋電路的運作。關(guān)于此情形，請參考圖4(并一并參考圖1)；圖4為計算機系統(tǒng)10在北橋電路外圍裝置提出總線主控要求時，相關(guān)訊號波形時序的示意圖；圖4的橫軸為時間。假設(shè)在時點tc0之前，中央處理器12休眠于狀態(tài)C3。到了時點tc0，北橋電路14的外圍裝置(譬如說是圖形加速卡20)提出總線主控要求，北橋電路14就會在時點tc0之后發(fā)出數(shù)字0的北橋指示訊號BMI_NB#；連帶地，指示聯(lián)機電路30上的訊號BMI#也會轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字0，代表有一電路已經(jīng)發(fā)出指示訊號。根據(jù)訊號BMI#的改變，南橋電路16就會在時點tc1開始將訊號SLP#由數(shù)字0轉(zhuǎn)為數(shù)字1，使中央處理器12由狀態(tài)C3回復(fù)至狀態(tài)C2，準(zhǔn)備支持北橋電路14的窺探。將中央處理器12喚醒至狀態(tài)C2后，南橋電路16會在時點tc2以數(shù)字1的訊號UPCMD通知北橋電路14可開始服務(wù)總線主控要求。在時點tc3、tc4之間，北橋電路14就可服務(wù)其外圍裝置提出的總線主控要求，進行窺探以及對存儲器18的數(shù)據(jù)存取等等。到了時點tc4，北橋電路14結(jié)束服務(wù)，停止發(fā)出北橋指示訊號BMI_NB#，而訊號BMI#也在時點tc4回復(fù)至數(shù)位1。根據(jù)訊號BMI#的轉(zhuǎn)變，南橋電路16就可在時點tc5將訊號SLP#切換為數(shù)字0，使中央處理器12由狀態(tài)C2回到C3。由于北橋電路外圍裝置所提出的總線主控要求主要是由北橋電路服務(wù)，故南橋電路16在時點tc0至tc5之間都不必服務(wù)總線主控要求，也不會發(fā)出數(shù)字0的南橋指示訊號BMI_SB#。然而，中央處理器12于狀態(tài)C2/C3間的切換還是要由南橋電路16的訊號SLP#來控制，故本發(fā)明的指示聯(lián)機電路30還是能發(fā)揮協(xié)調(diào)南北橋電路運作的功能，也不需要讓中央處理器12回到狀態(tài)C0才能支持處理總線主控要求。
請參考圖5。圖5為本發(fā)明計算機系統(tǒng)10耗能情形的示意圖；圖5的橫軸為時間，縱軸為耗能的大小。如圖5所示，本發(fā)明是以中央處理器C3/C2/C3的狀態(tài)切換來支持芯片組處理總線主控，耗能較低。相較的下，已知技術(shù)需以中央處理器的C3/C0/C3狀態(tài)切換來處理總線主控，其耗能就會大幅增加了。
總結(jié)來說，在本發(fā)明的較佳實施例中，可以使用結(jié)構(gòu)精簡的開漏極指示聯(lián)機電路來協(xié)調(diào)南北橋電路服務(wù)各種外圍裝置提出的總線主控要求，故在服務(wù)總線主控要求期間，就不需要將中央處理器喚醒至高耗能的C0狀態(tài)了。本發(fā)明計算機系統(tǒng)在服務(wù)外圍裝置的總線主控要求時，中央處理器僅需回復(fù)至狀態(tài)C2，相較于已知技術(shù)下的狀態(tài)C0，在本發(fā)明可將中央處理器的耗能減少為1/5至1/10，故可大幅減少中央處理器的耗能，也能減少中央處理器的產(chǎn)熱。在某些計算機系統(tǒng)中(像筆記本型計算機)，是以電池來供應(yīng)計算機系統(tǒng)的用電，若采用本發(fā)明的技術(shù)，則可增長電池電力的耐用程度。事實上，在現(xiàn)代計算機系統(tǒng)的架構(gòu)下，有許多運作已經(jīng)不需要將中央處理器維持于狀態(tài)C0就能進行，像是當(dāng)使用者在利用計算機系統(tǒng)收聽音樂、觀看動態(tài)影像時，僅需由聲卡、圖形加速卡即可執(zhí)行這些多媒體功能，而讓中央處理器休眠于狀態(tài)C3。若像已知技術(shù)般要將中央處理器喚醒至狀態(tài)C0才能服務(wù)總線主控要求，中央處理器勢必要頻繁地在狀態(tài)C3/C0間切換，徒增電力消耗。相對地，本發(fā)明就可節(jié)省大量的電力。在圖1中，南北橋電路14、16中的各模塊的功能可廣泛地使用固件或硬件來實現(xiàn)。舉例來說，北橋電路14中的窺探模塊24及指示模塊26A的功能可以使用同一程序化的控制器來加以實現(xiàn)。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，凡依本發(fā)明的權(quán)利要求所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明專利的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1.一種可協(xié)調(diào)南北橋電路運作于不同節(jié)能狀態(tài)的芯片組，其包含有一北橋電路，其具有一北橋輸出入端；一南橋電路，其具有一南橋輸出入端；以及一指示聯(lián)機電路，根據(jù)該北橋輸出入端的一第一指示訊號及該南橋輸出入端的一第二指示訊號，進行一邏輯運算產(chǎn)生一狀態(tài)調(diào)整訊號，該狀態(tài)調(diào)整訊號控制該北橋電路及該南橋電路進行一對應(yīng)運作。
2.如權(quán)利要求1所述的芯片組，其中該北橋電路包括一窺探模塊、一第一指示模塊與一第一開漏極架構(gòu)電路，該第一指示模塊連接窺探模塊與該第一開漏極架構(gòu)電路，該第一開漏極架構(gòu)電路連接到該北橋輸出入端，該南橋電路包括一控制模塊、一第二指示模塊與一第二開漏極架構(gòu)電路，該第二指示模塊連接該控制模塊與該第二開漏極架構(gòu)電路，該第二開漏極架構(gòu)電路連接到該南橋輸出入端。
3.如權(quán)利要求2所述的芯片組，其中該第一開漏極架構(gòu)電路是由一晶體管構(gòu)成，該柵極由該第一指示模塊控制，漏極連接到一高電壓與該北橋輸出入端，源極連接到一低電壓。
4.如權(quán)利要求2所述的芯片組，其中該第二開漏極架構(gòu)是由一晶體管構(gòu)成，該柵極由該第二指示模塊控制，漏極連接到一高電壓與該北橋輸出入端，源極連接到一低電壓。
5.如權(quán)利要求1所述的芯片組，其中該南橋電路在接收到一總線主控時，改變該南橋輸出入端的第二指示訊號的一邏輯電平，并使該狀態(tài)調(diào)整訊號的一邏輯電平改變。
6.如權(quán)利要求5所述的芯片組，其中當(dāng)該狀態(tài)調(diào)整訊號的邏輯電平改變時，該北橋電路產(chǎn)生該對應(yīng)運作使北橋電路由一深節(jié)能狀態(tài)切換至一淺節(jié)能狀態(tài)。
7.如權(quán)利要求6所述的芯片組，其中當(dāng)該北橋電路恢復(fù)至該淺節(jié)能狀態(tài)后，該窺探模塊可對該中央處理器進行一窺探運作，而在該北橋電路進行該窺探運作期間，該北橋輸出入端改變該第一指示訊號的一邏輯電平。
8.如權(quán)利要求5所述的芯片組，其中當(dāng)該指示訊號的邏輯電平改變時，該南橋電路所產(chǎn)生該反應(yīng)運作使一中央處理器由一深節(jié)能狀態(tài)切換至一淺節(jié)能狀態(tài)。
9.如權(quán)利要求5所述的芯片組，其中該總線主控是由一外圍裝置所發(fā)出，該外圍裝置連接到該南橋電路。
10.如權(quán)利要求1所述的芯片組，其中當(dāng)該北橋電路接收到一總線主控時，改變該北橋輸出入端的第一指示訊號的一邏輯電平，使該狀態(tài)調(diào)整訊號的一邏輯電平改變。
11.如權(quán)利要求10所述的芯片組，其中當(dāng)該狀態(tài)調(diào)整訊號的邏輯電平改變時，該南橋電路所產(chǎn)生該對應(yīng)運作，使中央處理器由一深節(jié)能狀態(tài)切換至一淺節(jié)能狀態(tài)。
12.如權(quán)利要求10所述的芯片組，其中該總線主控是由一外圍裝置所發(fā)出，該外圍裝置連接到該北橋電路。
13.一種控制一芯片組與一中央處理器運作于不同節(jié)能狀態(tài)的方法，該芯片組中設(shè)有一南橋電路及一北橋電路，分別連接到一指示聯(lián)機電路，而該方法包含有當(dāng)南橋電路或該北橋電路接收到一總線主控時，可分別發(fā)出一第一指示訊號與一第二指示訊號到該指示聯(lián)機電路；使該指示聯(lián)機電路的一狀態(tài)調(diào)整訊號可反應(yīng)該北橋電路及該南橋電路是否有其中之一發(fā)出了指示訊號；以及使該北橋電路及該南橋電路可依據(jù)該指示聯(lián)機電路的狀態(tài)調(diào)整訊號進行一對應(yīng)運作。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中該狀態(tài)調(diào)整訊號是由該第一指示訊號與該第二指示訊號經(jīng)一邏輯運算產(chǎn)生。
15.如權(quán)利要求13所述的方法，其中該中央處理器可運作于至少一深節(jié)能狀態(tài)與一淺節(jié)能狀態(tài)，而該方法還包含有若該指示聯(lián)機電路的狀態(tài)調(diào)整訊號反應(yīng)出該南北橋電路均未發(fā)出指示訊號，該對應(yīng)運作是控制該中央處理器運作于該深節(jié)能狀態(tài)；以及若該指示聯(lián)機電路的訊號反應(yīng)出該南北橋電路中有任一電路發(fā)出了指示訊號，該對應(yīng)運作是控制該中央處理器運作于該淺節(jié)能狀態(tài)。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其還包含有在使該中央處理器運作于該淺節(jié)能狀態(tài)時，以該北橋電路對該中央處理器進行一窺探運作；以及在該北橋電路進行該窺探運作期間，使該北橋電路持續(xù)發(fā)出該第一指示訊號。
17.如權(quán)利要求13所述的方法，其中該南橋電路還電連接于至少一外圍裝置，該北橋電路還電連于一存儲器，其還包含有當(dāng)該外圍裝置要將數(shù)據(jù)寫入至該存儲器時，使該南橋電路持續(xù)發(fā)出該第二指示訊號；以及當(dāng)該南橋電路將數(shù)據(jù)傳輸至該北橋電路后，使該南橋電路停止發(fā)出該第二指示訊號。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其還包含有當(dāng)該外圍裝置要讀取該存儲器中的數(shù)據(jù)時，使該南橋電路持續(xù)發(fā)出第二指示訊號；以及當(dāng)該北橋電路將數(shù)據(jù)傳輸至該南橋電路后，使該北橋電路停止發(fā)出該第二指示訊號。
全文摘要
本發(fā)明提供一種能協(xié)調(diào)南北橋電路與中央處理器切換于不同節(jié)能狀態(tài)的電路及相關(guān)方法。在本發(fā)明的較佳實施例中，是以開漏極的配置于南北橋電路之間設(shè)置一指示聯(lián)機電路。當(dāng)南北橋電路要處理總線主控要求時，可分別在該指示聯(lián)機電路上發(fā)出指示訊號，而開漏極的配置使得該指示聯(lián)機電路上的訊號能同時反應(yīng)南北橋電路對總線主控要求的處理情形。根據(jù)指示聯(lián)機電路上的訊號，南橋電路即可控制中央處理器切換于適當(dāng)?shù)墓?jié)能狀態(tài)以服務(wù)總線主控要求，不需由中央處理器恢復(fù)至全功能的最淺節(jié)能狀態(tài)才能協(xié)調(diào)處理總線主控要求。
文檔編號G06F1/32GK1588274SQ20041008258
公開日2005年3月2日 申請日期2004年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月21日
發(fā)明者蘇耀群, 林瑞霖, 魏睿民, 黃正維 申請人:威盛電子股份有限公司