电脑装置及其由省电模式进入运作模式的方法

摘要

一种电脑装置及其由省电模式进入运作模式的方法;电脑装置主要包括:中央处理单元、设有主控制单元的晶片组及设有周边装置数据区块的存储器;本方法步骤包括:晶片组周期性发出中断信号至中央处理单元;判断中断信号是否为主控制单元发出;若中断信号不是主控制单元发出,则使电脑装置进入运作模式;若中断信号是主控制单元发出,则检查是否有周边装置将数据写入周边装置数据区块;若有数据写入该区块,则使电脑系统进入运作模式。

说明书

本发明涉及一种省电电脑装置，特别是一种电脑装置及其由省电模式进入运作模式的方法。

目前连接周边装置的系统总线的标准有USB(Universal SerialBus)、SSA、Fire Wire(IEEE 1394)等标准。目前较常用于个人电脑的是USB，或称为通用序列总线标准。通用序列总线标准使电脑能方便地连接各种周边装置。现今电脑加装周边装置时，通常是在修改作业系统设定后，必须重新启动作业系统，才能使新的设定生效。并且由于电脑主机板上的扩充槽有限，电脑所能加装的周边设备数目亦受限制。这对使用者而言，相当不便。USB标准可改善前述缺点，不仅使电脑可连接的周边设备数目增加，亦能在电脑不关机的情况下安装周边设备，且安装后即可使用，不须重新启动作业系统。此处所指USB标准是Universal Serial Bus Specification(Revision1.0)。

在以下说明中，能配合USB介面标准的电脑简称USB电脑，能配合USB介面标准的周边装置简称USB装置，通用序列总线简称序列总线。各USB装置以四芯连线串接起来，其中四条连接线有二条是电源线，二条是数据线。USB电脑设有一USB主控制单元(HostController)，做为控制各个USB装置之用。USB是使用一层级状总线结构，总线结构的根部层级由USB主控制单元，总线的其余每一层级由装置中枢(USB HUB)及周边装置组成；装置中枢可再连接至次一层级的装置中枢或周边装置，使数个周边装置成树枝状分布串接在一起；如此将数个周边装置通过该连接接口连接于电脑装置。USB主控制单元可连接数个USB装置中枢，而装置中枢又可再连接数个装置中枢及USB装置。作业系统通过USB主控制单元对各USB装置做数据存取，也通过USB主控制单元对USB装置做设定。USB主控制单元同时负责管理USB装置的电源供给，并决定USB装置的使用优先权。    

USB主控制单元与USB装置之间以packet(封包)方式传递信息。封包的种类分为信号封包(token packet)、数据封包(datapacket)、回应封包(handshake packet)等三种。信号封包决定数据传送的方向(USB主控制单元传往周边装置、周边装置传往USB主控制单元或双向传输)；数据封包内容包含实际的数据；回应封包则由收到数据的一端发出，表示已接收到数据，或者数据有错误须重新传送。各USB装置以串接方式连接，USB主控制单元发出的封包会传送到连接于USB上的每一周边装置。连接在序列总线上的USB装置各有其特定地址，当USB装置收到信号封包后，会解释信号封包中的地址与本身的地址是否相吻合，若吻合，则接下去解译数据封包中的数据，接收完毕后再发出一回应封包以告知数据数据接收完整与否。若USB装置解译出的地址不吻合，表示此次传送数据并非针对此USB装置发出，可对此数据封包不予理会。

可连接在序列总线上的USB装置有很多种：如键盘、游标控制器、摇杆、印表机、扫描机、数字相机等等。USB主控制单元会不断地对USB装置进行询问(polling)，以检测目前连接在序列总线上USB装置的数目与种类。当一新的USB装置连接上通用序列总线时，此USB装置收到USB主控制单元的询问信号后，会将其种类识别号码传给USB主控制单元，由USB主控制单元指定一地址给USB装置。而后此USB装置在传送封包时，会将其所对应的地址码存放于封包内，如此USB主控制单元或其他USB装置在接到此封包时，即以此地址码判断此封包是由那一个USB装置发出的。

使用USB标准有前述的优点，但于电脑装置进入省电模式时会发生问题。为使USB装置能随时与电脑系统连接或分离，USB主控制单元须不断告知作业系统目前各USB装置的状态。以现行电脑系统并无法由中央处理单元(CPU)主动询问USB主控制单元取得USB装置的状态数据，而是由USB主控制单元不断发出信号使第二晶片组发出中断信号至中央处理单元，再由中央处理单元对USB主控制单元进行询问，以获知各个USB装置的状态。这种做法产生一个问题是电脑装置进入省电模式后，第二晶片组仍不断发出中断信号给中央处理单元，唤醒整个电脑装置，以致无法维持在省电模式状态。

有一种做法是在USB电脑进入省电模式时将USB功能取消，如此USB主控制单元就不会周期性地发出中断信号至中央处理单元；也就不会无故将电脑装置唤醒。但这种缺点是USB功能取消之后，电脑装置就无法由USB装置恢复工作状态。换言之，若电脑装置使用USB键盘，则电脑进入省电模式后就无法由键盘将电脑恢复运作状态。

本发明的目的在于改善上述缺点，提供一种当电脑处于省电模式时，能由USB装置使其恢复运作模式的电脑系统。

本发明的目的之二在提供一种电脑进入省电模式时，能由USB装置使其恢复运作模式的方法。

本发明的目的之三在于使进入省电模式的电脑装置避免因USB装置的无效信号而导致离开省电模式，进入正常运作模式的方法。

为实现上述目的，本发明采取如下措施：

本发明的电脑装置进入省电模式后，仅在USB装置发出有效信号时才使电脑装置恢复工作，离开省电模式。

本发明的方法，是在电脑进入省电模式后，在中央处理单元接收到USB主控制单元发出的中断信号时，藉由BIOS软件判断此中断信号是否有效，以决定是否将电脑装置回复正常运作模式。此种方式仅中央处理单元在执行BIOS程序时回复正常运作模式，而电脑装置其余部分仍维持在省电模式，这样，仍起到省电作用。

本发明的具体装置及方法如下：

本发明的一种具有省电功能的电脑装置，包括周边装置及外部总线，第一组周边装置藉由外部总线电连接于电脑装置，其特征在于，包括：

一中央处理单元；

一本机总线；

一晶片组，藉由本机总线电连接于中央处理单元，晶片组包括一主控制单元，主控制单元用以协调中央处理单元与第一组周边装置之间的数据传送；

一存储器单元，电连接于晶片组，用以储存系统管理中断程序，存储器单元包括一组周边装置数据区块，用以储存第一组周边装置与中央处理单元间传送的数据；

一电源管理单元，电连接于晶片组；及

一第二组周边装置，电连接于电源管理单元；

所述中央处理单元在进入省电模式后，停止对第二组周边装置的电源供应，而后因应于一中断信号执行系统管理中断程序，系统管理中断程序包括以下步骤：

(1)判断中断信号是否为主控制单元所发出；

(2)当中断信号不是由主控制单元所发出时，供应电源至第二组周边装置；

(3)当中断信号为主控制单元所发出时，则判断第一组周边装置是否传送有效数据至周边装置数据区块；

(4)当传送有效数据至周边装置区块时，则供应电源至第二组周边装置，并结束系统管理中断程序；

(5)当无有效数据写入周边装置数据区块时，则使电脑装置维持在省电模式。

本发明的一种电脑装置由省电模式进入运作模式的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(a)因应于所述主控制单元的触发，所述晶片组周期性地发出一中断信号至中央处理单元；

(b)因应于中断信号，判断中断信号是否为主控制单元所发出；

(c)若中断信号不是由主控制单元发出，则使电脑装置进入运作模式；

(d)若中断信号是由主控制单元发出，则检查是否有周边装置将数据写入所述周边装置数据区块；

(e)若无数据写入周边装置数据区块，则使电脑装置继续维持在省电模式；

(f)若有数据写入周边装置数据区块，则使电脑装置进入运作模式。

附图说明：

图1为本发明的电脑装置的第一实施例的电路方框示意图。

图2为本发明的电脑装置的较佳实施例的电路方框示意图。

图3为USB数据结构的示意图。

图4为本发明较佳实施例的工作流程示意图。

结合附图及实施例对本发明的特征详细说明如下：

本发明第一实施例如图1所示，本发明的具省电功能且具备以总线连接数个周边装置的电脑100主要包括一中央处理单元102、一第一晶片组104、一随机存储器(RAM)106、一检查装置108、一第二晶片组110、一VGA控制器114、一I/O控制器116、一只读存储器(ROM)126、一PCI总线206及一ISA总线208。此电脑装置是配合一传统数据机118、一传统磁盘机120、一USB键盘122、一第二USB装置124及USB装置中枢128等使用。

中央处理单元102如Intel Pentium CPU，通过一本机总线(LocalBus)与第一晶片组104相连接；第一晶片组104是用以控制随机存储器106，并控制连接于PCI总线206上的装置及数据存取。第二晶片组110电连接于PCI总线206及ISA总线208，做为此二总线之间的桥梁，用以对连接于ISA总线上的周边装置进行数据存取。VGA控制器114电连接于PCI总线上，用以连接屏幕显示装置。只读存储器126连接于ISA总线及I/O控制器，存放BIOS程序(基本输出/输入系统程序)等。I/O控制器116电连接于ISA总线208，用以电连接传统周边装置(非USB装置)如传统数据机118、传统磁盘驱动器120等。

第二晶片组110包括一USB主控制单元112，USB主控制单元112用以控制各个USB装置。USB主控制单元112藉由总线D_1电连接至USB装置中枢128；USB装置中枢128藉由总线D_2电连接至USB键盘122；USB装置中枢128藉由总线D_3电连接至第二USB装置124。总线D_1、D_2、D_3等合称USB总线。总线D_1、D_2、D-3为四芯连接线。实际使用时，使用者可依需要加装USB装置，连接到USB装置中枢128；USB装置中枢128亦可再接其他USB装置中枢，以连接更多的USB装置；这样，所有USB装置呈树枝分歧状分布串接起来。

总线D_4电连接至总线D-1及检查装置108，检查装置108藉由数据线INT_1接收来自第二晶片组110的中断信号；当检查装置108接收到中断信号后，会判断总线D_4上的信号是否有效，若有效，则检查装置108会藉由信号线224传送一SMI#中断信号至中央处理单元102，启动相关副程序，使电脑系统离开省电模式，进入运作模式。

检查装置108用于判断USB装置在D_1总线上的信号波形而决定第二晶片组所发出的中断信号是否有效。以USB键盘为例，不论使用者有没有触压键盘，USB键盘都会送信号至总线D_1上。但使用者触压键盘时所发出的信号波形和没有触压键盘所发出的信号波形不同。藉由检查装置108可判断D_1上的信号波形为何种波形，以决定第二晶片组发出的中断信号是否有效。

本发明的较佳实施例如图2所示，其中较佳实施例与第一实施例的区别在于较佳实施例并无检查装置，第二晶片组发出的中断信号直接送至中央处理单元，藉由程序判断中断信号有效与否。

如图2所示，电脑装置300包括一中央处理单元302、一第一晶片组304、一存储器RAM306、一第二晶片组310、一存储器ROM312、一VGA控制器314及一I/O控制器316。电脑装置300配合第一组周边装置、第二组周边装置及一USB装置中枢322使用。第一组周边装置包括一USB键盘324及一USB游标控制器326；第二组周边装置包括一硬盘机330、一传统数据机318、一传统软盘机320等。第二组周边装置又称耗电装置。

中央处理单元302通过一本机总线(Local Bus)与第一晶片组304相连接；第一晶片组304控制RAM装置306及其他电连接于PCIBus上的装置；第二晶片组310电连接于PCI Bus及ISA Bus，做为二者的信号桥梁；VGA控制器314电连接于PCI Bus；ROM装置312电连接于ISA Bus及I/O控制器316。I/O控制器316电连接于ISABus，具有多重控制功能，其包括数据机控制器、磁盘机控制器、键盘控制器、游标控制器等，用以连接传统周边装置如传统数据机318、传统磁盘机320，以及传统键盘、传统游标控制器等。硬盘机330电连接于第二晶片组310。

第二晶片组310包括一USB主控制单元328，USB主控制单元328用以控制各USB装置。USB主控制单元328藉由总线D_1电连接至USB装置中枢322；USB装置中枢322藉由总线D_2电连接至USB键盘324；USB装置中枢322藉由数据总线D_3电连接至USB游标控制器326。实际上使用者可依需要加装USB装置，电连接于USB装置中枢322；USB装置中枢322亦可再接其他USB装置中枢，以连接更多USB装置；如此呈树枝分歧状分布串接起来。

第一晶片组304包括一电源管理模组，负责电脑装置300进入省电模式时，及进入动作模式相关动作。当电脑300进入省电模式时，将减少或切断对第二组周边装置的电源供应。第一晶片组304亦可通过USB主控制单元328将USB装置中枢及第二组周边装置等设为省电模式，以减少其电源消耗。中央处理单元302、第一晶片组304、第二晶片组310本身亦可设定为省电模式，关闭部分电路或降低动作时脉，以减少耗电。

USB主控制单元328通过信号线330，周期性地将SMI#信号送至中央处理单元302，使中央处理单元302定期询问USB装置的状态。USB主控制单元328亦可发出IRQ#中断信号，而究竟发SMI#或IRQ#是由程序设定。USB主控制单元328包括一USB HC暂存器(Host Controller Register)。当USB主控制单元328发出SMI#信号时，会将USB HC暂存器设定为“1”。当中央处理单元302收到一SMI#信号时，执行一系统管理中断程序(SMI Handler)。系统管理中断程序藉由读取USB HC暂存器的值以判定一SMI#是否由USB主控制单元328所触发或由其他装置所触发。系统管理中断程序为BIOS的一部分，储存于ROM装置312，电脑300开机后载入RAM装置306中。RAM装置306存放USB键盘数据结构(datastructure)502a及USB游标控制器数据结构502b，做为存放USB键盘324及USB游标控制器326的相关数据用。

如图3所示，USB键盘的数据结构502a包括指标504a及旗标值506a。USB键盘数据结构502a尚包括其他相关控制指令(如USB装置的状态、数据传输的方向等)。指标a 504(pointer)指向存放USB数据a的地址组(简称数据地址组a)，USB数据a为USB键盘与中央处理单元302间传送的数据。旗标值a 506a用以判断是否有数据写入数据地址组a对应的存储器。若有数据写入数据地址组a所对应的存储器，则旗标值a 506a将被设定为“0”，否则旗标值a 506a为“1”。同样的，USB游标控制器的数据结构502b包含指标504b及旗标值506b。指标b 504b指向存放USB数据b的地址组(简称数据地址组b)，USB数据b为USB游标控制器与中央处理单元302间传送的数据。旗标值b 506b用以判断是否有数据写入数据地址组b对应的存储器。若有数据写入数据地址组b所对应的存储器，则旗标值b 506a将被设定为“0”，否则设定为“1”。若使用者加装一USB装置，则系统程序或驱动程序会再增加一USB数据结构。每一USB数据结构对应于一USB装置，且不同的USB装置对应于不同的USB数据结构。

在以往没有支援USB键盘的电脑装置中，键盘控制器接收到数据后会触发第二晶片组310使其发出IRQ1#至中央处理单元。在本实施例中，系统管理中断程序将第二晶片组310设定为有键盘数据时发出SMI#。同样的，系统管理中断程序设定使第二晶片组310在游标控制器接收到数据时，发出SMI#信号至中央处理单元。系统管理中断程序的执行须配合硬件设备，其中电脑装置300进入省电模式及进入动作模式的前后流程如图4所示，其步骤详细说明如下：

步骤402：电脑装置300进入省电模式。

步骤404：停止中央处理单元302内部时脉，

步骤406：判断是否有SMI#信号传送给中央处理单元302？当中央处理单元302进入省电模式时，若未接到SMI#信号，中央处理单元302会维持在省电模式，当接收到SMI#信号时，中央处理单元302会离开省电模式，进入动作模式并执行系统管理中断程序。

步骤408：判断此SMI#信号是否为USB SMI#？判断方式是检查USB主控制单元328的USB HC暂存器的值是为“1”还是“0”？若为“0”，则此SMI#信号不是USB SMI#信号，可能由其他装置所发出，因此跳到步骤410，使电脑装置302离开省电模式，进入动作模式。若USB HC暂存器值为“1”则跳至步骤414。

步骤414：检查是否有USB键盘数据？其方式为检查USB键盘324对应的USB键盘数据结构502a的旗标值a 506a，看旗标值a 506a为“0”还是为“1”。若为“0”，表示有数据，则进一步检查指标a 504a所指向的USB数据a 508a是否为零值(即数值为零)？若非零值，则跳至步骤416；若USB数据a 508a为零值(表示无效数据)，或旗标值a 506a为“1”(表示无数据)，则跳至步骤422。

步骤416：将USB数据a 508a传送至I/O控制器316内的键盘控制器。这样的做法是为了要和过去不支援USB功能的程序相容，使旧有程序也能读到USB键盘的数据。

步骤418：键盘控制器接收到数据后，触发使第二晶片组310发出SMI#信号至中央处理单元302。此时SMI#信号并不是USB SMI#信号，因此由步骤408跳至步骤410，使电脑离开省电模式，进入动作模式。

步骤422：判断有无有效的USB游标控制器数据？若无数据，跳回步骤404，若有数据，跳至步骤424。

步骤424：将USB游标控制器数据送至控制器，跳至步骤418，使第二晶片组发出SMI#信号，循步骤406、步骤408、步骤410使电脑装置离开省电模式，进入动作模式。

在第二实施例中，使用市面上现有的晶片组装置即可完成。本发明提供一新的软件BIOS流程来达到使USB电脑能进入省电模式，同时又能由USB装置将USB电脑恢复，跳离省电模式，进入正常动作模式。

本发明与现有技术相比具有如下效果：

由于本发明利用省电模式管理程序，能在省电模式状态下，借由周边装置的触发即可导致电脑进入正常运作模式，使电脑装置耗电更少。

以上所使用的实施例是用以阐述本发明检查USB主控制单元中断信号的具体做法。熟悉本技术的人士在不脱离本发明构思的情况下，可以对等技术电路来取代。但，这种取代也应属于本发明的保护范围。