节能方法与系统的利记博彩app

专利名称：节能方法与系统的利记博彩app
技术领域：
本发明总体上属于通过减少电力供能系统的能量损耗的节能领域；具体地说，是关于电子海量存储设备的功耗削减；再更加具体地说，是关于信息娱乐(infotainment)产品的该类功耗削减。
背景技术：
移动存储装置通常包含海量存储设备，比如硬盘驱动器(HDD)或光学比特引擎(optical bit engine)。这些HDD或光学比特引擎所消耗的功率构成了这种移动设备所消耗的总功率的绝大部分。由于这样的一种便携设备(例如信息娱乐设备)运行在有限电源(即电池)上因此希望在更换电池或对电池重新充电之前利用全负载电池工作的时间尽可能地长。这也是所述设备需要消耗尽可能少能量的原因之一。
当使用这种存储设备时，一种基本的节能方法是当不读取或写入数据时关闭该设备。然而，在这种情况下，待用状态之后重新启动该存储设备时的数据访问非常缓慢。作为另一种方式，WO01/15161中披露了这样一种存储设备，它具有若干耗能模式的级别。从该设备的最后一次读取或写入开始，随着时间的推移，该设备逐步转换到更低的功耗模式。然而，该设备遭遇了同样的不足，即当其从相当低的功率状态(即关闭或部分关闭存储设备)返回到全功率状态时需要长的访问时间。
对于音频、视频或视听流的应用来说，例如移动信息娱乐设备(像便携式MP3或DVD播放器)，除了上述方法之外，通过使用缓存或缓冲调度器可以显著减少总功耗。这些方案利用了这样一种原理以具有高传输比特率的猝发(bursty)方式读取或写入数据并接着关闭驱动器或将驱动器置于闲置模式以使其工作时间尽可能长是更高效的。此时在驱动器被关闭电源或进入闲置状态时，分别从/向缓冲器读取/写入数据。这种类型的缓冲数据传输的一个例子在US-B-6496915中给出。
为此目的，使用固态RAM来缓存视听数据直至其准备好进一步被处理，该处理或者是在回放时由解码器消耗，或者是在记录时被写入到存储介质中。该措施与所使用的存储介质无关，其中典型的存储介质例如是HDD、CD、DVD、BluRay盘或SFFO(低形状因子光)盘。然而，为了简便起见，本说明书的剩余部分将仅针对HDD。这种子系统的总体功耗由HDD和缓冲固态RAM的功耗之和决定。尽管第一眼看上去RAM的功耗相比于盘驱动器的功耗小，但是不能对它忽略不计，特别是在DRAM的情况下。缓冲器的功耗近似地与缓冲尺寸成比例。另外，缓冲尺寸越大，盘驱动器的功耗越小。然而，与此同时，缓冲存储器的功耗随尺寸而增加。在JP-2000298935中提出了一种通过提供一种硬件缓冲方案来降低缓冲器功耗的方法，该硬件缓冲方案有一个用于高频的小容量部分和用于低频的大容量部分。然而，这种解决方法是不灵活的，因为到/从存储设备的不同比特率要求两个缓冲部分具有不同的比例。而且，物理芯片和内部存储体的数量决定了这种设计中的功耗是固定的，而不能从JP-2000298935中揭示的设计进一步降低。

发明内容
因此，本发明的目的是提供一种包括一海量存储设备和一缓冲存储器的子系统的总功耗的适应性最小化方法，而不影响该子系统在不同工作条件下的性能。
本发明克服了上面指出的现有技术中的不足，并按照所附的专利权利要求书，提供了一种适应性的最小化包括一海量存储设备和一缓冲存储器的子系统的总功耗的方法、设备和计算机可读介质。
根据本发明的总的解决方法是针对子系统的工作实体来适应性的优化缓冲存储器的特性，以最小化该子系统的总功耗，以便于该子系统对于一组给定的工作实体具有最佳的低功耗，其中该子系统包括一海量存储设备和该缓冲存储器。
更具体地，确定一个理想的缓冲尺寸，缓冲器的某些区域被关闭，以便于对于于系统的预定性能来获得最佳的低功耗。
根据本发明的各方面，公开了适应性地最小化包括一海量存储设备和一缓冲存储器的装置的总功耗的一种方法、装置和计算机可读介质。
本发明比现有技术的有利之处在于针对当前的要求调整缓冲尺寸，由此在一宽广的性能范围内的一个给定性能下最佳地并且最小化功耗地使用该子系统。


通过对附图的说明，本发明的目标、特征和优点将从本发明的实施例的下列描述变得清楚，其中图1是说明缓冲尺寸对于子系统的总功耗的影响的图表；图2是说明包括一海量存储设备和一缓冲存储器的子系统的示意图；图3是本发明的一个实施例的流程图；图4是根据本发明的一个实施例的一移动设备的示意图；图5是根据本发明的另一方面的一个实施例的计算机可读介质5的示意图。
具体实施例方式
根据本发明的一个方面的实施例，下面三个实体的特性在方法3的步骤(如图3所示)中被适应性地确定并优化，以最小化子系统2(如图2所示)的功耗，该子系统2包括一个海量存储设备21，如HDD，和一个SDRAM缓冲存储器22●HDD 21或光学比特引擎●SDRAM调度缓冲器22●音/视频流24的比特率。
从HDD到缓冲器22/到HDD的数据流23通常以一个固定的数率被执行，其中该速率对于一个给定的HDD位置是固定的。由于从盘上读取数据是在恒定角速度下，实际的速度通常随盘上的位置而变化。可以在每种情况中确定实际值，或对于一个给定的流使用平均值。此外，恒定角速度(CAV)的光学驱动器的数据速率也取决于位置。另一方面，恒定线速度(CLV)的光学驱动器具有固定的数据速率，其不取决于盘上的位置，由此在该情况下可假设一个固定的数据数。而且，数据是以猝发方式被读取的，如上所述。本发明人进行的计算和验证实验已经显示了HDD的功耗渐近地减小到一个最小值，该最小值由流的比特率的划分和作为调度器缓冲尺寸的函数的HDD最大吞吐量所决定。此外，HDD的最大吞吐量取决于盘上的位置，即存在的不同区。外部区比内部区具有更高的比特密度，即越高的比特密度导致CAV系统越大的吞吐量。另一方面，SDRAM的功耗通常随SDRAM的尺寸线性增加。从已有的文献看，SDRAM的功率随SDRAM的尺寸线性增加。现有的SDRAM芯片的计算也验证了这一点。注意SDRAM的功率不随缓冲尺寸而增加，而是随SDRAM的尺寸而增加。缓冲尺寸可以比SDRAM尺寸更小。图1的图表中同时绘出了一种典型驱动器的SDRAM与HDD的功耗，其中显示了对于4M bps的视频流的典型SDRAM尺寸。
如从图1中所看到的，对于三个上述实体在某个规定缓冲尺寸下的特定组合，总功耗是最优的。
此外，假设HDD和SDRAM的功耗特性在时间上是不变的，除非HDD磨损和破坏。除了假设一个恒定值之外，还可以通过测量实际的数据吞吐量方便地跟踪轻微变化的性能。
对于低比特率的应用，诸如用128kbps播放音乐，最佳缓冲尺寸与高比特率的应用是不同的，高比特率的应用例如以27Mbps进行摄像记录。这样，子系统缓冲存储器的最佳缓冲尺寸将相对于使用该子系统的不同应用而随时间变化。
在多个同步流的情况下，考虑所有流的比特率之和。
由此，为了在高比特率下为整个子系统提供低功耗，该子系统的缓冲存储器必须具有一个足够大的尺寸。然而，这导致在低比特率应用中不需要的过量的功耗。
图3中所示的上述方法从步骤30开始，例如当HDD调度器初始化一个新的流时，在步骤31在该流上确定HDD数据速率。在步骤32，确定去向/来自缓冲存储器的流比特率，其中该流比特率通常是该流的平均比特率，但可以在比特率编码的某个限制范围内变化。接着，在步骤33确定最佳缓冲尺寸，即在如上所述的子系统的最低功耗处的缓冲尺寸。这可以通过主动地变化缓冲尺寸并测量/回馈功耗、由一方程式计算最佳缓冲尺寸或以查找表的方式来完成。当确定了保证子系统最低功耗的最佳缓冲尺寸时，在步骤34调整该最佳缓冲尺寸。然后，对于一个给定的流比特率，该子系统在可能的最低功耗下运行。注意，在各不同的比特流中，平均比特率将在某个范围内变化。
根据本发明的另一方面的一个实施例，提供了一种移动设备。该移动设备包括至少一个具有多个内部存储体的SDRAM IC。移动SDRAM经常具有一个特性，即允许它们选择性地关闭这些存储体中的一些。这有时被称作为“部分阵列自刷新(PASR)”。
负责对HDD和SDRAM缓冲器进行访问的盘调度器利用对于HDD和SDRAM的了解来动态地确定最佳存储器配置。更精确地说，该动作在每次引进一个新的流进行流传送时都被执行。HDD和SDRAM的特性被贮存在应用器件内。如果预计随时间会发生变化(例如在HDD的情形下)，可以从驱动器本身重新获取这些特性，例如经由一个特殊的命令，该命令例如基于对HDD的测量。
图4更详细地描绘了当前的实施例。一个示例性的子系统4包括一个应用设备41，从/向一个HDD 48读取或写入数据，如数据传输箭头49所示。数据不是直接从/向HDD传输，而是借助一个低功率HDD调度器42进行的。调度器42控制数据流50，51流出/入缓冲存储芯片43，44，诸如SDRAM。数据流52去向/来自HDD，而数据流49去向/来自应用41。去向/来自HDD的数据流52的流传送速率是固定的并由硬件决定，其中的主导因素是对实际介质的访问速度，而它又是由介质每分钟的转动和/或介质特性所决定的。通常，连接到HDD的总线比实际存储介质更快。在PC中，硬件接口通常快于HDD。然而，在CE应用中不一定是这种情况。此外，调度器42控制着哪一个存储体41B1，...B4是激活的。这是通过具有连接到该调度器42的控制线47的开关46来实现的，即调度器42通过打开或关闭这些存储体来确定存储体的配置。如果该存储体是内部的，则可以通过在SDRAM中设置一个寄存器来进行切换。因此，在设计子系统4的时候，唯一未知的实体是流49，50，51的比特率，其中总比特率取决于应用类型或同步流的数目。每当应用41请求调度器42开始一个新流时，它对于该流或该多个流的特定配置来重新计算最佳缓冲尺寸。接着，调度器42给最佳配置的存储体供能。这意味着，启用多个内部存储体45，根据参照图1的上述理由，对于给定的HDD 48、SDRAM 43，44和流的比特率，确保了最低功耗。
由此，在多个存储体/芯片中确定缓冲尺寸，且因为具体实施的原因，实际计算的存储体数量将被舍入为一个整数值。
在多个同步流的动态配置中，要区分两种不同的情形。第一、调度器引进一个新流；第二、调度器停止或移除一个流。第一种情况通过给额外的存储体供能来实现。对于第二种情况，需要进行考察，即仍包含有缓冲数据的存储体必须被关闭，否则数据会丢失。因此，举例来说，这样一个存储体的切断要么被延迟，要么该存储体的缓冲数据被移动到另一个存储体，该另一存储体在第一存储体关闭后将保持供电。
调度器42，或调度器42和应用器件41两者可以被实施成一个专用电路1(ASIC)或一个或更多的编程微处理器，由此提供一种处理单元60来执行根据本发明的方法实施例。
本发明的另一个实施例描绘于图5中，其显示了一个计算机可读介质5。该计算机可读介质5是可以存储数据的任意数据存储介质，其上的数据之后可由计算机系统读取。计算机可读介质的例子包括硬盘驱动器、网络附加存储器(NAS)、只读存储器、随机存储器、CD-ROM、CD-R、CD-RW、磁带，以及其它光学与非光学数据存储设备。该计算机可读介质还可以分布在网络耦合的计算机系统上，以便于以一种分布式的方式来存储并执行计算机可读代码。
计算机可读介质5在其上包括有一个计算机程序，用于被计算机55执行。该计算机程序包括多个代码段56，57，58，59，用于适应性地最小化包括一个海量存储设备和一个缓冲存储器的子系统的总功耗。借助于这些代码段，来计算一个最佳缓冲尺寸，在该尺寸下，所述子系统对于给定的来自所述缓冲存储器的流比特率的功耗被最小化。此外，借助于代码段，所述缓冲存储器的缓冲尺寸被调整到所述最佳缓冲尺寸，以便所述子系统的功耗最小。更精确地说，例如当HDD调度器启动一个新流时，代码段56确定HDD的数据速率。另一代码段57确定去向/来自缓冲存储器的流比特率。接着，由代码段58确定最佳缓冲尺寸，即在该子系统的上述最小功耗处的缓冲尺寸。当由代码段58确定了保证子系统最低功耗的最佳缓冲尺寸时，借助于代码段59来调整该最佳缓冲尺寸。接着，该子系统对于一个给定的流传送比特率在最低功耗下运行。
根据本发明的上述方法、设备和计算机可读介质的应用和使用是各种各样的，包括诸如便携设备领域的示例性领域，例如数字摄像机、个人数字助手(PDA)，以及除此之外的其它包括上述子系统的系统，在这些系统中节能是重要的。这比如是具有大量这种子系统的计算机服务器的领域，其中需要最小化热耗散，而热耗散与功耗是成比例的。
上面已参照具体实施例描述了本发明。然而在所附的权利要求的范围内，除上述优选实施例之外的其它实施例也是同样可能的，例如除了上面描述的不同海量存储设备，由硬件或软件实现上述方法，等等。
此外，当说明书中使用术语“包括/包含”时，并不排除其它元件或步骤的存在；数量词“一”和“一个”不排除多个；并且，单个处理器或其它元件可以实现权利要求中所引述的若干元件或电路的功能。
权利要求
1.一种适应性地最小化装置的总功耗的方法，该装置包括一个子系统，该子系统包括一个海量存储设备和一个缓冲存储器，所述方法包括步骤确定一个最佳缓冲尺寸，在该尺寸下，对于一个去向/来自所述缓冲存储器的给定流比特率来说，所述子系统的功耗是最小的，并且将所述缓冲存储器的缓冲尺寸调整到所述最佳缓冲尺寸，以便所述子系统的功耗最小。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述的调整缓冲尺寸的步骤包括开启所述缓冲存储器的存储体和/或存储IC以增加所述缓冲存储器的尺寸，以及关闭存储体和/或存储IC以减小所述缓冲存储器的尺寸。
3.如权利要求1或2所述的方法，其中该存储设备是一个硬盘驱动器，且所述确定最佳缓冲尺寸的步骤包括确定硬盘驱动器的数据速率，确定去向/来自该缓冲存储器的流比特率，以及确定在所确定的流比特速率处具有最低功耗的最佳缓冲尺寸。
4.如权利要求3所述的方法，其中所述最佳缓冲尺寸确定步骤包括从一个方程式计算最佳缓冲尺寸、在一个查找表中查找最佳缓冲尺寸，或者在一个控制缓冲尺寸的反馈回路中测量该子系统的最低功耗。
5.如上述任一项权利要求所述的方法，其中该最佳缓冲存储器的值是由流比特率和盘比特率的比率确定的，该比率给出了用于计算/评估硬盘功耗的硬盘驱动器的占空比，该最佳缓冲存储器的值接着被用来确定最佳缓冲尺寸。
6.如上述任一项权利要求所述的方法，包括当引进一个新的流时对额外的存储体和/或存储IC供能。
7.如权利要求1-5中任一项所述的方法，其中当停止或移除一个流时，一个存储体或IC的切断要么被延迟，要么该存储体或IC的缓冲数据被移动到另一个存储体中，该另一存储体在即刻切断第一存储体时保持供电。
8.如上述任一项权利要求所述的方法，其中在多个同步流的情况下，确定所有流的比特率之和。
9.一种经由一缓冲存储器从一海量存储设备取回数据的电路，其包括一个如下构建的处理单元适应性地启用或者停用所述缓冲存储器的区域，使得对于一个去向/来自所述缓冲存储器的给定的流速率，一个包括所述存储设备和所述缓冲存储器的子系统的总功耗被最小化，并且从该海量存储设备取回数据。
10.一种包括一个子系统的装置，该子系统包括一海量存储设备、一缓冲存储器和根据权利要求9的电路。
11.如权利要求10所述的装置，其中所述的缓冲存储器包括SDRAM电路，其具有适于被独立开启/关闭的存储体。
12.如权利要求10或11所述的装置，其中一个可由处理单元执行的调度器功能模块控制着该存储设备和该缓冲存储器的访问。
13.一种计算机可该介质，其中包括有一种由计算机处理的计算机程序，该计算机程序包括用于适应性地最小化一个子系统的总功耗的代码段，该子系统包括一个海量存储设备和一个缓冲存储器，其中第一代码段确定一个最佳缓冲尺寸，在该尺寸下，对于一个给定的来自所述缓冲存储器的流比特速率来说，所述子系统的功耗是最小的，以及第二代码段将所述缓冲存储器的缓冲尺寸调整到所述最佳缓冲尺寸，以使所述子系统的功耗最小。
全文摘要
本发明涉及电子海量存储设备的功耗削减，更具体地涉及移动信息娱乐产品中的这种功耗削减。这些设备中装配有一个包括一海量存储设备(48)和一缓冲存储器(43，44)的子系统。调整该缓冲存储器(43，44)的尺寸，以获得最佳的低功耗。这是通过启用或停用包含在该缓冲存储器芯片中的存储体(45)来实现的。启用的存储体(45)的数量由该子系统的工作特性决定，该特性例如是所需获得的用于从/向该海量存储设备(48)传输的比特率。
文档编号G11B20/10GK1890736SQ200480035937
公开日2007年1月3日 申请日期2004年11月22日 优先权日2003年12月3日
发明者J·P·范加塞尔, O·梅苏特, J·H·M·科斯特 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司