(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも第１および第２プロセッシングユニットを具備する複数のプロセッシングユニットを有し、
前記第１プロセッシングユニットは、システムの電力消費を減少させる目的で、プロセッシングユニットの動作を制御するために調整プロトコルを動作させ、
前記第１プロセッシングユニットは、第２プロセッシングユニットが調整プロトコルと関連する機能を実行することができるので、第２プロセッシングユニットに調整プロトコルを転送し、
前記機能を実行した後に、第２プロセッシングユニットは、複数のプロセッシングユニットのうち、調整プロトコルを実行するときに最も低い電力量を消費するプロセッシングユニットに調整プロトコルを転送することを特徴とするネットワークコンピューティングシステム。
【請求項２】
前記第１および第２プロセッシングユニットは、物理的に相互接続されていることを特徴とする請求項１記載のネットワークコンピューティングシステム。
【請求項３】
前記第１プロセッシングユニットは、第１クロック周波数で動作し、前記第２プロセッシングユニットは、第２クロック周波数で動作し、前記第２クロック周波数は前記第１クロック周波数よりも高いことを特徴とする請求項２記載のネットワークコンピューティングシステム。
【請求項４】
前記第１プロセッシングユニットは、減少された電力がタスクを実行するために使用されるように、タスクによって必要とされるプロセッシングスピードに基づいて、前記第１プロセッシングユニットまたは前記第２プロセッシングユニットにタスクを割り当てることを特徴とする請求項３記載のネットワークコンピューティングシステム。
【請求項５】
前記第１プロセッシングユニットは、前記第２プロセッシングユニットに、減少された電力使用モードに入るように命令することを特徴とする請求項３記載のネットワークコンピューティングシステム。
【請求項６】
前記第１プロセッシングユニットは、タスクが前記第２プロセッシングユニットによって実行されるべきであるとき、前記第２プロセッシングユニットを減少された電力使用モードから活動状態にさせることを特徴とする請求項５記載のネットワークコンピューティングシステム。
【請求項７】
前記第１および第２プロセッシングユニットは、通信装置であることを特徴とする請求項１記載のネットワークコンピューティングシステム。
【請求項８】
前記第１プロセッシングユニットは、前記システムの電力消費を減少させるために、前記第２プロセッシングユニットの動作を調整することを特徴とする請求項１記載のネットワークコンピューティングシステム。
【請求項９】
前記第１プロセッシングユニットは、前記第２プロセッシングユニットが、減少された電力使用モードに入るように命令することを特徴とする請求項７記載のネットワークコンピューティングシステム。
【請求項１０】
前記第１および第２プロセッシングユニットは、双方向通信装置であることを特徴とする請求項７記載のネットワークコンピューティングシステム。
【請求項１１】
前記第１プロセッシングユニットは、あらかじめプログラムされた時間の間に、前記第２プロセッシングユニットに、減少された電力消費モードに入るように命令することを特徴とする請求項８記載のネットワークコンピューティングシステム。
【請求項１２】
前記第２プロセッシングユニットは、あらかじめプログラムされた時間後、前記第１プロセッシングユニットをポーリングすることを特徴とする請求項１１記載のネットワークコンピューティングシステム。
【請求項１３】
前記あらかじめプログラムされた時間は、可変であることを特徴とする請求項１１記載のネットワークコンピューティングシステム。
【請求項１４】
複数のプロセッシングユニットであって、それぞれがあるクロック周波数で動作するとともに、少なくとも第１プロセッシングユニットが、他のプロセッシングユニットのクロック周波数よりも低いクロック周波数で動作する複数のプロセッシングユニットを有し、
コンピュータシステムの電力消費を減少させるように、前記第１プロセッシングユニットは、調整プロトコルを介して前記プロセッシングユニットの動作を調整し、
前記第１プロセッシングユニットは、第２プロセッシングユニットが調整プロトコルと関連する機能を実行することができるので、第２プロセッシングユニットに調整プロトコルを転送し、
前記機能を実行した後に、第２プロセッシングユニットは、複数のプロセッシングユニットのうち、調整プロトコルを実行するときに第２プロセッシングユニットより低い電力量を消費するプロセッシングユニットに調整プロトコルを転送することを特徴とするマルチプルプロセッサコンピュータシステム。
【請求項１５】
前記複数のプロセッシングユニットは、異なるクロック周波数で動作することを特徴とする請求項１４記載のマルチプルプロセッサコンピュータシステム。
【請求項１６】
前記第２プロセッシングユニットは、第１プロセッシングユニットより高いクロック周波数を有していることを特徴とする請求項１４記載のマルチプルプロセッサコンピュータシステム。
【請求項１７】
マルチプロセッサコンピューティングシステム内での電力消費を減少させる方法において、
複数のプロセッシングユニットのうちの第１プロセッシングユニット上で調整プロトコルを動作させる段階を有していて、前記調整プロトコルは、
タスクを実行するための要求を受信する段階と、
前記タスクを前記複数のプロセッシングユニットのうちどれに割り当てるかを決定する段階と、
前記複数のプロセッシングユニットのうちの１つに前記タスクを割り当てる段階とを具備し、
更に、第２プロセッシングユニットが調整プロトコルと関連する機能を実行することができるので、複数のプロセッシングユニットのうちの第２プロセッシングユニットに調整プロトコルを転送する段階を有していて、
前記機能を実行した後に、第２プロセッシングユニットは、複数のプロセッシングユニットのうち、調整プロトコルを実行するときに最も低い電力量を消費するプロセッシングユニットに調整プロトコルを転送することを特徴とする方法。
【請求項１８】
前記調整プロトコルは、マルチプロセッサコンピューティングシステム内のどのプロセッシングユニットが電力の減少という結果をもたらすかに基づいて、タスクが割り当てられるべきプロセッシングユニットを決定することを特徴とする請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
前記機能は、調整プロトコルと関連するタスクの量を含んでいることを特徴とする請求項１７記載の方法。
【請求項２０】
前記第２プロセッシングユニットは、最も低いクロックスピードを有するプロセッシングユニットに調整プロトコルを転送することを特徴とする請求項１９記載の方法。
【請求項２１】
第１および第２プロセッシングユニットを含む複数のプロセッシングユニットと、
電源と、
フラッシュメモリモジュールと、
無線周波数（ＲＦ）トランシーバと
を具備し、
前記第１プロセッシングユニットは、前記第１および第２プロセッシングユニットの動作を調整するために動作する調整プロトコルを動作させ、
前記第１プロセッシングユニットは、システムの電力消費を減少させるために前記第１および第２プロセッシングユニットにタスクを割り当て、
前記第１プロセッシングユニットは、第２プロセッシングユニットが調整プロトコルと関連する機能を実行することができるので、第２プロセッシングユニットに調整プロトコルを転送し、
前記機能を実行した後に、第２プロセッシングユニットは、複数のプロセッシングユニットのうち、調整プロトコルを実行するときに最も低い電力量を消費するプロセッシングユニットに調整プロトコルを転送することを特徴とするコンピュータシステム。
【請求項２２】
前記第１プロセッシングユニットは、32kHzのクロック周波数で動作し、前記第２プロセッシングユニットは、4MHzのクロック周波数で動作することを特徴とする請求項２１記載のコンピュータシステム。
【請求項２３】
前記電源は、バッテリであることを特徴とする請求項２２記載のコンピュータシステム。
【請求項２４】
前記第２プロセッシングユニットは、第１プロセッシングユニットより高いクロック周波数を有することを特徴とする請求項２１記載のコンピュータシステム。
【請求項２５】
前記第２プロセッシングユニットは、前記第２プロセッシングユニットから前記第１プロセッシングユニットに前記調整プロトコルを返送することを特徴とする請求項２４記載のコンピュータシステム。
【請求項２６】
前記機能は、第２プロセッシングユニットに対するタスクの割り当てを含むことを特徴とする請求項１記載のネットワークコンピューティングシステム。
【請求項２７】
前記機能は、他の複数のプロセッシングユニットに対するタスクの割り当てを含むことを特徴とする請求項１４記載のマルチプルプロセッサコンピュータシステム。
【請求項２８】
前記機能は、複数のプロセッシングユニットのうちの１つに対するタスクの割り当てを含むことを特徴とする請求項１７記載の方法。
【請求項２９】
前記機能は、複数のプロセッシングユニットのうちの１つに対するタスクの割り当てを含むことを特徴とする請求項２１記載のコンピュータシステム。
【請求項３０】
前記第１および第２プロセッシングユニットは、固定されたクロック周波数を有していて、前記調整プロトコルの転送は、前記固定されたクロック周波数に基づくことを特徴とする請求項１記載のネットワークコンピューティングシステム。
【請求項３１】
前記第１および第２プロセッシングユニットは、固定されたクロック周波数を有していて、前記調整プロトコルの転送は、前記固定されたクロック周波数に基づくことを特徴とする請求項１４記載のマルチプルプロセッサコンピュータシステム。
【請求項３２】
前記複数のプロセッシングユニットは、固定されたクロック周波数を有していて、前記調整プロトコルの転送は、前記固定されたクロック周波数に基づくことを特徴とする請求項１７記載の方法。
【請求項３３】
前記第１および第２プロセッシングユニットは、固定されたクロック周波数を有していて、前記調整プロトコルの転送は、前記固定されたクロック周波数に基づくことを特徴とする請求項２１記載のコンピュータシステム。
【請求項３４】
少なくとも第１および第２プロセッシングユニットを具備する複数のプロセッシングユニットを有し、
前記第１プロセッシングユニットは、プロセッシングユニットの動作を制御するために調整プロトコルを動作させ、
前記第１プロセッシングユニットは、第２プロセッシングユニットが調整プロトコルと関連する機能を実行することができるので、調整プロトコルを第２プロセッシングユニットへ転送し、
前記機能を実行した後に、第２プロセッシングユニットは、複数のプロセッシングユニットのうち、調整プロトコルを実行するときに第２プロセッシングユニットより低い電力量を消費するプロセッシングユニットに調整プロトコルを転送することを特徴とするコンピューティングシステム。
【請求項３５】
前記第１および第２プロセッシングユニットは、物理的に相互接続されていることを特徴とする請求項３４記載のコンピューティングシステム。
【請求項３６】
前記第１プロセッシングユニットは、第１クロック周波数で動作し、前記第２プロセッシングユニットは、第２クロック周波数で動作し、前記第２クロック周波数は前記第１クロック周波数よりも高いことを特徴とする請求項３４記載のコンピューティングシステム。
【請求項３７】
前記第１プロセッシングユニットは、減少された電力がタスクを実行するために使用されるように、タスクによって必要とされるプロセッシングスピードに基づいて、前記第１プロセッシングユニットまたは前記第２プロセッシングユニットにタスクを割り当てることを特徴とする請求項３４記載のコンピューティングシステム。
【請求項３８】
前記第１プロセッシングユニットは、前記第２プロセッシングユニットに、減少された電力使用モードに入るように命令することを特徴とする請求項３４記載のコンピューティングシステム。
【請求項３９】
前記第１プロセッシングユニットは、タスクが前記第２プロセッシングユニットによって実行されるべきであるとき、前記第２プロセッシングユニットを減少された電力使用モードから活動状態にさせることを特徴とする請求項３８記載のコンピューティングシステム。
【請求項４０】
前記第１および第２プロセッシングユニットは、固定されたクロック周波数を有していて、前記調整プロトコルの転送は、前記固定されたクロック周波数に基づくことを特徴とする請求項３４記載のコンピューティングシステム。
【請求項４１】
前記第１および第２プロセッシングユニットは、通信装置であることを特徴とする請求項３４記載のコンピューティングシステム。
【請求項４２】
前記第１プロセッシングユニットは、前記システムの電力消費を減少させるために、前記第２プロセッシングユニットの動作を調整することを特徴とする請求項４１記載のコンピューティングシステム。
【請求項４３】
前記第１プロセッシングユニットは、前記第２プロセッシングユニットに、減少された電力使用モードに入るように命令することを特徴とする請求項４２記載のコンピューティングシステム。
【請求項４４】
前記第１および第２プロセッシングユニットは、双方向通信装置であることを特徴とする請求項３４記載のコンピューティングシステム。
【請求項４５】
前記第１プロセッシングユニットは、前記システムの電力消費を減少させるために、前記第２プロセッシングユニットの動作を調整することを特徴とする請求項３４記載のコンピューティングシステム。
【請求項４６】
前記第１プロセッシングユニットは、あらかじめプログラムされた時間の間に、前記第２プロセッシングユニットに、減少された電力消費モードに入るように命令することを特徴とする請求項３４記載のコンピューティングシステム。
【請求項４７】
前記第２プロセッシングユニットは、あらかじめプログラムされた時間後、前記第１プロセッシングユニットをポーリングすることを特徴とする請求項４６記載のコンピューティングシステム。
【請求項４８】
前記あらかじめプログラムされた時間は、可変であることを特徴とする請求項４６記載のコンピューティングシステム。
【請求項４９】
前記機能は、複数のプロセッシングユニットのうちの１つに対するタスクの割り当てを含むことを特徴とする請求項３４記載のコンピューティングシステム。
【請求項５０】
複数の通信装置を具備するシステムにおいて、前記複数の通信装置は、
他の通信装置の動作を制御するために調整プロトコルを動作させる調整装置を備えていて、前記調整装置は、複数の通信装置のうちの最も低いクロックスピードを有していて、
更に、信号を受信するためのスタンバイモードおよびスタンバイモードより少ない電力を消費するスリープモードで動作する第１通信装置を備えていて、前記第１通信装置は、調整装置より高いクロックスピードを有していて、
更に、信号を受信するためのスタンバイモードおよびスタンバイモードより少ない電力を消費するスリープモードで動作する第２通信装置を備えていて、前記第２通信装置は、第１通信装置より高いクロックスピードを有していて、
前記調整装置は、第１の時間の間、スリープモードに入るように第１通信装置を制御し、かつ、第２の時間の間、スリープモードに入るように第２通信装置を制御し、前記第１および第２の時間は、それぞれ、第１および第２通信装置の動作周波数に基づき、前記動作周波数は、調整プロトコルによってセットされ、
前記調整装置は、調整装置がタイムリーに実行することができない調整プロトコルと関連する機能を実行するために、調整プロトコルを第２通信装置へ転送し、
前記機能を実行した後に、第２通信装置は、調整プロトコルを実行するときに通信装置によって消費される電力量に基づいて、通信装置に調整プロトコルを転送することを特徴とするシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、最適化電力効率によるネットワークプロセッシング（処理）システムに関する。本出願は、発明の名称を“I-BEAN：最小エネルギー動作のための新しい電力セービング（NOVEL POWER SAVING）アルゴリズムを使用した統合無線通信およびコンピューティング装置”として２０００年１０月３１日に出願された米国仮出願番号60/244,502の利益（benefit）を主張する。
【０００２】
【従来の技術】
電力効率および電力使用を最小限にすることは、通信システムやコンピューティングシステムのようなネットワークシステムにおいて重要な問題点である。コンピュータシステムの様々なコンポーネントの使用をモニターし、かつ、それらのコンポーネントのいずれかをシャットダウンまたは最小限に抑えるプログラムが過去に使用されていた。
【０００３】
しかしながら、そのような電力保存が利用されてこなかった分野は、プロセッシングユニット（処理装置）に対してである。ネットワークコンピュータシステムにしても、通信システムにしても、プロセッシングユニットの電力効率を最適化することに対して以前は関心が持たれなかった。例えば、マルチプルプロセッサによるコンピュータシステムは、電力使用量を考慮しないで、全体のシステムパフォーマンスを改善させるために、同時に全てのプロセッサを並行して動作させる。
【０００４】
マルチプルプロセッサシステムでは、ディスク動作、ディスプレイ動作およびキーボード入力のような特定のタスクは、各プロセッサに割り当ててもよい。パフォーマンスを改善させる別の方法は、ワードプロセッシングおよびスプレッドシートプログラムのような特定のプログラムを別々のプロセッサに割り当てることである。これらのシステムが関心を持たないのは、前記プロセッサユニットがアイドリング状態にあるときに使用される電力である。たとえアイドリング状態であっても、プロセッサはプロセッサクロックの各クロックで電力を使用している。高速プロセッサにとっては、これは実質的な電力を使用することになる。
【０００５】
この問題は、前記電力がバッテリーから利用されることに限定されるポータブル（携帯）ユニットにおいて特に顕著である。ラップトップコンピュータでよく使用される１つの解決法は、ラップトップコンピュータがバッテリーで動作しているとき、プロセッサスピードを低下させることである。例えば、プロセッサチップは、前記コンピュータがAC電源出力に接続されているときには1GHzで、内部バッテリーで動作するときには500MHzで動作するようにしてもよい。これは、前記システムのパフォーマンスにおいて重要な影響を与える。
【０００６】
さらに、携帯電話のような通信システムは、信号を送信または受信するために前記システムを準備状態にしておくため、電力が継続して使用されている間、かなりのアイドルタイムが経過することになる。たとえアイドリングのときでも生じるこの電力使用によって、ポータブルなバッテリー駆動ユニットに頻繁な再充電が必要となる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
それ故に、本発明の目的は、電力使用が最小限となるようなネットワークプロセッシングシステムを提供することである。
【０００８】
さらに、本発明の目的は、パフォーマンスが最適化されるネットワークプロセッシングシステムを提供することである。
【０００９】
さらに、本発明の目的は、前記電力効率が最適化されるマルチタスキング、マルチプルプロセッサシステムを提供することである。
【００１０】
さらに、本発明の目的は、双方向通信のために、ビルトイン電源、フラッシュメモリ、ディジタルI/Oインターフェースおよび無線周波数（RF）トランシーバを伴った自給式で小型化されたコンピュータを提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記発明は、マルチタスキング、マルチプロセッサ環境において、前記システムの前記電力効率が、タスクが適切なスピードプロセッシングユニット上で動作するとともに、使用されていないプロセッシングユニットがスリープモードである場合のプロセッシングユニットの使用を調整する（coordinate）ことによって最適化することを実現する。
【００１２】
本発明は、少なくとも第１および第２プロセッシングユニットを含む複数のプロセッシングユニットを具備し、改善された電力消費によるネットワークコンピューティングシステムを特徴とする。調整プロトコル（coordinating protocol）は、前記第１および第２プロセッシングユニットで動作するとともに、前記システムの前記電力消費を最小限にするように前記システムの動作を制御する。
【００１３】
好適な実施形態では、前記第１および第２プロセッシングユニットは、相互接続されている。前記第１プロセッシングユニットは、第１クロック周波数で動作し、前記第２プロセッシングユニットは、第２クロック周波数で動作する。前記第１クロック周波数は、前記第２クロック周波数より低くてもよい。
【００１４】
前記第１プロセッシングユニットは、最小電力が使用されるように、タスクを動作するのに必要とされる前記クロック周波数に基づいて、前記第１または第２プロセッシングユニットにタスクを割り当てる。前記第１プロセッシングユニットは、前記第２プロセッシングユニットを最小電力使用モードに入るよう命令してもよい。タスクが前記第２プロセッシングユニットによって実行される場合、前記第１プロセッシングユニットは、前記第２プロセッシングユニットを前記最小電力使用モードから活動状態にさせてもよい。前記第１プロセッシングユニットは、前記調整プロトコルを前記第２プロセッシングユニットに転送してもよい。
【００１５】
前記プロセッシングユニットは、双方向の通信装置であろう通信装置としてもよい。前記第１プロセッシングユニットは、あらかじめプログラムされた時間の間、前記第２プロセッシングユニットを最小電力使用モードに入るよう命令してもよい。前記第２プロセッシングユニットは、前記あらかじめプログラムされた時間後、前記第１プロセッシングユニットにポーリングしてもよい。前記あらかじめプログラムされた時間は、可変でもよい。
【００１６】
また、本発明は、複数のプロセッシングユニットを具備し、前記複数のプロセッシングユニットのそれぞれがクロック周波数で動作するマルチプルプロセッサコンピュータシステムを提供する。第１プロセッシングユニットは、残りのプロセッシングユニットより低いクロック周波数で動作する。調整プロトコルは、前記第１プロセッシングユニットで動作するとともに、前記電力効率が最適化されるように前記システムの動作を調整する。
【００１７】
好適な実施形態では、複数のプロセッシングユニットのそれぞれは、異なるクロック周波数で動作する。前記第１プロセッシングユニットは、前記複数のプロセッシングユニットの第２プロセッシングユニットに前記調整プロトコルを転送してもよい。前記第２プロセッシングユニットは、前記複数のプロセッシングユニットのいずれかに前記調整プロトコルを転送してもよい。
【００１８】
また、本発明は、ベースユニットおよび前記ベースユニットと通信する複数のターミナルユニットを具備する無線通信システムを特徴とする。前記複数のターミナルユニットのそれぞれは、デューティサイクルを有する。前記ベースユニットは、前記システムの前記電力効率を最適化させるために前記複数のターミナルユニットのそれぞれのデューティサイクルを制御する。
【００１９】
好適な実施形態では、前記ベースユニットは、あらかじめプログラムされた時間の間、前記ターミルユニットのうち少なくとも１つを最小電力消費モードに入るよう命令してもよい。前記ベースユニットおよび前記複数のターミナルユニットは、双方向であってもよい。前記ターミナルユニットは、前記あらかじめプログラムされた時間後、前記ベースユニットにポーリングしてもよい。
【００２０】
また、本発明は、少なくとも第１および第２プロセッシングユニットを含む複数のプロセッシングユニットを提供するステップと、前記第１プロセッシングユニット上で調整プロトコルを動作するステップとを具備し、前記各プロセッシングユニットがクロック周波数で動作するマルチ−プロセッサコンピュータシステムの前記電力効率を最適化するための方法を特徴とする。前記調整プロトコルは、タスクを実行し、どのプロセッシングユニットに前記タスクを割り当てるかを決定し、かつ前記複数のプロセッシングユニットのうち１つに前記タスクを割り当てるための要求を受信するようになっている。前記調整プロトコルは、前記システムの前記電力効率の最適化に基づいて、タスクをどのプロセッシングユニットに割り当てられるか決定する。
【００２１】
また、前記方法は、前記調整プロトコルを動作するために必要とされるスピードに基づいて、前記第１プロセッシングユニットから前記第２プロセッシングユニットに前記調整プロトコルを転送するステップを具備してもよい。さらに、前記調整プロトコルは、前記調整プロトコルを動作するために必要とされるスピードに基づいて、前記第２プロセッシングユニットから前記複数のプロセッシングユニットのうちいずれかに転送されてもよい。
【００２２】
また、本発明は、第１および第２プロセッシングユニットと、電源と、フラッシュメモリモジュールと、RFトランシーバとを具備し、前記第１プロセッシングユニットは、前記第１および第２プロセッシングユニットの前記動作を調整するようになっている調整プロトコルを具備し、前記調整プロトコルは、前記システムの前記電力効率の最適化のために前記第１および第２プロセッシングユニットにタスクを割り当てる、自給式で小型化されたコンピュータシステムを特徴とする。
【００２３】
好適な実施形態では、前記第１プロセッシングユニットは、32kHzのクロック周波数で動作し、前記第２プロセッシングユニットは、4MHzのクロック周波数で動作する。前記電源は、バッテリーでもよい。
【００２４】
【発明の実施の形態】
図１のネットワークプロセッシングシステム１０は、多数の相互接続されたプロセッシングユニット12,14,16,18および20を具備している。少なくとも２つの相互接続されたプロセッシングユニットがあるべきであり、システム１０において、これらのプロセッシングユニットはＮ個であってもよい。各プロセッシングユニットは、所定のクロック周波数f1,f2,f3,f4,…fNで別々に動作する。前記クロック周波数は全て同じであってもよいし、前記クロック周波数の１つまたはそれ以上が同じであってもよいし、または前記クロック周波数の全てが異なってもよい。好適な実施形態では、各プロセッシングユニットは、f1<f2<f3<f4<…fNの異なるクロック周波数で動作する。
【００２５】
プロセッシングユニット12,14,16,18および20は、多くのデスクトップおよびポータブルコンピュータで最近使用される中央演算処理装置（CPUs）でもよい。これらのプロセッシングユニットは、外部でネットワーク接続されていてもよい。すなわち、１つまたはそれ以上のプロセッシングユニットが別々の装置（enclosure）に設置されてもよい。または、それらは内部でネットワーク接続されていてもよい。すなわち、前記プロセッシングユニットは、同じコンピュータ装置内の内部データバスを介して、シングル回路ボード上に設置されるか、または相互接続されてもよい。
【００２６】
動作において、プロセッシングユニット12は、機能の所定のタスクを実行するために必要とされるスピードに基づいて、様々なプロセッシングユニットにタスクおよび処理を割り当てることによって、システム10の動作を制御するために使用される調整プロトコル15を含んでいる。調整プロトコル15は、システム10の前記電力効率が最適化されることによって、タスクを様々な前記プロセッシングユニットに割り当てるように設計される。
【００２７】
例えば、調整プロトコルによって、前記タスクまたはオペレーションのスピード要求および様々な前記プロセッシングユニットの前記クロック周波数に基づいて、プロセッシングユニット12がそれ自身またはいずれか他のプロセッシングユニット14,16,18または20に、所定のタスクまたは処理を割り当てることができる。より低いクロック周波数を必要とし、ディスプレイをリフレッシュするようなタスク、またはキーボード入力処理のような処理を含むようなタスクおよび処理は、より低い周波数でプロセッシングユニットに割り当てられる。なぜならば、それらのプロセッシングユニットは、より低い周波数で動作するので、前記システム全体としての前記電力効率が最適化される。前記システムの前記タスク負荷が十分に低いとき、プロセッシングユニットは、前記システムの前記電力効率をさらに最適化するために、シャットオフまたは“スリープ”モードになってもよい。あるプロセッシングユニットは、前記調整プロトコルを動作するために常に活動状態にあることが必要で、それにより前記シャットダウンしているいずれかのプロセッシングユニットを復活させることがある。
【００２８】
好適な実施形態では、前記調整プロトコルは、あるプロセッシングユニットから他のプロセッシングユニットへ転送されてもよい。図３に示したように、f1<f2<fS<…fNの関係にある個々のクロック周波数f1,f2,…fNでそれぞれ動作するN個のプロセッシングユニット50,52,54がある。プロセッシングユニット50は“監視役”、すなわち時間T0から時間T4まで前記調整プロトコルを動作するプロセッシングユニットである。その期間の間、プロセッシングユニット50は、時間T1でプロセッシングユニット52を活動状態にさせ、時間T2でプロセッシングユニット52を非活動状態にさせ、そして時間T3でプロセッシングユニット54を活動状態とさせる。時間T4でプロセッシングユニット50は、プロセッシングユニット52を活動状態にさせ、次いで前記“監視役”になるプロセッシングユニット52に、前記調整プロトコルを転送する。プロセッシングユニット52は、時間T5でプロセッシングユニット50および54を非活動状態にさせ、時間T6でプロセッシングユニット54を復活させ、そして時間T7でプロセッシングユニット50を復活させる。プロセッシングユニット52は、時間T7でプロセッシングユニット50に前記調整プロトコルを返送する。それにより、プロセッシングユニット50は、前記“監視役”の責任を再び担う。最終的に、プロセッシングユニット50は、時間T8でプロセッシングユニット52および54を非活動状態にさせる。
【００２９】
前記調整プロトコル自身が、利用可能な最も低いクロック周波数よりも高いクロック周波数を必要とするとき、プロセッシングユニット間に前記調整プロトコルを転送することは有効である。例えば、要求されたタスク数が十分に多いものである場合、前記調整プロトコルは、様々なプロセッシングユニットへの前記タスクの割り当てを効率良く、かつ効果的に処理するために利用可能な最も低いクロック周波数よりも高いクロック周波数を要求することができる。通常、低い周波数のためにアイドリング状態であるとき、このプロセッシングユニットが最小電力を使用するので、前記調整プロトコルが最も低いクロック周波数で前記プロセッシングユニットによって動作するとき、前記電力効率はたいてい最適化される。
【００３０】
本発明が特に有効となるコンピューティングシステムの１つのアプリケーション（適用）としては、ラップトップまたは他のポータブルコンピュータがある。本発明の前記調整プロトコルと組み合わされたラップトップコンピュータにおいて、マルチプルプロセッシングユニットを使用することにより、電池寿命が最大となるように、前記ラップトップコンピュータの前記電力消費の最適化が可能となる。
【００３１】
他の実施形態では、図２の通信システム30は、基地局32および少なくとも１つのポータブル通信装置34を具備している。システム30は、複数のM個のポータブル通信装置34,36,38,40,42および44を具備してもよい。基地局32は、通常、基地局32の前記電力効率が関係ないように、連続電源（不図示）に接続されている。しかしながら、ポータブル通信装置34（マルチポイントシステム内の36,38,40,42および44）は、通常、電力限界量を有するバッテリによって、電力を供給される。それゆえに、前記システム、特に前記ポータブル通信装置の前記電力効率を最適化することは重要である。また、まさに、そのような最適化によって、前記通信システムが効果的に動作できる、すなわち、重大な遅延なしに信号を送信および／または受信できるようにしなければならない。
【００３２】
ある実施形態では、基地局32は、双方向であり、ポータブル通信装置34,36,38,40,42および44は、装置のみを受信する。基地局32は、前記ポータブル通信装置の動作を制御する調整プロトコルを具備している。例えば、基地局32は、あらかじめプログラムされた時間の間、前記ポータブル通信装置の１つまたはそれ以上を最小電力使用モードにすることによって、前記ポータブル通信装置のデューティ（負荷）サイクルを制御する。あらかじめプログラムされた時間後、前記ポータブル通信装置は、他の信号を待つスタンバイモードに自動的に戻る。前記最小電力使用モードは、前記スタンバイモードよりも少ない電力を使用する。ポータブル通信装置を前記最小電力使用モードにすることによって、前記ポータブル通信装置の前記電力効率は、最適化される。
【００３３】
あらかじめプログラムされる時間は、可変であってもよい。例えば、特定のポータブル通信装置が非常にまれに活動状態になることが必要とされる場合、あらかじめプログラムされる時間は、もっと頻繁に使用されることを必要とされるポータブル通信装置に対するものよりも長くなる。これは、前記システム全体としての前記電力消費における最大効率を考慮したからである。また、特定のタスクがまれに動作する場合、そのタスクを動作させるポータブル通信装置に対してあらかじめプログラムされた時間は、タスクがより頻繁に動作するポータブル通信装置に対するものよりも長くなる。
【００３４】
他の実施形態では、ポータブル通信装置34,36,38,40,42および44も双方向である。この実施形態では、基地局32は、あらかじめプログラムされた時間の間、ポータブル通信装置を最小電力モードにしてもよい。しかしながら、前記ポータブル通信装置が双方向であるので、あらかじめプログラムされた時間後、前記ポータブル通信装置は、前記ポータブル通信装置が繰り返してスタンバイモードになることを前記基地局に通知するために基地局32をポーリングしてもよい。これによって、基地局32があらかじめプログラムされた時間の間に待ち行列に入れられることを示す信号を送信することが可能となる。
【００３５】
他の実施形態では、図５Ａ−図５Ｃのコンピュータ60は、自給式で小型化されたコンピュータである。コンピュータ60は、回路ボード74上に全て実装されている、第１プロセッシングユニット62と、RFトランシーバ64と、第２プロセッシングユニット66（図５Ｂ）と、ロークロック周波数水晶体68と、ハイクロック周波数水晶体70と、I/Oコネクタ72とを具備している。例えば、バッテリなどの図５Ｃの電源76は、回路ボード74に取り付けられてもよい。
【００３６】
コンピュータ60の小さいサイズで、かつ低い電力消費によって、その全寿命期間においてバッテリー70からコンピュータ60が動作することが可能となる。好適な実施形態では、第１プロセッシングユニット62は、32kHzのクロック周波数で動作し、第２プロセッシングユニット66は、4MHzのクロック周波数で動作する。調整プロトコルは、コンピュータ60が最適化電力効率で信号処理およびRF送信を実行できるように動作する。そのような自給式で小型化されたコンピュータは、通信システムおよび局所的なネットワークコンピュータシステムにおいて役に立つものである。
【００３７】
また、マルチプロセッサコンピュータシステムの前記電力効率を最適化するための方法が提供される。図４の複数のプロセッシングユニットを設けるステップ８０は、少なくとも第１および第２プロセッシングユニットを設ける段階を含んでいる。各プロセッシングユニットは、１つのクロック周波数で動作する。好適な実施形態では、前記複数のプロセッシングユニットの各クロック周波数は、異なるものではあるが、これは必要な限定ではない。前記第１プロセッシングユニット上で調整プロトコルを動作するステップ８２は、タスクを実行する要求を受信する段階と、前記タスクをどのプロセッシングユニットに割り当てるかを決定する段階と、あるプロセッシングユニットに前記タスクを割り当てる段階とを具備している。好適な実施形態では、前記第１プロセッシングユニットから前記第２プロセッシングユニットまで前記調整プロトコルを転送するステップ８４を具備してもよい。さらに他の実施形態では、前記第２プロセッシングユニットから前記複数のプロセッシングユニットのいずれかに、前記調整プロトコルを転送するステップ８６を含んでもよい。任意のステップ８４および８６は、前記調整プロトコルを動作するために要求されるスピードに基づいて、前記調整プロトコルを転送する段階を提供する。例えば、要求されたタスク数が多いものである場合、前記調整プロトコルを動作するためにより高いクロックスピードプロセッシングユニットを要求してもよい。
【００３８】
前記発明の特定の特徴がいくつかの図面には示されており、そのほかの図面には示されていないが、各特徴は、前記発明によって他の特徴のいずれかまたは全てと組み合わせてもよいので、これは単に便宜的なものである。ここで使用される“具備する”“有する”“持つ”および“にある（with）”という用語は、広く、包括的に解釈されるものであり、物理的な相互接続に限られるものではない。さらに、本願において開示されているいくつかの実施形態は、可能な唯一の実施形態として受け取られるのもではない。
【００３９】
他の実施形態は、当業者に実施できるものであり、特許請求の範囲内のものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明によるネットワークプロセッシングシステムの概要図である。
【図２】  本発明による双方向無線通信システムのブロック図である。
【図３】  本発明によるプロセッシングユニット間での調整プロトコルの転送を図解したタイミング図である。
【図４】  本発明の方法のグロック図である。
【図５】  本発明の自給式コンピュータのブロック概要図である。
【符号の説明】
１２，１４，１６，１８，２０    プロセッシングユニット
３２    基地局
３４，３６，３８，４０，４２，４４    ポータブル通信装置
６０    コンピュータ
６２    第１プロセッシングユニット
６４    ＲＦトランシーバ
６６    第２プロセッシングユニット
６８    ロークロック周波数水晶体
７０    ハイクロック周波数水晶体
７２    Ｉ／Ｏコネクタ
７４    回路ボード
７６    電源
【図１】
0003860116.tif 000002
【図２】
0003860116.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
0003860116.tif 000008