JP2000347772A - 携帯情報機器に使用されるプロセッサの低消費電力制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 携帯情報機器のプロセッサが休止状態になっ
た時に、単にプロセッサに供給される電源を切った場
合、割り込みの応答性が高い場合には復帰処理に時間が
掛かってしまう。 【解決手段】 プロセッサが休止状態に入る時に、その
時の機器の状態や、使用するアプリケーションソフトウ
ェアによってプロセッサの電源を切るかどうかを制御
し、必要な割り込み応答性を損ねないようにしながら、
本来の目的である消費電力を低減することを実現する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、携帯情報機器に使
用される低消費電力制御手段を有するプロセッサの低消
費電力制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】モバイル、ハンドヘルドＰＣ等の携帯情
報機器に使用されるプロセッサには、実行状態（ＲＵ
Ｎ）、休止状態（ＩＤＬＥ）、停止状態（ＳＵＳＰＥＮ
Ｄ）という３つの状態をもっている。以下の説明では、
実行状態とは、プログラムが実行している状態とする。
また、休止状態とは、電源を入れて、システムが立ち上
がっているが実行中のプログラムがない状態、またはユ
ーザが画面を見ていて入力が無い状態とする。また、停
止状態とは、電源を切っている状態。ただし、携帯情報
機器では本当に電源が切られているのではなく、ＤＲＡ
Ｍメモリ内のデータが保持されている状態とする。

【０００３】上記の状態を持つプロセッサを内蔵した携
帯情報機器においては、バッテリの寿命を長くするため
に様々な工夫がなされている。

【０００４】例えば、プロセッサを使用していない時に
電源を切る方式は、携帯情報機器が停止状態（サスペン
ド）に入る時の低消費電力化の工夫として既に行なわれ
ている。しかしながら、休止状態（アイドル）に入る時
には、プロセッサの入力クロックを止める程度の工夫し
かなされていなかった。

【０００５】これは、携帯情報機器としての使用状態と
しては、プロセッサのクロックを止めさえすれば十分に
消費電力が少なくなるからである。しかし、半導体プロ
セス技術の進歩によって、電源を入れているだけで消費
される電力が大きくなり、休止状態での消費電力が無視
できなくなってきた。

【０００６】また、停止状態の際に、プロセッサを使用
していない時に電源を切ることがなされていた理由は、
通常、携帯情報機器を持ち歩いている時間（携帯機器を
使っているわけではない）において消費される電力を小
さくするためである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】携帯情報機器のプロセ
ッサが休止状態になった時に、プロセッサの電源を切る
ことにより、消費電力が低減されることは確かである
が、このときに問題になるのが割り込みの応答性であ
る。携帯情報機器としては、使用している状態であれ
ば、ある程度（数十マイクロ秒程度）の割り込み応答性
が必要であり、通常の割り込みの頻度は、数ミリ秒程度
が想定されている。

【０００８】本発明は、プロセッサが休止状態に入る時
に、その時の機器の状態や、使用するアプリケーション
ソフトウェアによってプロセッサの電源を切るかどうか
を制御し、必要な割り込み応答性を損ねないようにしな
がら、本来の目的である消費電力を低減することを実現
する消費電力制御方法を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の低消費電力制御方法は、携帯情報機器に使
用される低消費電力制御手段を有するプロセッサの低消
費電力の制御方法であって、ユーザによって、前記携帯
情報機器の割り込み応答性を高く設定された場合には、
それ以降前記携帯情報機器の前記プロセッサが休止状態
になっても、前記プロセッサの電源を切らないようにし
たことを特徴とする。

【００１０】また、上記目的を達成するために、本発明
の低消費電力制御方法は、携帯情報機器に使用される低
消費電力制御手段を有するプロセッサの低消費電力の制
御方法であって、前記携帯情報機器に搭載される特定ア
プリケーションが割り込み応答性を要求している場合に
は、前記アプリケーションの実行中は前記プロセッサが
休止状態になっても、前記プロセッサの電源を切らない
ようにしたことを特徴とする。

【００１１】また、上記目的を達成するために、本発明
の低消費電力制御方法は、携帯情報機器に使用される低
消費電力制御手段を有するプロセッサの低消費電力の制
御方法であって、前記携帯情報機器に、モデムや携帯電
話などのドライバソフトを、その機器を使用する際に始
めてロードするタイプのオペレーティングシステムが搭
載され、前記オペレーティングシステムによって、前記
モデムや携帯電話などのドライバソフトが前記携帯情報
機器にロードされていると判断された場合には、前記ド
ライバソフトがロードされている間、前記プロセッサが
休止状態になっても、前記プロセッサの電源を切らない
ようにしたことを特徴とする。

【００１２】また、上記目的を達成するために、本発明
の低消費電力制御方法は、携帯情報機器に使用される低
消費電力制御手段を有するプロセッサの低消費電力の制
御方法であって、前記携帯情報機器に搭載されるオペレ
ーティングシステムによって、リアルタイム性の高い割
り込みがイネーブルになっているか否かを判断し、イネ
ーブルになっている場合には、前記プロセッサが休止状
態になっても、前記プロセッサの電源を切らないように
したことを特徴とする。

【００１３】また、上記目的を達成するために、本発明
の低消費電力制御方法は、携帯情報機器に使用される低
消費電力制御手段を有するプロセッサの低消費電力の制
御方法であって、前記携帯情報機器に搭載されるオペレ
ーティングシステムによって、起動されているプロセス
を調べ、Ｉ／Ｏ待ちの状態になっているプロセスの中に
高い割り込み応答性が求められるプロセスがするか否か
を判断し、高い割り込み応答性が求められるプロセスが
存在する場合には、前記プロセッサが休止状態になって
も、前記プロセッサの電源を切らないようにしたことを
特徴とする。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の携帯情報機器に
適用される低消費電力制御装置の構成を示すブロック図
である。

【００１５】図１において、低消費電力制御装置はプロ
セッサ１０と、電源制御装置２０、割り込み制御装置３
０とによって構成される。電源制御装置２０は制御レジ
スタ２５を有する。また、割り込み制御装置３０も制御
レジスタ３５を有する。プロセッサ１０の内部には高い
割り込み応答性を要求する場合に値が設定される設定レ
ジスタ１５が設けられる。なお、設定レジスタ１５はこ
れに限定されず、メモリ領域内の特定アドレスやフリッ
ププロップ等を使用しても構わない。

【００１６】プロセッサ１０と電源制御装置２０との間
は、電源制御装置２０からプロセッサ１０へ電源を供給
するための電源ライン１２と、プロセッサ１０から電源
制御装置２０の制御レジスタ２５へ制御情報を読み書き
するための読み書きライン１４とによって接続されてい
る。

【００１７】また、プロセッサと割り込み制御装置３０
との間は、プロセッサ１０から割り込み制御装置３０の
制御レジスタ３５へ制御情報を書き込むための書き込み
ライン１６と、外部割り込みライン４０からの外部割り
込みを割り込み制御装置３０によって受信し、プロセッ
サ１０の割り込み端子またはリセット端子へ入力する割
り込みライン１８と、リセットライン１９とによって接
続されている。

【００１８】また、割り込み制御装置３０と電源制御装
置２０との間は、割り込み制御装置３０からの制御信号
を電源制御装置２０に出力する信号ライン５０とによっ
て接続されている。

【００１９】図２は、上記した低消費電力制御装置の動
作を示すフローチャートである。

【００２０】プロセッサ１０において実行されるオペレ
ーティングシステムＯＳは、携帯情報機器が休止状態
（または停止状態）に入ると判断すると、設定レジスタ
１５に高い割り込み応答性の値が設定されているか否か
判断する（ステップＳ１０）。もし、設定レジスタ１５
に高い割り込み応答性の値が設定されていれば、休止状
態ではプロセッサ１０の電源を遮断しないようにする
（ステップＳ１１）。なお、設定レジスタ１５への設定
動作については後述する。

【００２１】一方、設定レジスタ１５に高い割り込み応
答性の値が設定されていなければ、ＯＳは書き込みライ
ン１６を介して割り込み制御装置３０の制御レジスタ３
５の設定を書き換える。これを受けて、割り込み制御装
置３０は外部割り込みライン４０からの割り込み信号を
リセットライン１９に切り替える（ステップＳ１２）。
通常の状態は、プロセッサ１０の割り込みライン１８に
繋がっている。

【００２２】引き続き、ＯＳは読み書きライン１４を介
して、電源制御装置２０の制御レジスタ２５へ制御情報
の書き込みを行い、これを認識した電源制御装置２０
は、電源ライン１２への電力供給を中止し、プロセッサ
１０に対する電源を遮断する（ステップＳ１３）。

【００２３】この時、プロセッサ以外のハードウェアの
電源は遮断しないので、それらの制御レジスタに設定さ
れた情報等は失われない。また、メモリ（図示せず）に
関しても、ＤＲＡＭメモリのセルフリフレッシュモード
を使用するなどして、その内容が失われないように設計
されているものとする。

【００２４】その後、外部割り込み信号が発生して外部
割り込みライン４０から入力されると、割り込み制御装
置３０から信号ライン５０を介して電源制御装置２０に
対してプロセッサ１０に電源を供給するための指示信号
が送られる。更に、プロセッサ１０に対してはリセット
ライン１９によってリセットが掛かる（ステップＳ１
４）。

【００２５】電源供給が再開されたプロセッサ１０は、
通常のパワーオンリセットと同様に、リセットシーケン
ス（ＯＳプログラム）を実行し始めるが、この時、ＯＳ
は電源制御装置２０の制御レジスタ２５の内容を読み込
んで、通常のパワーオンリセットからの復帰か、休止状
態（または停止状態）からの復帰かを判断する（ステッ
プＳ１５）。そして、パワーオンリセットからの復帰の
場合は、そのままパワーオンリセット復帰シーケンスを
実行し（ステップＳ１６）、休止状態（または停止状
態）からの復帰の場合には、その時に必要なハードウェ
アの初期化のみを行なって、実行途中のプログラムを再
開する（ステップＳ１７）。

【００２６】ここで、プロセッサの実行状態から休止状
態（または停止状態）への遷移について説明する。

【００２７】ＯＳのプロセススケジュラは、一定時間
（数ミリ秒オーダ）毎にタイマ割り込みによって起動さ
れ、その時に実行可能になっているプロセスを検索す
る。実行可能になっているプロセスがあれば実行し、そ
れが完了すると休止状態に戻る。

【００２８】例えば、テキストエディタやワープロ機能
を実行している時は、殆どの時間はキーボードの入力待
ちなど、Ｉ／Ｏ待ちの状態になっているので、そのプロ
セスは実行可能な状態にはなっていない場合が多い。こ
の場合は、実行状態になっている時間は全体の数％程度
と予想できる。

【００２９】また、例えば、モデム制御等のデータ通信
を行なっている最中でも、データを受け取るためのＩ／
Ｏ待ちの状態になっている場合が多く、この場合でも、
プロセッサが実行状態になっている時間は全体の数十％
程度と予想できる。

【００３０】ただし、通信を行なっている最中などの場
合は、データが来たという外部割り込みが入ってから、
実際にそのデータが処理されるまでの時間に制限がある
場合がある。例えば、ソフトモデム通信では、ある一定
時間以内にデータ送信に対する確認応答が受信されない
と、データの損失によるエラーが発生する。また、ＴＣ
Ｐ／ＩＰ通信では、ある一定時間以内にデータ送信に対
する確認応答が受信されないと、再実行等が頻発して性
能が著しく低下する。

【００３１】この場合、プロセッサが休止状態から実行
状態になりデータを処理するまでの時間は、上記ステッ
プＳ１４と、ステップＳ１５−Ｓ１６、Ｓ１５−Ｓ１７
の動作と、ステップＳ１６、Ｓ１７の終了後に通信プロ
セスが実行されて、実際にデータ処理が完了するまでの
時間である。

【００３２】プロセッサが休止状態に入って電源が切断
された場合には、電源を切らない場合に比べて、プロセ
ッサをハードウェア的にリセットするための時間、およ
びプロセッサの内部状態を復元するための時間等の時間
が余分に掛かることは周知の通りである。これは合わせ
て数十マイクロ秒程度と予想できる。

【００３３】この待ち時間は、機器の使用者であるユー
ザや、高い割り込み応答性を要求しないアプリケーショ
ンプログラムの場合は問題にならない。例えば、ユーザ
が画面を見てキーボードから入力操作を行なう場合は、
従来の機器に比べて応答性が数十マイクロ秒程度遅くな
ったとしても問題にならない。しかし、ある特定のアプ
リケーションプログラムや、その機器を特定の目的に使
用する場合などに問題となる場合がある。例えば、上記
に掲げたある種のデータ通信を行なっている場合などが
考えられる。

【００３４】本発明では、設定レジスタ１５に高い割り
込み応答性が設定される場合にのみ、休止状態に入る時
にプロセッサの電源を切らずに電源を維持する。それ以
外の場合には上述の方法等によって電源を切ることによ
って、必要な割り込み応答性を維持しながら消費電力を
低減するものである。

【００３５】以下に、設定レジスタ１５への高い割り込
み応答性の設定について、各種の実施態様を説明する。

【００３６】（第１の実施形態）図３は、第１の実施形
態の動作を示すフローチャートである。

【００３７】ユーザによって、あるアプリケーションを
実行するに先立って、そのアプリケーションに高い割り
込み応答性を持たせるように設定指示を行なった場合に
は（ステップＳ２０がＹｅｓ）、ソフトウェア手段によ
って設定レジスタ１５にその値を設定し（ステップＳ２
１）、そうでなければ通常の値を設定する（ステップＳ
２２）。ＯＳは、実行状態から休止状態に移行する時
に、図２のステップＳ１０において、設定レジスタ１５
の設定情報を読み込み、高い割り込み応答性と設定され
ている場合は、休止状態でプロセッサの電源を遮断する
ことは行なわないようにする。

【００３８】本発明のように、ユーザによって、携帯情
報機器の割り込み応答性を高く設定された場合には、そ
れ以降携帯情報機器のプロセッサが休止状態になって
も、プロセッサの電源を切らないように設定したことに
より、必要な割り込み応答性を維持しながら消費電力を
低減することが出来る。

【００３９】（第２の実施形態）図４は、第２の実施形
態の動作を示すフローチャートである。

【００４０】アプリケーションソフトをインストールす
る時など、各アプリケーションの属性情報として、その
アプリケーションソフトが高い割り込み応答性を求める
場合には（ステップＳ３０がＹｅｓ）、ソフトウェア手
段によって設定レジスタ１５にその値を設定し（ステッ
プＳ３１）、そうでなければ通常の値を設定する（ステ
ップＳ３２）。ＯＳは、実行状態から休止状態に移行す
る時に、図２のステップＳ１０において、設定レジスタ
１５の設定情報を読み込み、高い割り込み応答性と設定
されている場合は、休止状態でプロセッサの電源を遮断
することは行なわないようにする。

【００４１】本発明のように、システムに搭載される特
定アプリケーションの割り込み応答性を高く設定された
場合には、アプリケーションの実行中はプロセッサが休
止状態になっても、プロセッサの電源を切らないように
設定したことにより、必要な割り込み応答性を維持しな
がら消費電力を低減することが出来る。

【００４２】（第３の実施形態）図５は、第３の実施形
態の動作を示すフローチャートである。

【００４３】ＯＳのタイプとして、デバイスドライバを
使用する時にロードするものと、予めカーネルに組込ま
れているものとがある。ＯＳが前者の場合に、ＯＳは実
行状態から休止状態に移行する時に、ロードされている
デバイスドライバの一覧と、予め（ＯＳやデバイスドラ
イバのインストール時など）設定されている高い割り込
み応答性が必要なデバイスの一覧とを比較参照して（ス
テップＳ４０）、両者に一致するエントリがある場合に
は、休止状態でプロセッサの電源を遮断することは行な
わないようにする（ステップＳ４１）。一致しない場合
は、図２で説明した動作と同様であるため、その説明は
省略する。

【００４４】本発明のように、オペレーティングシステ
ムによって、モデムや携帯電話などのドライバソフトが
前記携帯情報機器にロードされていると判断された場合
には、ドライバソフトがロードされている間、プロセッ
サが休止状態になっても、プロセッサの電源を切らない
ように設定したことにより、必要な割り込み応答性を維
持しながら消費電力を低減することが出来る。

【００４５】（第４の実施形態）図６は、第４の実施形
態の動作を示すフローチャートである。

【００４６】ＯＳは、実行状態から休止状態に移行する
時に、全ての割り込みに関してそれがイネーブルになっ
ているかどうかを確認し（ステップＳ５０）、高い割り
込み応答性が必要な割り込みがイネーブルになっている
場合には、休止状態でプロセッサの電源を遮断すること
は行なわないようにする（ステップＳ５１）。イネーブ
ルになっていない場合は、図２で説明した動作と同様で
あるため、その説明は省略する。

【００４７】本発明によれば、オペレーティングシステ
ムによって、リアルタイム性の高い割り込みがイネーブ
ルになっているか否かを判断し、イネーブルになってい
る場合には、プロセッサが休止状態になっても、プロセ
ッサの電源を切らないように設定したことにより、必要
な割り込み応答性を維持しながら消費電力を低減するこ
とが出来る。

【００４８】（第５の実施形態）図７は、第５の実施形
態の動作を示すフローチャートである。

【００４９】ＯＳは、実行状態から休止状態に移行する
時に、全てのプロセスの状態を調べ、Ｉ／Ｏ待ちの状態
になっているプロセスの中に、高い割り込み応答性が求
められるプロセスが存在するかどうかを確認する（ステ
ップＳ６０）。そして、高い割り込み応答性が求められ
るプロセスが存在する場合には、休止状態でプロセッサ
の電源を遮断することは行なわないようにする（ステッ
プＳ６１）。プロセスが存在しない場合は、図２で説明
した動作と同様であるため、その説明は省略する。

【００５０】本発明によれば、オペレーティングシステ
ムによって、起動されているプロセスを調べ、Ｉ／Ｏ待
ちの状態になっているプロセスの中に高い割り込み応答
性が求められるプロセスがするか否かを判断し、高い割
り込み応答性が求められるプロセスが存在する場合に
は、前記プロセッサが休止状態になっても、前記プロセ
ッサの電源を切らないように設定したことにより、必要
な割り込み応答性を維持しながら消費電力を低減するこ
とが出来る。

【００５１】

【発明の効果】本発明によれば、プロセッサが休止状態
に入る時に、その時の機器の状態や、使用するアプリケ
ーションソフトウェアによって電源を切るかどうかを制
御し、必要な割り込み応答性を損ねないようにしなが
ら、本来の目的である消費電力を低減することを実現す
ることが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の携帯情報機器に適用される低消費電力
制御装置の構成を示すブロック図。

【図２】本発明の携帯情報機器に適用される低消費電力
制御装置の動作を示すフローチャート。

【図３】本発明の低消費電力制御方法の第１の実施形態
の動作を示すフローチャート。

【図４】本発明の低消費電力制御方法の第２の実施形態
の動作を示すフローチャート。

【図５】本発明の低消費電力制御方法の第３の実施形態
の動作を示すフローチャート。

【図６】本発明の低消費電力制御方法の第４の実施形態
の動作を示すフローチャート。

【図７】本発明の低消費電力制御方法の第５の実施形態
の動作を示すフローチャート。

【符号の説明】

１０…プロセッサ、２０…電源制御装置、３０…割り込
み制御装置 １５、２５、３５…制御レジスタ １２…電源ライン、１４…読み書きライン、１６…書き
込みライン １８…割り込みライン、１９…リセットライン ４０…外部割り込みライン、５０…信号ライン

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 携帯情報機器に使用される低消費電力制
   御手段を有するプロセッサの低消費電力の制御方法であ
   って、 ユーザによって、前記携帯情報機器の割り込み応答性を
   高く設定された場合には、それ以降前記携帯情報機器の
   前記プロセッサが休止状態になっても、前記プロセッサ
   の電源を切らないようにしたことを特徴とする携帯情報
   機器に使用されるプロセッサの低消費電力制御方法。
2. 【請求項２】 携帯情報機器に使用される低消費電力制
   御手段を有するプロセッサの低消費電力の制御方法であ
   って、 前記携帯情報機器に搭載される特定アプリケーションが
   割り込み応答性を要求している場合には、前記アプリケ
   ーションの実行中は前記プロセッサが休止状態になって
   も、前記プロセッサの電源を切らないようにしたことを
   特徴とする携帯情報機器に使用されるプロセッサの低消
   費電力制御方法。
3. 【請求項３】 携帯情報機器に使用される低消費電力制
   御手段を有するプロセッサの低消費電力の制御方法であ
   って、 前記携帯情報機器に、モデムや携帯電話などのドライバ
   ソフトを、その機器を使用する際に始めてロードするタ
   イプのオペレーティングシステムが搭載され、前記オペ
   レーティングシステムによって、前記モデムや携帯電話
   などの前記ドライバソフトが前記携帯情報機器にロード
   されていると判断された場合には、前記ドライバソフト
   がロードされている間、前記プロセッサが休止状態にな
   っても、前記プロセッサの電源を切らないようにしたこ
   とを特徴とする携帯情報機器に使用されるプロセッサの
   低消費電力制御方法。
4. 【請求項４】 携帯情報機器に使用される低消費電力制
   御手段を有するプロセッサの低消費電力の制御方法であ
   って、 前記携帯情報機器に搭載されるオペレーティングシステ
   ムによって、リアルタイム性の高い割り込みがイネーブ
   ルになっているか否かを判断し、イネーブルになってい
   る場合には、前記プロセッサが休止状態になっても、前
   記プロセッサの電源を切らないようにしたことを特徴と
   する携帯情報機器に使用されるプロセッサの低消費電力
   制御方法。
5. 【請求項５】 携帯情報機器に使用される低消費電力制
   御手段を有するプロセッサの低消費電力の制御方法であ
   って、 前記携帯情報機器に搭載されるオペレーティングシステ
   ムによって、起動されているプロセスを調べ、Ｉ／Ｏ待
   ちの状態になっているプロセスの中に高い割り込み応答
   性が求められるプロセスがするか否かを判断し、高い割
   り込み応答性が求められるプロセスが存在する場合に
   は、前記プロセッサが休止状態になっても、前記プロセ
   ッサの電源を切らないようにしたことを特徴とする携帯
   情報機器に使用されるプロセッサの低消費電力制御方
   法。